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公開番号2025156343
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2025101574,2025532613
出願日2025-06-17,2025-03-14
発明の名称窒化ガリウム焼結体及びその製造方法
出願人東ソー株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C04B 35/58 20060101AFI20251006BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】鏡面研磨を行ってもクラックの発生を抑制できる窒化ガリウム焼結体及びその製造方法の少なくともいずれかを提供すること。
【解決手段】窒化ガリウム焼結体は、主面を有する板状の窒化ガリウム焼結体である。窒化ガリウム焼結体の厚さに対する主面の径の比は20以上であり、厚さが2mm以下であり、窒化ガリウム焼結体におけるSORI値が0.3mm以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
主面を有する板状の窒化ガリウム焼結体であって、
前記窒化ガリウム焼結体の厚さに対する前記主面の径の比であるアスペクト比が２０以上であり、
前記厚さが２ｍｍ以下であり、
前記窒化ガリウム焼結体におけるＳＯＲＩ値が０．３ｍｍ以下である、窒化ガリウム焼結体。
続きを表示（約 440 文字）【請求項２】
４．２ｇ／ｃｍ
３
以上の絶対密度を有する、請求項１に記載の窒化ガリウム焼結体。
【請求項３】
少なくとも前記主面の表面粗さＲａが２μｍ以下である、請求項１又は２に記載の窒化ガリウム焼結体。
【請求項４】
ガリウム及び窒素の合計に対するガリウムの原子割合が０．５５以下である、請求項１又は２に記載の窒化ガリウム焼結体。
【請求項５】
窒化ガリウム膜のエピタキシャル成長用基板である、請求項１又は２に記載の窒化ガリウム焼結体。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の窒化ガリウム焼結体を製造する窒化ガリウム焼結体の製造方法であって、
窒化ガリウム粉末を含む原料粉末を準備する準備工程と、
前記原料粉末を一軸プレスにより成形して板状の成形体を得る成形工程と、
前記成形体を焼結して前記窒化ガリウム焼結体を得る焼結工程と、
を含む、窒化ガリウム焼結体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、窒化ガリウム焼結体及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウムは、次世代パワーデバイスを実現する材料として注目されている。窒化ガリウム膜は、従来、シリコン基板の上に絶縁性バッファ層などを介してエピタキシャル成長することなどにより形成されていた。しかし、この場合、シリコン基板と窒化ガリウム膜との熱膨張係数が異なるため、窒化ガリウム膜にクラックが生じる場合があった。そのため、近年では、シリコン基板に代えてＱＳＴ（登録商標）基板が用いられることがある（例えば下記非特許文献１参照）。ＱＳＴ基板は、熱膨張係数が窒化ガリウム膜と同等であるため、ＱＳＴ基板上に窒化ガリウム膜を形成しても窒化ガリウム膜にクラックを生じにくい。
【０００３】
しかし、ＱＳＴ基板では、窒化ガリウム膜との間に、Ｓｉ層及びバッファ層等の異種材料からなる層が介在しているため、窒化ガリウム膜中に不純物が混入するおそれがある。そのため、窒化ガリウム膜への不純物の混入を抑制する観点からは、ＱＳＴ基板に代えて窒化ガリウム基板を用いることが好ましい。
【０００４】
窒化ガリウム基板として、単結晶の窒化ガリウムを使用することが知られている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、Ｎａフラックス法やＨＶＰＥ法で製造される単結晶の窒化ガリウムバルク体は、欠陥なく大型に製造することが難しいため、大型化が困難である。さらに、いずれの方法も窒化ガリウムの結晶成長に時間を要するため、製造に時間がかかる。このため、窒化ガリウム基板を用いる場合、大型化及び量産性の観点から、窒化ガリウム基板として窒化ガリウム焼結体を用いることが好ましい。特に、窒化ガリウムは高価であるため、基板として使用するために薄板状の焼結体が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第７０４４１６１号公報
【非特許文献】
【０００６】
J.H. Leach他７名、“Towards Manufacturing LargeArea GaN Substrates from QST（登録商標） Seeds”、[online]、2018年5月7日～10日、ProceedingCompd. Semicond. Manuf. Technol、［令和6年3月12日検索］、インターネット＜https://csmantech.org/digests/?digest=2018&thesession=4320＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、窒化ガリウム基板が薄板状の窒化ガリウム焼結体で構成されると、焼結体が製造時に変形しやすく、例えば窒化ガリウム焼結体の上に窒化ガリウム膜を成膜するために窒化ガリウム焼結体の主面を鏡面研磨した場合に、窒化ガリウム焼結体にクラックが発生する場合があった。すなわち、従来の窒化ガリウム焼結体の製造方法を用いて、窒化ガリウム焼結体の形状を単に薄板状にするのみでは、窒化ガリウム焼結体の主面を鏡面研磨した場合に、窒化ガリウム焼結体にクラックが発生しやすかった。
【０００８】
本開示は、鏡面研磨を行ってもクラックの発生を抑制できる窒化ガリウム焼結体及びその製造方法の少なくともいずれかを提供することを目的とする。本開示は、特に、薄板状の窒化ガリウム焼結体であって、鏡面研磨を行ってもクラックの発生を抑制できる窒化ガリウム焼結体及びその製造方法の少なくともいずれかを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の発明者らは、上記課題が生じる原因について検討した。その結果、薄板状の窒化ガリウム焼結体には大きいうねりが生じる場合があり、その場合に窒化ガリウム焼結体の主面に対して鏡面研磨を行うとクラックが生じるのではないかと考えた。そこで、本開示の発明者らは、さらに鋭意研究を重ねた結果、薄板状の窒化ガリウム焼結体において、うねりの目安となるＳＯＲＩ値を特定値以下とすることで上記課題を解決し得ることを見出し、本開示に至ったものである。
【００１０】
すなわち、本発明の内容は特許請求の範囲に記載のとおりであり、また、本開示の要旨は以下のとおりである。
（【００１１】以降は省略されています）

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