[發明專利]氮化鎵系燒結體和其制造方法

有效

• 申請號: 201680015322.0
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN107429383B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 召田雅實;倉持豪人
• 申請（專利權）人: 東曹株式會社
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C04B35/58;C30B29/38
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發明的目的在于，制造低氧量、高密度、低電阻的氮化鎵薄膜用濺射靶材。通過利用為含氧量少、體積密度高的粉末物性的氮化鎵粉末，在高溫、高真空下進行熱壓處理，從而可以制作低氧量且高密度、低電阻的氮化鎵燒結體。

技術領域

氮化鎵用于藍色發光二極管(LED)的發光層、藍色激光二極管(LD)的原料，作為功率器件的材料也受到關注。氮化鎵薄膜可以通過金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)法、濺射法而制造。

迄今為止，作為利用濺射法成膜為氮化鎵薄膜的方法，使用有金屬鎵靶材(參照專利文獻1)。然而，使用金屬鎵靶材時，由于金屬鎵的熔點約為29.8℃，因此濺射時發生熔解，從而難以得到使結晶性、透過性之類的特性高度穩定化的氮化鎵膜。

另外，還提出了高密度氮化鎵燒結體(參照專利文獻2)，根據其實施例，存在如下課題：在58Kbar(5.8GPa)這樣非常高壓條件下進行致密化，施加這樣的壓力的裝置是非常昂貴的裝置，無法制作大型燒結體，且大型化困難，因此容易成為均質性差的膜。

另外，作為降低含氧量的方法，提出了，通過對含有氧的氮化鎵燒結體進行氮化處理而降低氧量的方法(參照專利文獻3)。然而，如果降低一定以上的氧量，則存在如下課題：燒結體中有時產生裂紋。

另外，利用直流濺射法時，要求濺射靶材的電阻率低，因此提出了如下方法：通過使金屬鎵滲透至氮化鎵成型物，從而降低濺射靶材的電阻率(參照專利文獻4)。然而，對于該方法，電阻降低，但存在如下問題：接合中、濺射中金屬鎵析出，從而與銦等軟釬料發生反應，氮化鎵成型物剝離，放電無法穩定地進行。作為其對策，提出了如下方法：通過襯里鎢的薄膜，從而抑制金屬鎵的析出(參照專利文獻5)，但存在如下課題：靶材制作工序增加，變復雜，必須使用昂貴的鎢材料之類的特殊的材料。

另外，GaN的單晶薄膜顯示出以多晶薄膜無法得到的高性能的特性。單晶薄膜一般是使用單晶基板進行外延生長而得到的。

作為在Si單晶基板上形成薄膜的方法，有借助緩沖層的方法，提出了緩沖層使用金屬硫化物薄膜的方法(參照專利文獻6)。形成Si的硫化物的生成吉布斯自由能較小，與Si的晶格常數接近時，可以使硫化物外延生長而不會在緩沖層/Si界面形成非晶層。

另外，提出了通過在金屬硫化物層上層疊氮化鋁層從而形成高品質的氮化鎵薄膜的方法(參照專利文獻7)，氮化鋁與氮化鎵的晶格應變在a軸方向上約為2.4％、在c軸上約為4％，為了進一步提高結晶性，尋求對應變的進一步的改善。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本國特開平11-172424號公報

專利文獻2：日本國特開2005-508822號公報

專利文獻3：日本國特開2012-144424號公報

專利文獻4：日本國特開2014-159368號公報

專利文獻5：日本國特開2014-91851號公報

專利文獻6：日本國特開2002-3297號公報

專利文獻7：日本國特開2004-111883號公報

發明內容

發明要解決的問題

本發明的目的在于，提供為低氧量、高密度、低電阻、且不易引起金屬鎵的析出的氮化鎵系燒結體和其制造方法。

用于解決問題的方案