GaN基半导体结晶成长用多晶氮化铝基材及使用该基材的GaN基半导体的制造方法技术

本发明专利技术提供对使GaN结晶成长有效的多晶氮化铝基板。其是用于使GaN基半导体晶粒成长的作为基板材料的多晶氮化铝基材，其特征在于，含有1～10质量％的烧结助剂成分，热传导率150W/m·K以上，且在基板表面没有最大直径超过200μm的凹部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
从环境问题及节能的观点触发，作为新光源的LED (发光二极管)及半导体激光器等光半导体器件及使用宽带隙半导体的功率器件(Power Device)的开发正在推进。作为用于这些器件的半导体，作为其构成层，GaN、InGaN、AlGaN、InAlGaN等氮化镓(GaN)基半导体备受关注并被使用。例如，在LED元件中，为层叠了多层GaN基等薄的层的 构造。例如，在特开2004-111766号公报(专利文献I)中，使用GaN层和GaAlN层的多层构造。通过如何高效且以均匀的厚度制造如此薄的半导体层，决定半导体元件的成品率。在氮化镓(GaN)基的半导体器件的制造中，通常使用外延成长法。作为外延基板，迄今为止使用蓝宝石或SiC基板，但问题是成本高(蓝宝石、SiC)。特别是由于蓝宝石基板及SiC基板为单晶，所以难以将基板尺寸大型化。另外，近年来，为提高半导体芯片的取得数量，期望增大蓝宝石基板使GaN层成长。现有技术文献专利文献专利文献1:特开2004-111766号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在基板上成长GaN (氮化镓)基结晶的情况下，问题是基板表面的凹凸。如果表面的凹凸大，则在使GaN基结晶成长时，存在结晶的脱离等GaN不能均匀地结晶成长的问题。因此，本专利技术的目的在于，获得用于得到氮化镓基结晶的、廉价且表面凹凸少的基板。用于解决课题的手段本专利技术提供GaN基半导体结晶成长用多晶氮化铝基材，其是用于使GaN基半导体晶粒成长的作为基板材料的多晶氮化铝基材，其特征在于，含有I 10质量％的烧结助剂成分，热传导率150W/H1 · K以上，且基板表面没有最大直径超过200 μ m的凹部。另外，根据本专利技术的方式，优选烧结助剂成分含有选自稀土元素、稀土元素氧化物、及稀土元素铝氧化物构成的组中的至少一种以上。另外，根据本专利技术的方式，优选上述凹部为选自孔隙、AlN晶粒的脱粒、及烧结助剂成分的脱粒构成的组中的至少一种。另外，根据本专利技术的方式，优选上述凹部的最大直径为50μπι以下。另外，根据本专利技术的方式，优选多晶氮化铝基板的表面粗糙度(Ra)为O. Ιμπι以下。另外，根据本专利技术的方式，优选多晶氮化铝基材含有氮化铝结晶和晶界相，上述氮化铝晶粒的平均粒径为7 μ m以下。另外，根据本专利技术的方式，优选上述基板的直径为50mm以上。另外，根据本专利技术的方式，优选在上述基板表面上，最大直径超过20 μ m的凹部在每I英寸XI英寸单位面积为O I个。 另外，根据本专利技术的方式，优选在上述基板表面的晶界相中，最大直径超过O. 5 μ m的微孔隙在每I英寸XI英寸单位面积为O I个。另外，本专利技术其它方式提供GaN基半导体的制造方法,其用于制造GaN基半导体，其特征在于，包含使用所述的多晶氮化铝基材使GaN基半导体结晶成长。另外，根据本专利技术的方式，优选经由缓冲层使GaN基半导体结晶成长。另外，根据本专利技术的方式，优选GaN基半导体由选自GaN、InGaN、AlGaN、及InAlGaN构成的组中的一种构成。专利技术效果根据本专利技术，能够提供表面凹凸小的多晶氮化铝基板。另外，通过使用本专利技术的多晶氮化铝基板制造GaN基半导体，能够成品率好地得到GaN基半导体。附图说明图1是表示本专利技术的GaN基半导体结晶成长用多晶氮化铝基材之一例的图。图2是表示GaN基半导体的制造工序之一例的概略剖面图。具体实施例方式本专利技术的多晶氮化铝基板为用于使GaN基半导体结晶成长的作为基板材料的多晶氮化铝基材，其特征在于，含有I 10质量％的烧结助剂成分，热传导率150W/m -K以上，且基板表面没有最大直径超过200 μ m的凹部。本专利技术的多晶氮化铝基板含有I 10质量％的烧结助剂成分。烧结助剂优选为稀土元素的氧化物。通过将烧结助剂粉末和氮化铝粉末混合并烧结，能够得到多晶氮化铝基板。另外，添加的烧结助剂在烧结后成为烧结助剂成分。该烧结助剂成分优选含有选自稀土元素、稀土元素氧化物、及稀土元素铝氧化物构成的组中的至少一种以上。作为烧结助剂，例如在使用氧化钇(Y2O3)的情况下，烧结助剂成分为单独Υ、Υ203、或Y-Al-O化合物中的任一种以上。此外，作为Y-Al-O化合物，可例举YAG、YAM、YAL，均可通过XRD分析来鉴定。多晶氮化铝基板中含有的烧结助剂成分不足I质量％时，致密化不充分，成为气孔多的烧结体(多晶氮化铝基板)。另一方面，超过10质量％时，烧结助剂成分过多，热传导率降低。烧结助剂成分的优选的含量为2 6质量％。另外，多晶氮化铝基板的热传导率为150W/m · K以上。如果热传导率具有150W/m · K以上的高热传导率，则在使GaN基半导体结晶成长时，放热性变良好，能够进行均匀的结晶成长。另外，本专利技术的多晶氮化铝基板的特征在于，在基板表面没有最大直径超过200 μ m的凹部。基板表面的凹部为孔隙、AlN晶粒的脱粒、或烧结助剂成分的脱粒的任一种。孔隙为气孔，如果为相对密度99. 0%以上、进而99. 5%以上的致密化的基板，则孔隙变小。另外，要提高密度，使用烧结助剂并由烧结助剂成分充填AlN晶粒彼此之间的晶界是有效的。予以说明，相对密度以阿基米德法的实测值除以通过计算求出的理论密度所得的值(=(实测值/理论密度)X 100%)表示。另外，理论密度的求法中，例如在作为烧结助剂使用3质量％的Y2O3时，如果将AlN的理论密度设为3. 3g/cm3、Y203的理论密度设为5. 03g/cm3，则以3.3X0. 97 + 5. 03X0. 03 = 3. 3519g/cm3为理论密度。添加的烧结助剂在烧结后变成烧结助剂成分，理论密度的求法通过上述那样的稀土元素的氧化物换算来对应。另外，作为基板表面形成凹部的东西，可例举AlN晶粒的脱粒、烧结助剂成分的脱粒。为防止AlN晶粒的脱粒，可例举烧结助剂成分带来的晶界的强化。因此，如上述，烧结 助剂成分优选含有I 10质量％。另一方面，烧结助剂成分过多时，在研磨基板表面时容易引起烧结助剂成分的脱粒。多晶氮化铝基板的表面粗糙度(Ra)为O. Ιμπι以下，优选为0.05 μπι以下。另外，基板表面优选偏度(Rsk)达到+ O. 5 -O. 5为平坦。由于基板表面为平坦且没有大的凹部，所以GaN基半导体的结晶成长的成品率提闻。为进一步提闻成品率，优选基板表面的凹部的最大直径为50μπι以下。最优选基板表面没有凹部，但通过作为烧结体的多晶氮化铝基板制作该基板是困难的，如何制造凹部小的基板至为重要。因此，在本专利技术中，在基板表面最大直径超过20 μ m的凹部优选每I英寸X I英寸单位面积为O I个。通过使最大直径超过20 μ m的凹部为每I英寸X I英寸单位面积为O I个,在GaN基半导体的结晶成长工序中，不仅防止膜剥离，而且还得到GaN基半导体的防翘曲的效果。予以说明，最大直径超过20 μπι的凹部通过用金属显微镜放大观察基板表面，可以测定每单位面积的个数。通过金属显微镜观察，能够在基板表面观察三处I英寸X I英寸单位面积，可以确认没有超过200 μ m的凹部、进而确认超过20 μ m的凹部在O I个的范围内。另外，在本专利技术中，在上述基板表面的晶界相中，最大直径超过O. 5μπι的微孔隙优选每10 μ mX 1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.27 JP 2010-2156971. GaN基半导体结晶成长用多晶氮化铝基材，其是用于使GaN基半导体晶粒成长的作为基板材料的多晶氮化铝基材，其特征在于，含有I 10质量％的烧结助剂成分，热传导率 150ff/m · K以上，且基板表面没有最大直径超过200 μ m的凹部。2.如权利要求1所述的多晶氮化铝基材，其中，上述烧结助剂成分含有选自稀土元素、 稀土元素氧化物、及稀土元素铝氧化物构成的组中的至少一种以上。3.如权利要求1或2所述的多晶氮化铝基材，其中，上述凹部为选自孔隙、AlN晶粒的脱粒、及烧结助剂成分的脱粒构成的组中的至少一种。4.如权利要求1 3中任一项所述的多晶氮化铝基材，其中，上述凹部的最大直径为 50 μ m以下。5.如权利要求1 4中任一项所述的多晶氮化铝基材，其中，上述多晶氮化铝基板的表面粗糙度(Ra)为O.1ym以下。6.如权利要求1 5中任一项所述的多晶氮化铝基材，其中，上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：小森田裕，中山宪隆，高浪健太郎，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝高新材料公司，
类型：
国别省市：