CN111868010B - 氮化铝板 - Google Patents

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Abstract

提供一种氮化铝板，其具备表层和下层。该氮化铝板中，当从厚度方向对表层进行X射线衍射测定时的(002)晶面的衍射强度相对于(002)晶面的衍射强度与(100)晶面的衍射强度之和的比例为c面取向度c1，从厚度方向对表层以外的部位进行X射线衍射测定时的(002)晶面的衍射强度相对于(002)晶面的衍射强度与(100)晶面的衍射强度之和的比例为c面取向度c2，并且表层的(102)晶面的X射线摇摆曲线中的半值宽度为w1、表层以外的部位的(102)晶面的X射线摇摆曲线中的半值宽度为w2时，满足“式1：c1＞97.5％”、“式2：c2＞97.0％”、“式3：w1＜2.5”、“式4：w1/w2＜0.995”。

Description

氮化铝板
技术领域
本说明书公开一种与氮化铝板相关的技术。
背景技术
作为半导体的生长基板，已知有氮化铝板。氮化铝板由于晶格常数接近，因此，被用作III族氮化物半导体的生长基板。日本特开2011－20900号公报(以下称为专利文献1)公开了仅表层为单晶、表层以外的部分为多晶的氮化铝板(氮化铝层叠板)。专利文献1中，虽然认识到了单晶的氮化铝作为半导体的生长基板是有用的，但是，很难稳定地制造出自立的(具有能够操作的厚度)单晶的氮化铝板，因此，制作了单晶与多晶的层叠板。具体而言，为了抑制因为基板(供氮化铝生长的基板)与氮化铝之间的晶格常数的差异而导致氮化铝发生翘曲等，在基板上薄薄地形成单晶的氮化铝层，再在单晶层的表面形成多晶的氮化铝层。
在专利文献1中，使氮化铝板中所包含的氮(N)的比例发生变化，构成单晶层和多晶层。此外，专利文献1将单晶层用作：供半导体生长的生长面。由于使半导体在单晶层上生长，所以预估会形成(生长)出高品质的半导体。
发明内容
在半导体装置中，有时在制造过程中没有除去氮化铝板而使氮化铝板残留在最终产品(半导体装置)中。如上所述，专利文献1的氮化铝板是使单晶层和多晶层中所包含的氮的比例发生变化。具体而言，在专利文献1中，使单晶层的含氮量为34.15～34.70质量％，使多晶层的含氮量为32.50～34.00质量％。在这种情况下，构成氮化铝板的单晶层与多晶层之间的特性差异有时会对半导体装置的功能造成影响。因此，即便在氮化铝层的表面形成高品质的半导体，也存在着半导体装置的功能未被提高、或者呈降低的情形。本说明书提供一种作为半导体的生长基板而有用的氮化铝板。
本说明书中公开的氮化铝板可以为：当从厚度方向对表层进行X射线衍射测定时的(002)晶面的衍射强度相对于(002)晶面的衍射强度与(100)晶面的衍射强度之和的比例为c面取向度c1时，且从厚度方向对表层以外的部位进行X射线衍射测定时的(002)晶面的衍射强度相对于(002)晶面的衍射强度与(100)晶面的衍射强度之和的比例为c面取向度c2，表层的(102)晶面的X射线摇摆曲线中的半值宽度为w1，表层以外的部位的(102)晶面的X射线摇摆曲线中的半值宽度为w2时，满足以下的关系式(1)至(4)。
c1＞97.5％……(1)
c2＞97.0％……(2)
w1＜2.5°……(3)
w1/w2＜0.995…(4)
上述氮化铝板至少具备表层和表层以外的部位(以下称为下层)这2层。在上述氮化铝板中，表层的(102)晶面的X射线摇摆曲线中的半值宽度w1小于2.5°。另一方面，表层以外的部位的(102)晶面的X射线摇摆曲线中的半值宽度w2相对于表层的半值宽度w1而言小于99.5％。此外，“(102)晶面的X射线摇摆曲线中的半值宽度”表示：在将特定的晶体A作为基准时，其他晶体B相对于晶体A围绕c轴旋转(扭转)的角度。各晶体的围绕c轴的朝向(角度)越一致，半值宽度越小。在以下的说明中，有时将“半值宽度”称为“扭转角”。
另外，本说明书中所称的“表层”是指：将氮化铝板在厚度方向上分成10份时的一端的层中包含的部分，且是在一端侧的表面露出的部分。例如，将在厚度方向上被分为10份的一端的层在厚度方向上进一步分成10份时，在一端侧的表面露出的层与其他层之间确认到c面取向度或扭转角的差异时，在厚度方向上分割成100份时的一端的层成为“表层”。表层在氮化铝板的厚度中所占据的比例也根据氮化铝板的厚度而发生变化。
上述氮化铝板中，由于表层及下层的c轴的朝向一致(c面取向度超过97.0％)，表层的c轴的取向度特别高(c面取向度超过97.5％)。通过使表层及下层(即，整个厚度方向)的c面取向度为97％以上，可得到透明度高的氮化铝板。例如，作为LED等发光元件的发光部(发光元件的基板)，可以利用氮化铝板。另外，上述氮化铝板中，表层的扭转角较小(扭转角小于2.5°)，构成表层的各晶体间的间隙较小。通过表层的c面取向度超过97.5％，扭转角小于2.5°，能够在氮化铝板的表面生长出高品质的(缺陷少的)半导体。
此外，上述氮化铝板中，下层的扭转角w2大于表层的扭转角w1(上述式(4))。下层中，在各晶体间确保间隙，能够缓和：在半导体装置的制造过程或者半导体装置的使用中从半导体(半导体元件部分)施加给氮化铝板的应力。此外，即便使下层的扭转角w2与表层的扭转角w1为相同水平，也能够在氮化铝板的表面生长出高品质的半导体。然而，在这种情况下，有可能发生如下情况，即，氮化铝板的强度(破坏韧性)降低，例如因为所生长的半导体与氮化铝板之间的热膨胀系数的差异而对氮化铝板施力，而能够引起促进的氮化铝板的劣化。上述氮化铝板中，通过使下层的扭转角w2大于表层的扭转角w1，能够使得氮化铝板的强度增大，从而耐久性得以提高。
上述氮化铝板中，表层的含氮量与表层以外的含氮量之差按重量比计可以小于0.15％。由此，表层与下层的化学组成大致相同，晶体形态也能够大致相同。能够抑制因为表层与下层之间的晶格常数差异所引起的两者间的应变等，还能够抑制：从氮化铝板向半导体元件部分施加应变等力等、氮化铝板对半导体元件部分造成影响。
附图说明
图1示出用于说明氮化铝板的特征的图。
图2示出用于说明构成表层的晶体的特征的图。
图3示出氮化铝晶体的X射线衍射峰。
图4示出构成表层的晶体的状态。
图5示出构成下层的晶体的状态。
图6示出实施例的氮化铝板的制作用的材料。
图7示出实施例的氮化铝板的评价结果。
具体实施方式
以下，对本说明书中公开的技术的实施方式进行说明。
在本说明书中公开一种适合用作半导体、特别是III族氮化物半导体的生长基板的氮化铝板。氮化铝板的热传导率高，适合用作半导体装置的基板。本说明书中公开的氮化铝板为平板状即可，外形没有特别限定，例如可以为矩形、圆形。另外，在圆形的氮化铝板的情况下，可以形成有切口、定向平面等。另外，氮化铝板的厚度没有特别限定，可以为0.1mm以上，可以为0.2mm以上，可以为0.25mm以上，可以为0.5mm以上，可以为0.75mm以上，可以为1.0mm以上。如果厚度过薄，则有时在移动中会发生破损、或者氮化铝板发生翘曲等，从而对半导体装置的特性造成影响。另外，氮化铝板的厚度可以为10mm以下，可以为5mm以下，可以为3mm以下，可以为1mm以下。如果厚度过厚，则有时因为热膨胀系数的差异而对半导体元件部施加较大的力、或者妨碍半导体装置的微细化。
氮化铝板可以根据c面取向度或(102)晶面的X射线摇摆曲线中的半值宽度(扭转角)的差异而至少具备表层和下层。可以在下层之上(下层的表面)设置有表层。表层可以包括氮化铝板的表面(供半导体生长的生长面)。虽然没有特别限定，不过，表层的厚度可以为10nm～500μm。氮化铝板的厚度中所占的表层的厚度根据氮化铝板的厚度而发生变化，不过，可以比氮化铝板的厚度的10分之一还要薄。下层可以包括不使半导体生长这一侧的表面(氮化铝板的背面)。即，在氮化铝板的厚度方向上，下层可以为表层以外的部位。
表层的c面取向度c1可以大于97.5％，可以大于98％，可以大于99％。另外，下层的c面取向度c1可以大于97.0％，可以大于97.5％，可以大于98％，可以大于99％。表层和下层的c面取向度可以相同，下层的c面取向度c2也可以大于表层的c面取向度c1。各晶体(氮化铝晶体)的c轴的倾斜角(Tilt angle)越小，越能得到高品质的半导体。另外，各晶体的c轴的倾斜角越小，氮化铝板的透明度越高，氮化铝板的透光性就会提高。因此，氮化铝板可以为：表层的c面取向度c1满足“式1：c1＞97.5％”，下层的c面取向度c2满足“式2：c1＞97.0％”。此外，在表层的c面取向度c1为97.5％以下的情况下，不易得到高品质的半导体，例如有时会在半导体层内产生缺陷。
表层的扭转角w1可以小于2.5°，可以小于2.0°，可以小于1.5°，可以小于1.0°。表层的扭转角w1越小(各晶体的围绕c轴的朝向越一致)，各晶体间的间隙越小，越能够生长出高品质的半导体。因此，氮化铝板的表层的扭转角w1可以满足“式3：w1＜2.5°”。
表层的扭转角w1可以小于下层的扭转角w2。换言之，下层的扭转角w2可以大于表层的扭转角w1。表层的扭转角w1可以相对于下层的扭转角w2而言小于99.5％。即，扭转角w1、w2可以满足“式4：w1/w2＜0.995”。下层的扭转角w2越大，越能够在各晶体间确保间隙，氮化铝板的破坏韧性就越高，也就越能够使氮化铝板不易开裂。此外，可以在下层的扭转角w2满足上述式4的范围内根据目的而进行调整。
此外，即便增大表层的扭转角w1，也能够使氮化铝板的破坏韧性提高。然而，如上所述，表层的扭转角w1要维持在较低水平(小于2.5°)，以便使生长出高品质的半导体。本说明书中公开的氮化铝板中，表层的扭转角w1维持在较低水平，且下层的扭转角w2大于表层的扭转角，由此，能够生长出高品质的半导体，并且，能够提高氮化铝板本身的破坏韧性。即，氮化铝板可以同时满足上述式3及式4。另外，氮化铝板可以同时满足上述式1至4，以便更可靠地生长出透明度高的高品质的半导体。
此外，c面取向度如下测定，即，以圆板状的氮化铝板的表层或下层为上表面的方式将氮化铝板安装于试样保持件，对氮化铝板照射X射线，来测定c面取向度。c面取向度的测定使用了XRD装置(Bruker－AXS制D8-ADVANCE)，在2θ＝20～70°的范围内测定出XRD图谱。具体而言，使用CuKα射线而以电压50kV、电流300mA的条件进行了测定。使用(002)晶面的衍射强度(I 002)和(100)晶面的衍射强度(I 100)，根据“I 002/(I 002+I 100)×100”，来计算出c面取向度(％)。另外，作为c面的扭转角的指标，针对圆板状的氮化铝板的表层而进行了(102)晶面的摇摆曲线测定(XRC)。摇摆曲线测定中，XRD装置使用Bruker－AXS制D8-DISCOVER，以电压40kV、电流40mA、准直器直径0.5mm、防散射狭缝3mm、ω步幅0.01°、以及计数时间1秒的测定条件，进行了测定。此外，本测定中，利用Ge(022)非对称反射单色仪而将CuKα射线进行平行单色光化(半值宽度28秒)，来进行了测定。基于这样得到的XRC图谱而求出半值宽度。
本说明书中公开的氮化铝板是通过调整构成表层及下层的各晶体的c面的取向度、扭转角而得到上述的优点。本说明书中公开的氮化铝板中，表层及下层均为由多个微晶形成的多晶。表层及下层可以为：使用实质上相同的原料(包含氮化铝晶粒的粉体)而制作的多晶。即，表层和下层至少扭转角不同即可，各晶体的晶体结构本身可以相同。换言之，表层及下层的化学组成可以大致相同。作为具体的指标，表层的含氮量与表层以外的含氮量之差按重量比计可以小于0.15％。通过使表层及下层的化学组成大致相同，能够使表层及下层的特性(物理化学特性)也大致相同。例如，能够抑制因为晶格常数的差异而在表层与下层之间产生应变。因此，能够抑制氮化铝板对半导体元件部分造成影响。
如上所述，本申请中公开的氮化铝板的下层可以通过对氮化铝粉末进行烧成来制作。具体而言，氮化铝板的下层可以如下制作，即，使用板状且纵横尺寸比为3以上的氮化铝粉体，来制作平板状的成型体，然后，采用常压烧结法、热压法、热等静压制法(HIP)、放电等离子烧结法(SPS)等而将成型体烧结，由此能够制作出氮化铝板的下层。此外，在制作氮化铝板的下层时，可以使用能够促进板状的氮化铝粉体烧结的烧结助剂。另外，对烧结后的氮化铝板的下层进一步进行烧成，可以除去残留在氮化铝板中的烧结助剂。
氮化铝板的表层也可以使用板状且纵横尺寸比为3以上的氮化铝粉体来制作。关于表层，首先，采用磁场取向下的成型、流延成型等，将纵横尺寸比为3以上的板状的氮化铝粉体制作成平板状的成型体。然后，采用常压烧结法、热压法、热等静压制法(HIP)、放电等离子烧结法(SPS)等而将成型体烧结，由此能够制作出氮化铝板(表层)。此外，在制作氮化铝板的表层时，可以使用能够促进板状的氮化铝粉体烧结的烧结助剂。另外，对烧结后的氮化铝板的表层进一步进行烧成，可以除去残留在氮化铝板中的烧结助剂。此外，作为氮化铝板的表层，可以使用利用升华法制作的市售的氮化铝单晶。
氮化铝板可以通过将表层和下层接合来制作。具体而言，首先，采用上述的制作方法，准备出平板状的烧成体(烧成后的表层及下层)(工序1)。接下来，在真空中，对表层及下层用的烧成体各自的接合面照射Ar中性原子束(工序2)。然后，使表层用烧成体的束照射面(接合面)和下层用烧成体的束照射面(接合面)接触，进行加压，将两个烧成体接合(工序3)。此外，如上所述，在工序(2)中，使用“Ar中性原子束”。例如，当使用Ar离子束时，有可能真空腔室的材料(例如Fe、Cr等)混入于接合面、或者非晶层不会成为3层结构，所以并非优选。另外，在工序(3)中，考虑氮化铝板的尺寸(表层用烧成体及下层用烧成体的尺寸)等，对加压时的压力进行适当确定即可。表层用烧成体和下层用烧成体接合后，将表层及下层研磨加工至规定厚度，由此可以制作规定厚度的氮化铝板。
此外，板状的氮化铝粉体的尺寸与氮化铝板相比较，相当小。例如，氮化铝粉体的面方向长度(c面的尺寸)L可以为0.6～20μm。如果面方向长度L过小，则粉体彼此凝聚，很难提高粉体内的各晶体的c面取向度。另外，如果面方向长度L过大，则在制造氮化铝板时，不易发生烧结，氮化铝板的密度(相对于理论密度的相对密度)有时会降低。另外，氮化铝粉体的厚度方向长度D可以为0.05～2μm。如果厚度方向长度D过小，在制造氮化铝板时，氮化铝粉体的形状容易崩塌，容易在构成氮化铝板的各晶体间产生间隙，不易减小氮化铝板的(特别是表层的)扭转角。此外，也不易提高氮化铝板的c面取向度。另外，如果厚度方向长度D过大，则在使用例如刮刀等来调整烧成前的成型体的厚度时，在粉体侧面(与厚度方向平行的面)受到从刮刀施加给氮化铝粉体的剪切应力的比例就会增加，氮化铝粉体的排列有可能被打乱。其结果，很难减小氮化铝板的扭转角、或者提高c面取向度。
以下，参照图1～5，对本说明书中公开的氮化铝板的特征进行说明。图1是示意性地表示氮化铝板10的截面。此外，图中的箭头12、14表示c轴的朝向。氮化铝板10具备：c轴的取向度(c面取向度)较高的表层10a、以及c轴的取向度低于表层10a的c轴的取向度的下层10b。不过，在表层10a及下层10b中，c面取向度满足上述式1及2。即，表层10a及下层10b的c面取向度均大于97％(表层10a大于97.5％)。另外，表层10a的扭转角小于下层10b的扭转角，且小于2.5°。半导体(省略图示)生长在表层10a的表面。
氮化铝板10是使用上述板状的氮化铝粉体而制作的。表层10a及下层10b由实质上相同的原料(板状的氮化铝粉体)制作，化学组成大致相同。例如，若着眼于表层10a及下层10b的氮元素的含有量，则两者大致相同，具体而言，两者之差小于0.15％wt。因此，表层10a及下层10b的特性也大致相同。此外，图1中的将表层10a及下层10b划分开的虚线是表示：板状的氮化铝粉体因为烧结而粒生长从而构成表层10a及下层10b，并不一定是指晶体晶界。
用于制作氮化铝板10的各片材(表层片材、下层片材)用的原料为浆料状，可以将板状的氮化铝粒子和碳酸钙、三氧化二钇、Ca－Al－O系等烧成助剂进行混合，制作出混合原料，在该混合原料中添加粘合剂、增塑剂、分散剂等，来生成各片材用的原料。此外，根据需要，在浆料状的原料内加入粒状(球状)的氮化铝粒子。此外，作为板状的氮化铝粒子，使用高纵横尺寸比(纵横尺寸比3以上)的氮化铝粒子。
图2示意性地表示构成表层10a的氮化铝晶体16、18。图2中呈现的是氮化铝晶体16、18的c面。氮化铝晶体的晶体结构为六方晶系，在与c轴正交的面呈现的是m面。图2中示出了氮化铝晶体16的m面16m和氮化铝晶体18的m面18m。在氮化铝板10中，构成表层10a的各氮化铝晶体的围绕c轴的朝向一致，扭转角小于2.5°。若着眼于氮化铝晶体16、18的m面16m、18m，则实质上m面16m和m面18m是平行的。如上所述，扭转角通过表层10a的氮化铝晶体的(102)晶面的X射线摇摆曲线来表示。
图3示出了氮化铝晶体的(102)晶面的峰(最强峰)。利用XRD装置而对各层进行测定，可以根据(102)晶面的X射线摇摆曲线中的半值宽度，来判断表层10a或下层10b中的各氮化铝晶体的围绕c轴的朝向是否一致。在氮化铝板10的情况下，表层10a的(102)晶面的半值宽度b10(相当于扭转角w1)小于2.5°。另外，下层10b的(102)晶面的半值宽度b10(相当于扭转角w2)大于表层10a的扭转角，且满足上述式4。即，表层10a的各氮化铝晶体的围绕c轴的朝向非常一致，下层10b与表层10a相比较，各氮化铝晶体的围绕c轴的朝向不一致。在氮化铝板10中，表层10a承担着供高品质的半导体生长的作用，下层10b承担着缓和从半导体元件部分向氮化铝板10施加的力的作用。
图4示意性地表示表层10a的状态，图5示意性地表示下层10b的状态。如图4所示，当各氮化铝晶体的围绕c轴的朝向一致时，在氮化铝晶体上所生长出的半导体的晶体方位也一致，能够制成高品质的(缺陷少的)半导体。另一方面，如图5所示，当各氮化铝晶体的围绕c轴的朝向不一致时，例如，如果氮化铝晶体18相对于氮化铝晶体16而进行旋转(扭转)，则在晶体16、18间形成间隙20。间隙20在半导体装置的制造过程、或者半导体装置的使用中能够缓和从半导体(半导体元件部分)向氮化铝板10施加的应力。
实施例
以下，制作多个氮化铝板，并示出进行特性评价的结果。此外，以下所示的实施例用于说明本说明书的公开，但并不限定本说明书的公开。
首先，对氮化铝板的原料、亦即板状的氮化铝粒子的制造方法进行说明。板状的氮化铝粒子是将板状的氧化铝在氮流通下的加热炉内进行热处理而制造出来的。具体而言，将板状的氧化铝(Kinseimatec(株))100g、炭黑(三菱化学(株))50g、氧化铝球石
Figure GDA0002472644770000081
1000g、IPA(异丙醇：Tokuyama(株)制、TOKUSO IPA)350mL以30rpm进行240分钟粉碎及混合，得到混合物。此外，板状的氧化铝使用了平均粒径(面方向长度)5μm、7μm的氧化铝。平均粒径为5μm的氧化铝的平均厚度(厚度方向长度)0.07μm、纵横尺寸比70。平均粒径为7μm的氧化铝的平均厚度(厚度方向长度)0.1μm、纵横尺寸比70。
从得到的混合物中除去氧化铝球石，并使用旋转蒸发仪而使该混合物干燥。然后，将残留的混合物(板状氧化铝、碳混合物)利用研钵轻轻地进行破碎(以比较弱的力而使凝聚的粒子分离)。接下来，将混合物100g填充于碳制的坩埚，配置于加热炉内，在氮气3L/min流通下以升温速度200℃/hr升温至1600℃，并以1600℃保持20小时。加热结束后，自然冷却，从坩埚中取出试样，使用马弗炉而在氧化气氛下以650℃进行10hr热处理(后热处理)，得到板状的氮化铝粒子。此外，后热处理是为了除去试样中残留的碳而进行的。
接下来，从得到的板状的氮化铝粒子中筛选出：作为氮化铝板的原料而使用的粒子。上述热处理后的氮化铝粒子中包含单一粒子和凝聚粒子。因此，针对热处理后的氮化铝粒子实施破碎处理及分级处理，筛选出单一粒子。具体而言，将热处理后的氮化铝粒子100g、氧化铝球石
Figure GDA0002472644770000091
300g、IPA(Tokuyama(株)制、TOKUSO IPA)60mL以30rpm进行240分钟破碎。然后，除去氧化铝球石，使用旋转蒸发仪而使其干燥。接下来，使用精密空气分吸机(日清工程(株)制、TC－15NSC)，对干燥后的氮化铝粒子进行分级。此外，分级点设定：与上述板状的氧化铝的平均粒径相同的尺寸。将分级后微粒作为氮化铝板的原料。
接下来，对氮化铝板的制造时使用的烧结助剂的合成方法进行说明。作为烧结助剂，制作出Ca与Al的复合氧化物(Ca－Al－O系助剂)。具体而言，将碳酸钙(白石钙(株)制、Shilver－W)56g、γ―氧化铝(大明化学工业(株)制、TM－300D)19g、氧化铝球石
Figure GDA0002472644770000092
1000g、IPA(Tokuyama(株)制、TOKUSO IPA)125mL以110rpm进行120分钟粉碎、混合，得到混合物。从得到的混合物中除去氧化铝球石，使用旋转蒸发仪而将该混合物干燥，得到混合粉末。然后，将混合粉末70g填充于氧化铝制的坩埚中，配置于加热炉内，在大气中以升温速度200℃/hr升温至1250℃，并以1250℃保持3小时。加热结束后，自然冷却，从坩埚中取出生成物(烧结助剂)。此外，得到的烧结助剂中的Ca与Al的摩尔比为“Ca：Al＝3：1”。
接下来，对用于制作流延成型体的原料的调合进行说明。调整上述板状的氮化铝粒子、上述烧结助剂、市售的氮化铝粒子(Tokuyama(株)制、F级、平均粒径1.2μm)的比例(质量比例)，制作出3种原料(流延原料1～3)。流延原料1～3的详细情况如图6所示。具体而言，关于各流延原料20g(合计重量)，将氧化铝球石
Figure GDA0002472644770000101
300g、IPA(Tokuyama(株)制、TOKUSO IPA)60mL以30rpm进行240分钟粉碎、混合。然后，除去氧化铝球石，使用旋转蒸发仪而使其干燥，制作出流延原料1～3。
使用流延原料1～3来制作出3种流延成型体。具体而言，相对于上述各流延原料100质量份，加入：作为粘合剂的聚乙烯醇缩丁醛(积水化学工业制、型号BM－2)7.8质量份、作为增塑剂的邻苯二甲酸二(2－乙基己基)酯(黑金化成制)3.9质量份、作为分散剂的山梨醇三油酸酯(花王制、Rheodol SP－O30)2质量份、以及作为分散介质的2－乙基己醇进行混合，制作出原料浆料。此外，分散介质的添加量调整为浆料粘度为20000cP。使用调整后的原料浆料，按氮化铝粒子的板面(c面)沿着流延成型体的表面排列的方式通过刮刀法而将原料浆料成型在PET膜上。此外，浆料厚度调整为干燥后的厚度为50μm。利用以上的工序，制作出3种流延成型体(流延成型体1～3)。
采用：使用流延成型体1～3制作的3种氮化铝烧结体、和市售的氮化铝单晶(厚度350μm)，制作出6种氮化铝板(试样1～6)。对氮化铝烧结体的制作方法进行说明。首先，将各流延成型体切割成直径20mm的圆形，将各流延成型体层叠，制作出5种层叠成型体。具体而言，制作出：将4块流延成型体1进行层叠而得到的层叠成型体S1、将4块流延成型体2进行层叠而得到的层叠成型体S2、将4块流延成型体3进行层叠而得到的层叠成型体S3、将10块流延成型体1进行层叠而得到的层叠成型体R1、以及将10块流延成型体2进行层叠而得到的层叠成型体R2。将各层叠成型体载放于厚度10mm的铝板上后，放入箱体，将箱体内部抽成真空而制成真空箱体。将各真空箱体在85℃的热水中以100kgf/cm2的压力进行静水压制，得到圆板状的层叠成型体。
接下来，进行所制作的各层叠成型体的一次烧成。具体而言，首先，将层叠成型体配置于脱脂炉中，以600℃进行10小时脱脂。使用石墨制的模具，将脱脂后的各层叠成型体在热压、氮中、烧成温度(最高到达温度)1850℃、5小时、面压200kgf/cm2的条件下进行烧成，对各层叠成型体进行一次烧成。此外，热压时的加压方向为各层叠成型体的层叠方向(与流延成型体的表面大致正交的方向)。另外，加压维持至降到室温。
接下来，进行一次烧成后的各层叠成型体的二次烧成。首先，对一次烧成后的各层叠成型体的表面进行磨削，由S1、S2、S3制作出的一次烧成体调整为
Figure GDA0002472644770000102
厚度0.08mm，由R1、R2制作出的一次烧成体调整为
Figure GDA0002472644770000111
厚度0.23mm。将各层叠成型体填充于氮化铝制的匣钵中，使加热炉内为氮气氛，并以烧成温度(最高到达温度)1900℃进行75小时烧成，对各层叠成型体进行二次烧成。
接下来，对二次烧成后的各层叠成型体和市售的氮化铝单晶的表面和背面进行粗研磨后，进而，将它们固定于
Figure GDA0002472644770000112
的金属制平台，利用滴加了包含粒径为9μm及3μm的金刚石磨粒在内的浆料的铜制研磨机，来进行研磨，进而，利用滴加了包含硅胶在内的浆料的抛光机进行300分钟研磨。然后，将研磨后的各层叠成型体及氮化铝单晶用丙酮、乙醇、离子交换水按顺序分别清洗3分钟。研磨后的各层叠成型体及氮化铝单晶中，S1、S2、S3的厚度60μm，R1、R2的厚度210μm，两面均为镜面。
从将两面研磨后的二次烧成体及市售的氮化铝单晶中，选择出2块作为用于制作氮化铝板的基板，对各基板的接合面进行清洗而去除表面的污垢后，导入至真空腔室。然后，在10－6Pa级别的真空中，对各基板的接合面照射70sec高速Ar中性原子束(加速电压1kV、Ar流量60sccm)。照射后，在该状态下放置10分钟，将各基板冷却到26～28℃。接下来，使二次烧成体及市售的氮化铝单晶的束照射面彼此接触后，以4.90kN进行2分钟加压，将两基板接合。接合后，将表层研磨加工至厚度为50μm，将下层研磨加工至厚度为200μm，然后，以260℃进行退火，得到氮化铝板。将各氮化铝板(试样1～6)中使用的材料(流延成型体、氮化铝单晶)的组合示于图7。
此外，图7中的使用带1～3相当于由图6的流延原料1～3得到的流延成型体。即，试样1的下层是使用层叠成型体R1制作的二次烧成体，试样2的下层是使用层叠成型体R2制作出的二次烧成体，试样4的上层是使用层叠成型体S3制作出的二次烧成体，试样4的下层是使用层叠成型体R1制作出的二次烧成体，试样5的上层是使用层叠成型体S1制作出的二次烧成体，试样5的下层是使用层叠成型体R1制作出的二次烧成体，试样6的上层是使用层叠成型体S2制作出的二次烧成体，试样6的下层是使用层叠成型体R2制作出的二次烧成体。此外，试样3实际上没有制作层叠体，将同一氮化铝单晶作为表层或下层进行评价。试样3也没有进行一次烧成及二次烧成。此外，各试样的表层及下层的厚度可以通过层叠的流延成型体的块数、或者、烧成后(二次烧成后)、或者接合后的研磨来任意调整。
针对得到的试样(试样1～6)，测定取向度、扭转角，进而，对试样的透明性、成膜性、加工性进行了评价。将评价结果示于图7。以下，对测定、评价方法进行说明。
关于取向度(c面取向度)，对各试样的表层及下层的测定面(研磨面)分别照射X射线，测定取向度(c面取向度)。具体而言，使用XRD装置(Bruker－AXS制D8-ADVANCE)，利用CuKα射线，在电压50kV、电流300mA的条件下，以2θ＝20～70°的范围，测定了XRD图谱。此外，取向度(f)通过Lotgering法进行计算。具体而言，通过将由以下的式(3)、(4)得到的结果P、P0代入式(2)来计算。此外，式中，P为：根据获得的试样(氮化铝板)的XRD测定而得到的值，P0为：根据标准氮化铝(JCPDS Card No.076－0566)计算出的值。此外，作为(hkl)，使用了(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(103)。
f＝{(P－P0)/(1－P0)}×100…(2)
P0＝ΣI0(002)/ΣI0(hkl)…(3)
P＝ΣI(002)/ΣI(hkl)…(4)
关于扭转角(X射线摇摆曲线中的半值宽度)，对各试样的表层及下层的(102)晶面照射X射线，测定扭转角。具体而言，使用XRD装置(Bruker－AXS制D8-DISCOVER)，利用CuKα射线，在电压40kV、电流40mA、准直器直径0.5mm、防散射狭缝3mm、ω步幅0.01°的条件下，以计数时间1秒来测定XRD图谱。基于得到的XRC图谱，计算出半值宽度，作为扭转角。
图7中，关于各试样，对表层的c面取向度c1、下层的c面取向度c2、表层的扭转角w1、下层的扭转角w2满足下式(1)～(4)的试样标记“〇”，对不满足下式(1)～(4)的试样标记“×”。
式1：c1＞97.5％
式2：c2＞97.0％
式3：w1＜2.5°
式4：w1/w2＜0.995
关于透明性(透光率)，将各试样切成纵10mm、横10mm，使用分光光度计(PerkinElmer制、Lambda900)，测定波长450nm处的直线透过率，进行评价。图7中，对直线透过率40％以上的试样标记“〇”，对小于40％的试样标记“×”。
关于成膜性，采用有机金属气相生长法(MOCVD：Metal OrganicChemical VaporDeposition)而将氮化铝镓(Al0.5Ga0.5N)成膜在研磨后的各试样的表面，测定Al0.5Ga0.5N表面的缺陷数，进行评价。具体而言，将基板(各试样)配置于反应堆内，使反应堆内的压力为13kPa，在基板(各试样)温度为1000℃的状态下，向基板供给原料，将Al0.5Ga0.5N成膜约230nm。此外，作为原料，使用氨气、三甲基铝、三甲基镓，作为载气，使用氢和氮。然后，使用扫描型电子显微镜(日本电子(株)制、JSM－6390)，以倍率3000倍观察(20个视野以上)成膜面(Al0.5Ga0.5N层的表面)，计数裂纹、针孔缺陷的数量，评价缺陷数是否为100个/mm2以下。图7中，对缺陷数为100个/mm2以下的试样标记“〇”，对缺陷数超过100个/mm2的试样标记“×”。
关于加工性，对各试样进行切割，测定切割后的背面缺口的宽度，进行评价。具体而言，首先，准备出具有平坦面的氧化铝烧结板，将各试样的下层侧用蜡固定于氧化铝烧结板的表面(平坦面)。然后，使用#400的树脂金刚石刀片，以刀片的旋转速度30000rpm、刀片的输送速度3mm/s而从各试样的表层侧将各试样切断。切断后，将各试样从氧化铝烧结板中拆下，利用光学显微镜观察各试样的下层侧，测定背面缺口宽度(下层面中的从切截面起算的缺口的宽度)，评价缺口宽度是否为10μm以下。图7中，对背面缺口宽度为10μm以下的试样标记“〇”，对背面缺口宽度超过10μm的试样标记“×”。
如图7所示，确认到了：表层及下层的c面取向度较高的(满足式1及式2)试样的透明性较高(试样1、3、4、5)。另外，确认到了：表层的c面取向度较高(满足式1)且表层的扭转角较小的(满足式3)试样的成膜性良好(试样1、2、3)。确认到了：成膜性良好的试样(试样1、2、3)中，下层的扭转角大于表层的扭转角的(满足式4)试样的加工性良好(试样1、2)。即，确认到了：通过满足式1、3及4，可得到能够生长出高品质的(缺陷少的)半导体、且高强度(破坏韧性高)的氮化铝板。另外，确认到了：通过同时满足式1～4，可得到透明度高、并能够生长出高品质的半导体、且高强度的氮化铝板。
以上，对本发明的实施方式详细地进行了说明，但是，这些实施方式只不是示例而已，并不限定权利要求书。权利要求书中记载的技术包括对以上例示的具体例进行各种变形、变更得到的实施方式。另外，本说明书或附图中说明的技术要素通过单独或者各种组合而发挥出技术的有用性，并不限定于申请时权利要求中记载的组合。另外，本说明书或附图中例示的技术同时实现多个目的，实现其中的一个目的本身具有技术的有用性。

Claims (2)

1.一种氮化铝板，其中，
将氮化铝板在厚度方向上分成10份时的一端的层中包含的部分且是在一端侧的表面露出的部分为氮化铝板的表层，
当从厚度方向对表层进行X射线衍射测定时的(002)晶面的衍射强度相对于(002)晶面的衍射强度与(100)晶面的衍射强度之和的比例为c面取向度c1，从厚度方向对表层以外的部位进行X射线衍射测定时的(002)晶面的衍射强度相对于(002)晶面的衍射强度与(100)晶面的衍射强度之和的比例为c面取向度c2，并且，表层的(102)晶面的X射线摇摆曲线中的半值宽度为w1，表层以外的部位的(102)晶面的X射线摇摆曲线中的半值宽度为w2时，
满足以下的关系式(1)至(4)，
c1＞97.5％······(1)
c2＞97.0％······(2)
w1＜2.5°·······(3)
w1/w2＜0.995···(4)。
2.根据权利要求1所述的氮化铝板，其中，
表层的含氮量与表层以外的部位的含氮量之差按重量比计小于0.15％。
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