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

摘要

本发明提供对使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。

说明书

技术领域

本发明涉及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。

背景技术

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1）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

发明内容

发明所要解决的课题

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，本发明的目的在于， 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

本发明提供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1～10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200μm的凹部。

另外，根据本发明的方式，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，根据本发明的方式，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，根据本发明的方式，优选上述凹部的最大直径为50μm以 下。

另外，根据本发明的方式，优选多晶氮化铝基板的表面粗糙度（Ra） 为0.1μm以下。

另外，根据本发明的方式，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7μm以下。

另外，根据本发明的方式，优选上述基板的直径为50mm以上。

另外，根据本发明的方式，优选在上述基板表面上，最大直径超 过20μm的凹部在每1英寸×1英寸单位面积为0～1个。

另外，根据本发明的方式，优选在上述基板表面的晶界相中，最 大直径超过0.5μm的微孔隙在每1英寸×1英寸单位面积为0～1个。

另外，本发明其它方式提供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，根据本发明的方式，优选经由缓冲层使GaN基半导体结晶 成长。

另外，根据本发明的方式，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。

发明效果

根据本发明，能够提供表面凹凸小的多晶氮化铝基板。另外，通 过使用本发明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是表示本发明的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。

具体实施方式

本发明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1～10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 200μm的凹部。

本发明的多晶氮化铝基板含有1～10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Y、Y₂O₃、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1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，本发明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200μm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）×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、Y₂O₃的理论密度设为5.03g/cm³， 则以3.3×0.97＋5.03×0.03＝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1～10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0.1μm以下，优选为0.05μm 以下。另外，基板表面优选偏度（Rsk）达到＋0.5～-0.5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 成品率提高。为进一步提高成品率，优选基板表面的凹部的最大直径 为50μm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，在本发明中，在基板表面最大直径超过20μm的凹部优选每1 英寸×1英寸单位面积为0～1个。通过使最大直径超过20μm的凹部 为每1英寸×1英寸单位面积为0～1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20μm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1英寸×1英寸单位面积，可以确认没有超过200μm 的凹部、进而确认超过20μm的凹部在0～1个的范围内。

另外，在本发明中，在上述基板表面的晶界相中，最大直径超过 0.5μm的微孔隙优选每10μm×10μm单位面积为0～1个。通过抑制微 孔隙，不仅防止GaN基半导体的结晶成长工序中膜剥离，而且得到GaN 基半导体的防翘曲的效果。进而，能够防止GaN基半导体的微细的凹 凸，能够提高GaN基半导体的成品率。另外，微孔隙的孔径及其数量 可通过SEM（扫描电子显微镜）观察来测定。在SEM照片的视野小于 10μm×10μm的情况下，多次测定到合计为10μm×10μm。在任意三处 （以10μm×10μm为三处）进行该作业，设为每单位面积的微孔隙的 个数。

多晶氮化铝基板含有氮化铝结晶和晶界相，但优选氮化铝晶粒的 平均粒径为7μm以下。形成多晶氮化铝基板的表面凹部的要因是孔隙、 AlN晶粒的脱粒、及烧结助剂成分的脱粒。为减小这些要因，如果将 氮化铝晶粒的平均粒径减小至7μm以下，则氮化铝晶粒彼此之间的3 重点变小，容易在晶界中充填烧结助剂成分。另外，通过在小的晶界 中充填烧结助剂成分，即使引起超微凹部的原因的烧结助剂成分的脱 粒，也难以成为超过200μm的大的脱粒。同样，如果将氮化铝晶粒的 平均粒径减小至7μm以下，则也难以成为氮化铝晶粒的脱粒超过200μm 的大的脱粒。其结果是，即使实施表面粗糙度（Ra）为0.1μm以下， 进而Ra为0.05μm以下的镜面加工，也能够制成凹部的最大直径为 200μm以下（没有超过200μm的粒子）、进而为50μm以下的基板。予 以说明，氮化铝晶粒的平均粒径的下限没有特别限定，但优选为平均 粒径1μm以上。平均粒径不足1μm时，原料粉末必须使用粒径小的粉 末，导致原料成本的增加。

本发明的多晶氮化铝基板也可以与直径L为50mm以上、进而为 100mm以上那样的大型基板对应。换而言之，即使为直径L为50mm以 上、进而100mm以上的基板，也能够提供没有最大直径超过200μm的 凹部的基板。在现有的蓝宝石基板或SiC基板中，因为是单晶基板， 所以难以提供这样的大型基板，并且预计到大幅的成本升高。予以说 明，直径的上限没有特别限定，但考虑制造的容易度，优选直径L为 300mm以下。予以说明，图1中以圆盘状表示，但结晶成长面也可以 为四角形、长方形。

另外，基板的厚度W优选为0.3～1.5mm，更优选为0.5～1.0mm。 基板为超过1.5mm的厚度时，放热性变差。另一方面，比0.3mm薄时， 基板的强度不充分，操作性降低。

如果为以上那样的多晶氮化铝基板，则能够抑制结晶成长时的凹 部带来的不均匀的问题，因此，可以大幅提高成品率。这样的多晶氮 化铝基板作为用于使GaN基半导体晶粒成长的基板材料是有效的。

以下，对使用上述的多晶氮化铝基板来制造GaN基半导体的方法 进行说明。图2是表示GaN基半导体的制造工序之一例的概略剖面图。 图中，1为多晶氮化铝基材，2为GaN基半导体层，3为缓冲层。首先， 在多晶氮化铝基板1上形成缓冲层。缓冲层优选为与GaN基半导体层 相同的材质。其次，使GaN基半导体在缓冲层上结晶成长。

GaN基半导体优选为选自GaN、InGaN、AlGaN、及InAlGaN构成的 组中的一种。均将GaN设为基体。GaN基半导体的结晶成长工序中， 在基座（未图示）上配置多晶氮化铝基板1，以500～600℃通过有机 金属气相成长法（MOCVD法）流过TMG气体（三甲基镓气）、氨气， 形成GaN缓冲层。其次，在1000～1100℃使GaN层的膜厚加厚（结晶 成长）。MOCVD法是在500～1100℃的高温下进行，因此，当基板表面 存在大的凹部时，GaN膜厚产生偏差。特别是，1100℃的高温到600℃ 的冷却工序中的基板的膨胀或收缩反而带来影响。基板的表面凹凸大 时，容易产生GaN膜的膜剥离等问题。本发明的多晶氮化铝基板中， 由于凹部的最大直径小至200μm以下，所以能够大幅抑制膜剥离等问 题。因此，即使将多晶氮化铝基板大型化至直径50mm以上，也能够抑 制膜剥离的问题。其结果是，由于能够使GaN基半导体在大的范围（面 积）成长，所以能够一次取得多个发光元件，量产性提高。予以说明， 在制造LED或半导体激光器等发光元件的情况下，不用说要进行GaN 基半导体层或绝缘层等各种层的形成或蚀刻等进行制造。另外，在制 造发光元件时不需要多晶氮化铝基板的情况下，除去也没关系。如果 是具备晶界相的多晶氮化铝基板，则通过碱溶液等容易地除去。另外， 也可以进行削除。

其次，对本发明的多晶氮化铝基板的制造方法进行说明。对本发 明的多晶氮化铝基板的制造方法没有特别限定，但作为成品率好的制 造的方法可例举如下方法。

首先，作为原料粉末准备氮化铝粉末。氮化铝粉末优选为平均粒 径0.6～2μm。平均粒径不足0.6μm时，粒径过细，担心氮化铝粉末的 价格变高。另外，超过2μm时，烧结后的氮化铝结晶的平均粒径超过 7μm的可能性高。更优选可以使用平均粒径1.0～1.5μm的氮化铝粉末。 另外，氮化铝粉末中的氧含量优选为0.6～2质量％。另外，氮化铝粉 末的杂质氧量优选为0.5～2质量％。杂质氧量不足0.5质量％的高纯 度AlN粉末的成本高。另一方面，杂质氧量超过2质量％时，热传导 率容易不足150W/m·K。

其次，作为烧结助剂，选择由Ca、Y、La、Ce、Nd、Pr，Eu、Gd、 Dy、Ho，Er、Yb、及Lu构成的组中的至少一种构成的氧化物，作为氧 化物粉末混合1～10质量％。作为烧结助剂，优选为稀土元素氧化物， 更优选为氧化钇（Y₂O₃）。

另外，烧结助剂粉末的平均粒径优选为0.6～2μm。如果氮化铝粉 末和烧结助剂粉末的平均粒径为同水平，则容易均匀地混合原料粉末。

其次，将氮化铝粉末、烧结助剂粉末、粘合剂、溶剂、根据需要 的分散材料等混合，制备原料浆料。

接着，使用制备的原料浆料制作成形体。成形体的制作方法可例 举使用刮匀涂装法（doctor brade method）的片材成形、通过模具将 由浆料制作的造粒粉成形的挤压成形。如果是刮匀涂装法，则容易制 作直径50mm以上、进而100mm以上的大型的成形体。另外，在成形体 为片材状的情况下，也可以根据需要加工成形体，制作圆盘状的成形 体。

其次，将成形体脱脂后，实施烧结的工序。烧结温度优选以1600～ 1900℃进行。另外，烧结优选在惰性气氛中进行。

对这样得到的烧结体的GaN基半导体形成面实施镜面加工。表面 加工使用金刚石磨石以表面粗糙度Ra0.1μm以下、优选为0.05μm以 下的方式进行研磨。另外，根据需要也可以进行将侧面或背面的形状 整形的加工。

作为抑制AlN晶粒及烧结助剂成分的脱粒发生的方法，可例举2 阶段研磨加工。2阶段研磨是指在实施镜面加工时，首先在用＃180～ ＃325的磨石进行中精加工后，用＃325以上（优选为＃325～＃400） 的细的磨石进行研磨。通过进行这样的2阶段研磨加工，可以使基板 表面的凹部为200μm以下（没有超过200μm的凹部）。进而，可以使 基板表面的偏度（Rsk）为-0.5～＋0.5的范围。

作为得到基板表面没有最大直径超过200μm的凹部这样的多晶氮 化铝基板的方法，可例举以下的方法，但不限于此。例如，可例举使 原料浆料通过开孔20～100μm的网眼。特别是使原料浆料多次通过网 眼是有效的。由此，能够除去成为超过原料浆料中的20μm的凹部的 原因的凝集体。

作为其它方法，可例举将原料浆料进行脱气处理。通过进行脱气 处理，能够除去原料浆料中的气泡。原料浆料中的气泡在烧结后成为 凹部的原因，因此，原料浆料的脱气处理是有效的。予以说明，脱气 处理的优选条件为以真空度4～6kPa进行10分钟以上2小时以下。

另外，作为其它方法，可例举在烧结工序中使用气氛加压烧结法。 在模具烧结法中，容易受到模具的表面状态的影响。如果是气氛加压， 则可以负载气氛所致的均匀的压力，因此，容易得到作为烧结体的多 晶氮化铝基板的表面状态平坦的烧结体。予以说明，气氛的压力优选 确保在3～8kPa。

进而，作为其它方法，可例举通过＃325以上的研磨加工工序的 加工将多晶氮化铝基板的表面沿厚度方向研磨20μm以上的方法。多 晶氮化铝基板通过烧结工序，容易在基板表面渗出烧结助剂成分。因 此，通过将表面研磨20μm以上而能够除去渗出的烧结助剂成分。另 外，也可以与上述的2阶段的研磨工序组合。而且，也可以将上述四 种方法组合使用。

另外，为实现晶界相中最大直径超过0.5μm的微孔隙在每10μm ×10μm单位面积为0～1个，将上述四种方法组合两种以上使用是有 效的。特别是优选将作为第一种方法的通过网眼和作为第三种方法的 气氛加压烧结法组合。

实施例

实施例1～5及比较例1

将氮化铝粉末（平均粒径1μm、氧含量1.0质量％）和氧化钇（Y₂O₃） 粉末（平均粒径1μm）以表1所示的比例混合，制备原料粉末。

在混合中，在甲苯、乙醇等溶剂中添加原料粉，之后，进一步添 加有机粘合剂和塑化剂进行混合，制备原料浆料。使用得到的原料浆 料通过刮匀涂装法成形厚度1.2mm的生料片材。将该生料片材裁断为 长170mm×宽170mm后进行脱脂，以1700～1850℃×3～5小时在氮中 进行烧结，得到各多晶氮化铝基板。其次，对得到的多晶氮化铝基板 以表1所示的条件进行镜面加工，由此制作实施例1～5及比较例1 的多晶氮化铝基板。

[表1]

对各多晶氮化铝基板测定了热传导率、基板表面的凹部的最大直 径、基板表面的偏度（Rsk）、AlN晶粒的平均粒径、烧结助剂成分、 及相对密度。热传导率通过激光闪光法（laser flash method）测定。 就基板表面的凹部的最大直径而言，拍摄基板表面的500μm×500μm 单位面积的放大照片，测定在此所照的凹部的最长的对角线的长度。 在基板表面的任意的5处进行该作业，将最大的值设为“凹部的最大 直径”。另外，偏度（Rsk）通过表面粗糙度计求出。另外，就AlN 晶粒的平均粒径而言，拍摄任意的截面照片100μm×100μm的放大照 片，通过线截断法进行测定。另外，通过XRD分析烧结助剂成分。另 外，相对密度通过（阿基米德法的实测值/根据组成通过计算求出的理 论值）×100（％）求得。表2表示其结果。

[表2]

根据表1，如实施例1～5，通过进行2阶段研磨，可以使基板表 面的凹部的最大直径为200μm以下（没有超过200μm的）。另一方面， 在比较例1中，由于不能进行2阶段研磨，因此，引起AlN晶粒的脱 粒及烧结助剂成分的脱粒，形成大的凹部。

另外，对实施例1～5及比较例1的多晶氮化铝基板进行了XRD 分析的结果是，作为烧结助剂成分，检测到YAG相（Y₃Al₅O₁₂）或YAP 相（YAlO₃）这样的复合氧化物。

（实施例1A～5A、比较例1A）

将实施例1～5及比较例1的多晶氮化铝基板加工成直径2英寸 （50.8mm）×厚度1mm、表面粗糙度（Ra）为0.01μm的圆盘状。使用 各试样使GaN半导体结晶成长。

在MOCVD装置内的基座上配置试样（多晶氮化铝基板），在500～ 600℃通过有机金属气相成长法（MOCVD法）流过TMG气体（三甲基镓 气）、氨气，形成GaN缓冲层。其次，在1000～1100℃使GaN层的膜 厚加厚（结晶成长）。缓冲层为0.02μm，最终的GaN层的厚度为3μm。 另外，GaN层被设于多晶氮化铝基板表面（直径2英寸）。

测定得到的GaN基半导体的膜剥离的有无。就膜而言，将无膜剥 离的不良的试样（在下一工序使用）由“○”表示，将一部分不良产 生的试样由“△”表示，就膜而言，将因膜剥离的不良而导致不良的 试样（下一工序中不使用）由“×”表示。表3表示其结果。

[表3]

  多晶氮化铝基板 膜剥离的有无 实施例1A 实施例1 △ 实施例2A 实施例2 △ 实施例3A 实施例3 ○ 实施例4A 实施例4 ○ 实施例5A 实施例5 ○ 比较例1A 比较例1 ×

可知为得到膜剥离少的GaN单晶，多晶氮化铝基板的表面凹部的 最大直径为200μm以下、进而为50μm以下至为重要。另外，实施例1～ 5的多晶氮化铝基板由于热传导率高达150W/m/K以上，所以放热性良 好，可以认为这一点也对能够抑制膜剥离的不良的效果有效。其结果 能够高效地制造LED或半导体激光器等发光元件。

实施例6～10

将氮化铝粉末（平均粒径0.8μm、氧含量1.0质量％）97质量％ 和氧化钇（Y₂O₃）粉末（平均粒径1.2μm）3质量％混合，制备原料粉 末。

在混合时，在甲苯、乙醇等溶剂中添加原料粉，之后，进一步添 加有机粘合剂和塑化剂进行混合，制备原料浆料。使用得到的原料浆 料通过刮匀涂装法成形厚度1.2mm的生料片材。将该生料片材裁断为 长170mm×宽170mm后进行脱脂，以1700～1850℃×3～5小时在压力 2kPa的氮中进行烧结，得到各多晶氮化铝基板。其次，对得到的多晶 氮化铝基板实施＃300的金刚石磨石的第一研磨加工工序、及＃500

的金刚石磨石的第二研磨加工工序，由此制作实施例6的多晶氮化铝 基板。予以说明，第二研磨加工工序中为厚度至10μm。得到的基板的 表面粗糙度为Ra0.01μm。

在实施例6的多晶氮化铝基板的制造工序中，使原料浆料通过开 孔60μm的网眼后，通过开孔30μm的网眼，除此之外，与实施例6相 同，制作实施例7的多晶氮化铝基板。

实施例6的多晶氮化铝基板的制造工序中，将烧结工序中的窒素 气体的气氛压力设为6kPa，除此之外，与实施例6相同，制作实施例 8的多晶氮化铝基板。

实施例7的多晶氮化铝基板的制造工序中，将烧结工序中的窒素 气体的气氛压力设为6kPa，除此之外，与实施例7相同，制作实施例 9的多晶氮化铝基板。予以说明，实施例9的多晶氮化铝基板的制造 工序是将原料浆料的通过网眼工序和气氛加压烧结工序组合。

实施例6的多晶氮化铝基板的制造工序中，使用将原料浆料以 5kPa进行20分钟真空脱气的原料浆料，将烧结工序中的窒素气体的 气氛压力设为5kPa，除此之外，与实施例6相同，制作实施例10的 多晶氮化铝基板。

对于如上得到的实施例6～10的各多晶氮化铝基板，与实施例1 同样地求出相对密度、基板表面的偏度Rsk、热传导率、AlN晶粒的平 均结晶粒径、基板表面的凹部的最大直径。表4表示其结果。

[表4]

其次，求出基板表面的超过20μm的凹部的个数、晶界相中的超 过0.5μm的微孔隙的个数。超过20μm的凹部的个数通过金属显微镜 观察基板表面的单位面积1英寸×1英寸，求出在此所照的超过20μm 的凹部的个数。在任意三处进行该作业，将最多的个数设为“1英寸×1英寸单位面积”的超过20μm的凹部的个数。

另外，就晶界相中的超过0.5μm的微孔隙的个数而言，通过SEM 观察基板表面，调查晶界相中存在的超过0.5μm的微孔隙的个数。具 体而言，通过SEM照片拍摄10μm×10μm，调查在此所照的最大直径超 过0.5μm的微孔隙的个数。在任意三处进行该作业，将最多的个数设 为“10μm×10μm单位面积”的超过0.5μm的微孔隙的个数。表5表示 其结果。

[表5]

与实施例6的多晶氮化铝基板进行比较，实施例7～10的多晶氮 化铝基板的最大凹部为20μm以下，因此，没有超过20μm的凹部。另 外，由于采用了用于抑制超过0.5μm的微孔隙的方法，所以每10μm ×10μm单位面积的个数为0～1个。特别是，在将用于抑制超过0.5μm 的微孔隙的方法组合两种以上的实施例9及实施例10的多晶氮化铝基 板中，能够使超过0.5μm的微孔隙的个数为零。

（实施例6A～10A）

将实施例6～10的多晶氮化铝基板加工成直径6英寸（152.4mm） ×厚度1mm、表面粗糙度（Ra）为0.01μm的圆盘状。使用各试样使 GaN半导体结晶成长。

在MOCVD装置内的基座上配置试样（多晶氮化铝基板），在500～ 600℃通过有机金属气相成长法（MOCVD法）流过TMG气体（三甲基镓 气）、氨气，形成GaN缓冲层。其次，在1000～1100℃使GaN层的膜 厚加厚（结晶成长）。缓冲层为0.02μm，最终的GaN层的厚度为3μm。 另外，GaN层设于多晶氮化铝基板表面（直径6英寸）。

与实施例1A同样地测定得到的GaN基半导体的膜剥离的有无。另 外，测定得到的GaN基半导体的翘曲的有无。就翘曲量而言，测定直 径6英寸的翘曲量，将该值换算为每1英寸的翘曲。将每1英寸的翘 曲量超过20μm且30μm以下的设为“△”，将超过10μm且20μm以下 的设为“○”，将10μm以下的设为“◎”。表6表示其结果。予以 说明，不用说翘曲量越小越好。

[表6]

如表5及5表明，通过减少超过20μm的凹部的个数及晶界相中 的超过0.5μm的微孔隙的个数，不仅没有膜剥离，而且翘曲量也能够 减小。由此，可知能够提高GaN基半导体的成品率。

符号说明

1···多晶氮化铝基材

2···GaN基半导体层

3···缓冲层

L···多晶氮化铝基材的直径

W···多晶氮化铝基材的厚度