[发明专利]氮化镓烧结体或氮化镓成形物以及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化镓烧结体或氮化镓成形物以及它们的制造方法。

背景技术

氮化镓作为蓝色发光二极管(LED)的发光层、蓝色激光二极管(LD)的原料而受到瞩目，近年来，以薄膜、基板的形态应用于白色LED、蓝色LD等各种用途，另外，未来作为功率器件等的用途的材料也受到瞩目。现在，氮化镓薄膜通常利用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)法来制造。MOCVD法是使原料蒸汽包含在载气中而运送至基板表面并通过与已加热的基板的反应而使原料分解，从而使晶体生长的方法。

作为MOCVD法以外的薄膜的制作方法，可列举出溅射法。该溅射法是如下方法：使Ar离子等正离子对设置于阴极的靶材进行物理冲撞，利用该冲撞能量放出构成靶材的材料，在设置于对面的基板上沉积与靶材材料大致相同组成的膜，有直流溅射法(DC溅射法)和高频溅射法(RF溅射法)。

迄今为止，作为利用溅射法形成氮化镓薄膜的方法，使用了金属镓靶材(例如，参照专利文献1)。但是，使用金属镓靶材时，存在以下问题：由于金属镓的熔点为约29.8℃，在溅射时能够熔解，因此为了防止其熔解，需要安装昂贵的冷却装置，进而需要以低功率进行成膜，从而使生产率降低。

另外，提出了使用以氮化镓为主要成分的溅射靶材的氮化镓薄膜(例如，参照专利文献2)，但没有针对氮化镓靶材的密度、物性的研究，此外，将添加有Tb等的体系制作成溅射靶材，未对仅存在氮化镓单体或氮和镓的体系进行研究。

进而，提出了氮化镓的高密度烧结体(例如，参照专利文献3)。58Kbar(5.8GPa)下会致密化，但施加这种压力的装置是非常昂贵的装置，不适合制作大型的烧结体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-172424号公报

专利文献2：日本特开平01-301850号公报

专利文献3：日本特开2005-508822号公报

非专利文献

非专利文献1：Transactions of The Materials Research Society of Japan 29[6]2781-2784(2004)

发明内容

发明要解决的问题

能够用于溅射靶材等的氮化镓的课题在于以下方面。

第一课题是为了获得氮化镓的高密度烧结体而需要大型的装置。氮化镓在常压下在1000℃附近会分解为镓和氮，焙烧不会推进。另外，扩散系数也低，通常的焙烧时即使在1000℃附近密度也基本不会提高。因此，对无需大型装置而提高烧结体的密度进行了研究，例如可以使用热压法(例如，参照非专利文献1)，但其密度以相对密度计为48%(2.9g/cm³)左右，作为溅射靶材仅能获得非常低的密度。这种低密度的烧结体包含大量孔隙，因而溅射时的放电不稳定，另外，热导率也低，溅射时热聚集在表面侧，容易产生裂纹。

第二课题是含氧量的存在。使用包含大量氧的氮化镓作为溅射靶材时，薄膜也会包含大量氧，无法以良好的纯度获得所要求的氮化镓薄膜。而且，单纯地如专利文献2那样地提高氮化镓靶材的密度时，氮化镓粉末以某种程度包含氧，因此仅能获得混入了大量氧的烧结体。另外，在制作致密的烧结体时，由于烧结体的内部混入氧化物，因此去除氧变得困难。

第三课题是难以获得高成膜速度。无掺杂氮化镓靶材的电阻大、电难以流通，因此仅能使用高频溅射(RF)法，无法使用能够高速成膜的直流溅射(DC)法。

本发明的目的在于，提供能够解决上述课题的氮化镓烧结体或氮化镓成形体。

用于解决问题的方案

本发明的第一实施方式(以下记为第一实施方式)为一种氮化镓烧结体，其特征在于，密度为2.5g/cm³以上且低于5.0g/cm³，且基于粉末X射线衍射测定的、源自氧化镓的(002)面的峰强度相对于源自氮化镓的(002)面的峰强度之比低于3%。

第一实施方式的氮化镓烧结体的特征在于，基于粉末X射线衍射测定的、源自氧化镓的(002)面的峰强度相对于源自氮化镓的(002)面的峰强度之比低于3%。粉末X射线衍射测定的峰强度比可以由氮化镓的(002)面的峰与氧化镓的(002)面的峰的强度比来测定。

以往，氮化镓烧结体中可以包含氧化镓，但使用这种包含氧化镓的溅射靶材时，溅射而成的薄膜中也包含大量氧，难以获得纯度优异的氮化镓薄膜。