專(zhuān)利名稱(chēng)：：氮化鋁燒結(jié)體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高純度氮化鋁燒結(jié)體及其制造方法。
背景技術(shù)：
：將使用氮化物半導(dǎo)體的藍(lán)色發(fā)光二極管的開(kāi)發(fā)作為契機(jī)，對(duì)發(fā)光二極管的性能提高的要求正急速增加?，F(xiàn)在，作為使藍(lán)色系的光發(fā)光的發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光材料優(yōu)選使用氮化鎵(GaN),但重要的是即便在GaN元件中也要進(jìn)一步提高其性能。通常為了得到具有發(fā)光功率高，發(fā)光波長(zhǎng)的色散小的優(yōu)異的元件性能的氮化物半導(dǎo)體元件，尋求構(gòu)成元件的氮化物結(jié)晶本身的高品質(zhì)化是重要的。以往，氮化物半導(dǎo)體元件是通過(guò)在藍(lán)寶石(sapphire)等的單晶基板上使氮化物結(jié)晶異質(zhì)外延生長(zhǎng)(HeteroepitaxialGrowth)等形成氮化物晶體來(lái)制造。為了形成高品質(zhì)的氮化物結(jié)晶，為了抑制氮化物結(jié)晶的結(jié)晶缺陷，而需要緩和基板與氮化物結(jié)晶的晶格不匹配。作為緩和基板與氮化物結(jié)晶的晶格不匹配的方法，已知有在藍(lán)寶石等的基板上形成成為緩沖層的氮化鋁單晶膜，并在其上形成成為半導(dǎo)體元件的氮化物結(jié)晶的方法。作為成為緩沖層的氮化鋁單晶膜的制造技術(shù)，優(yōu)選升華法(非專(zhuān)利文獻(xiàn)l,2)。升華法是將原料在高溫下升華，在低溫部使結(jié)晶再析出的生長(zhǎng)法。可是原料的純度低時(shí)，雜質(zhì)也升華，所得的單晶膜也成為低品質(zhì)的，在其上形成的成為半導(dǎo)體元件的氮化物結(jié)晶的品質(zhì)也降低。為此，作為升華法的原料，期望高純度的氮化鋁。氮化鋁中在表面不可避免的形成氧化物層(氧化鋁成分)。這種氧化鋁成分也另外成為利用升華法的單晶膜品質(zhì)降低的原因。因此，使用表面積大的氮化鋁粉末作為升華法的原料未必是合適的。另一方面，氮化鋁燒結(jié)體與同重量的粉末相比，表面積小，因此表面氧化物量也少。因此，作為利用升華法的單晶育成原料使用氮化鋁燒結(jié)體已被研究。并不是意圖使用利用升華法得到的單晶育成原料，不過(guò)已知有各種高純度氮化鋁燒結(jié)體(例如專(zhuān)利文獻(xiàn)l~3)。可是，高純度氮化鋁燒結(jié)體中多數(shù)情況下包含來(lái)自燒結(jié)助劑的氧化物。即，成為原料的氮化鋁粉末中、或者粉末表面的鋁氧化物與燒結(jié)助劑形成復(fù)合氧化物，且所述復(fù)合氧化物析出在氮化鋁晶界，在燒結(jié)體中含有構(gòu)成該復(fù)合氧化物的氧、金屬成分等。例如專(zhuān)利文獻(xiàn)l中，記載有氧濃度為0.05重量％、稀土類(lèi)金屬濃度為240ppm的氮化鋁燒結(jié)體，專(zhuān)利文獻(xiàn)2記載有氧濃度為3OOppm、稀土類(lèi)金屬濃度為50ppm的氮化鋁燒結(jié)體，以及氧濃度為500ppm、稀土類(lèi)金屬濃度為0.01ppm的氮化鋁燒結(jié)體，專(zhuān)利文獻(xiàn)3記載有氧濃度為300ppm、稀土類(lèi)金屬濃度為50ppm的氮化鋁燒結(jié)體。這種氧、金屬成分也成為利用升華法得到的單晶膜品質(zhì)降低的原因。因此，將高純度氮化鋁燒結(jié)體作為利用升華法的單晶育成原料使用時(shí)，需要降低來(lái)自燒結(jié)助劑的復(fù)合氧化物量。專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)昭63-25278號(hào)/>才艮專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特許第2856734號(hào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特許第2829247號(hào)非專(zhuān)利文獻(xiàn)l:G.A.SlackandT.F.McNelly,"A1Nsinglecrystals",J.Cryst.Growth34(1976)263非專(zhuān)利文獻(xiàn)2:宮永倫正等，"利用升華法的A1N單晶生長(zhǎng)"，SEIf夕-力乂Lk匕、、工一，第168號(hào)(2006年3月)，10
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的問(wèn)題燒成氮化鋁粉末時(shí)，燒結(jié)助劑與原料粉末所含的氧化物反應(yīng)形成復(fù)合氧化物，因此氮化鋁結(jié)晶本身是被純化的?？墒?，由于復(fù)合氧化物析出在氮化鋁晶界，因此氮化鋁燒結(jié)體的整體(bulk)的純度未必高。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種高純度氮化鋁燒結(jié)體，其在制造氮化鋁燒結(jié)體時(shí)，可以有效地除去原料粉末中所含的氧化物，并且通過(guò)使原料粉末所含的氧化物與燒結(jié)助劑反應(yīng)而防止生成的復(fù)合氧化物殘留于氮化鋁燒結(jié)體中。用于解決問(wèn)題的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明人等為了從燒結(jié)體中除去復(fù)合氧化物進(jìn)行了反復(fù)研究，并著眼于作為燒結(jié)助劑的堿土類(lèi)鋁酸鹽。堿土類(lèi)氧化物作為燒結(jié)助劑有效是以往公知的。在燒結(jié)工序中，燒結(jié)助劑與A1N粉末所含的氧化鋁(alumina)反應(yīng)而形成液相，并將A1N^分末中的氧作為復(fù)合氧化物使其排出在A1N晶界，作為該結(jié)果，認(rèn)為A1N結(jié)晶被純化。即使在堿土類(lèi)氧化物中特別是堿土類(lèi)鋁酸鹽可以容易且均勻地形成該液相，因此，i人為與AlN結(jié)晶的反應(yīng)性高、A1N結(jié)晶純化的能力當(dāng)然也高。另外，認(rèn)為原料粉末中的氧作為與堿土類(lèi)鋁酸鹽的復(fù)合氧化物被排出在A1N結(jié)晶外。認(rèn)為該復(fù)合氧化物比原料粉末中的氧與稀土類(lèi)氧化物助劑的復(fù)合氧化物更容易揮發(fā)。進(jìn)而，認(rèn)為堿土類(lèi)鋁酸鹽比稀土類(lèi)氧化物助劑更容易揮發(fā)，5因此在A1N的燒結(jié)過(guò)程后期中，堿土類(lèi)鋁酸鹽本身也容易被除出至A1N燒結(jié)體外，來(lái)自堿土類(lèi)鋁酸鹽的氧也難于殘留在燒結(jié)體中。但是，石咸土類(lèi)鋁酸鹽由于容易揮發(fā)，因此認(rèn)為在A1N結(jié)晶中滯留足夠的時(shí)間，難于從該結(jié)晶中捕捉到氧。本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)了解決上述問(wèn)題的方法使用殘留氧的濃度低的原料A1N粉末、以及作為燒結(jié)助劑的比以往大大過(guò)量的堿土類(lèi)鋁酸鹽，而且采用特別的燒結(jié)條件時(shí)，與使用燒結(jié)助劑丫203等的稀土類(lèi)氧化物助劑的情形相同地徹底地除去A1N結(jié)晶中的氧，而且，源自原料粉末的氧以及源自堿土類(lèi)鋁酸鹽的氧和金屬成分也被從A1N的粒界除去，并完成了本發(fā)明。即，解決所述問(wèn)題的本發(fā)明要旨有以下的事項(xiàng)。[1]一種氮化鋁燒結(jié)體，其除去附著氧的殘留氧的濃度為350ppm以下。上述[1]所述的氮化鋁燒結(jié)體，殘留氧(包含附著氧。)的濃度為700ppm以下、且基本上不含有鋁以外的金屬元素。上述[2]所述的氮化鋁燒結(jié)體，鋁以外的金屬元素的濃度總計(jì)為100ppm以下。上述[2]或[3]所述的氮化鋁燒結(jié)體，稀土類(lèi)金屬元素的濃度為1ppm以下。上述[1]~[4]任一項(xiàng)所述的氮化鋁燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，將含有殘留氧的濃度為0.9%以下的氮化鋁粉末、與相對(duì)于該粉末中所含的1摩爾氧原子含有0.62.1摩爾的堿土類(lèi)金屬原子的堿土類(lèi)鋁酸鹽的混合粉末成型為規(guī)定的形狀后，將該成型體裝入碳制容器中，且不直接與碳接觸放置，溫度1700~2100。C下燒結(jié)10IOO小日十。[6]上述[5]所述的氮化鋁燒結(jié)體的制造方法，氮化鋁粉末的、除鋁以外的雜質(zhì)金屬元素的濃度為50ppm以下。上述[5]或[6]所述的氮化鋁燒結(jié)體的制造方法，所述堿土類(lèi)鋁酸鹽為3Ca0.A1203。發(fā)明的效果通過(guò)使用燒結(jié)助劑的比較多量的堿土類(lèi)鋁酸鹽，從而原料粉末中所含的氧化物與燒結(jié)助劑容易形成復(fù)合氧化物，因此可以將原料中的氧化物有效地除去，可以純化氮化鋁結(jié)晶。此外，在碳容器中進(jìn)行燒結(jié)，結(jié)果成形體和燒結(jié)體曝露于強(qiáng)還原范圍中。該結(jié)果是復(fù)合氧化物容易揮散，可以降低燒結(jié)體中殘留復(fù)合氧化物量。根據(jù)這樣的本發(fā)明，可以降低源自原料粉末和燒結(jié)助劑的氧量、金屬成分量，提供高純度的氮化鋁燒結(jié)體。所述高純度氮化鋁燒結(jié)體優(yōu)選用于利用升華法得到的單晶育成原料。具體實(shí)施例方式本發(fā)明所涉及的氮化鋁(以下記為"A1N"。)燒結(jié)體，其特征在于，除去附著氧的殘留氧的濃度為350ppm以下。另外，本說(shuō)明書(shū)中，各種濃度單位"％"和"ppm"均是以重量為基準(zhǔn)。另外，本發(fā)明所涉及的A1N燒結(jié)體優(yōu)選殘留氧濃度為700ppm以下，且基本不含有鋁以外的金屬元素。即，本發(fā)明的A1N燒結(jié)體優(yōu)選組成的99.90/。以上由A1N構(gòu)成的整體式(Monolithic)組成，A1N結(jié)晶相保持為近球狀的多面體的顆粒形狀，同時(shí)基本不含有源自表面氧化膜或燒結(jié)助劑的復(fù)合氧化物。所謂殘留氧是表示A1N含有附著氧的總氧量，例如A1N燒結(jié)體中，在表面氧化膜、粒界析出的源自燒結(jié)助劑的復(fù)合氧化物、結(jié)晶中固溶的氧和附著氧的總和，其濃度更優(yōu)選600ppm以下，進(jìn)一步優(yōu)選500ppm以下，特別優(yōu)選300ppm以下。殘留氧的濃度越低越優(yōu)選，因此，其下限并沒(méi)有特別限定，不過(guò)，制造上技術(shù)的界限值為100ppm左右。另外，其是A1N粉末中表面氧化膜、結(jié)晶中固溶氧和附著氧的總和。另外，殘留氧的濃度是將作為對(duì)象的A1N在惰性氣體中利用脈沖(impulse)加熱熔解法熔解抽提的氧制成一氧化碳的形態(tài)，并將該一氧化碳用非分散紅外線檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)定并確定的。以A1N燒結(jié)體為例，具體進(jìn)行如下所述的測(cè)定。首先，將A1N燒結(jié)體粉碎，稱(chēng)量35mg左右AlN粉碎塊。將該粉碎塊放入鎳嚢中，進(jìn)而放入錫球，將該鎳嚢用鉗子壓碎制成測(cè)定用樣品。鎳和錫起到了對(duì)A1N的分解促進(jìn)劑的作用。接著，將所述測(cè)定用樣品放入位于氧/氮分析裝置中的、利用加熱預(yù)先脫氣的石墨制坩堝中，對(duì)該石墨坩堝通入電流。石墨蚶堝通過(guò)焦耳加熱急速升為高溫。該石墨坩堝與A1N燒結(jié)體中的氧反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳。該一氧化碳的濃度用非分散紅外線檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)定，來(lái)確定殘留氧的濃度。利用上述方法測(cè)定的殘留氧濃度中，還包含樣品制備時(shí)和測(cè)定時(shí)附著于試料表面的氧。將A1N燒結(jié)體作為單晶育成原料使用時(shí)，附著氧量不一定具有重要的意義。即，單晶育成裝置中，由于在高度的置換氛圍后進(jìn)行了單晶育成，所以附著氧排出在裝置外，附著氧對(duì)單晶膜的品質(zhì)的影響小。不過(guò)，析出在A1N燒結(jié)體的表面氧化膜和粒界的源自燒結(jié)助劑的復(fù)合氧化物的影響大。因此，作為A1N燒結(jié)體的單晶育成原料適當(dāng)與否，用除去附著氧的殘留氧的濃度，即基于A1N燒結(jié)體的表面氧化膜、粒界上析出的源自燒結(jié)助劑的復(fù)合氧化物和結(jié)晶中固溶的氧的氧化物量進(jìn)行評(píng)價(jià)更適合。為此，在本發(fā)明的A1N燒結(jié)體中的、除去附著氧的殘留氧的濃度為350ppm以下，優(yōu)選為300ppm以下，進(jìn)一步100ppm以下。除去附著氧的殘留氧的濃度越低越優(yōu)選，因此，其下限沒(méi)并且，除去附著氧的殘留氧的濃度如下所述來(lái)確定。即，首先，將通過(guò)如前所述的脈沖加熱熔解法抽提的氧制成一氧化碳利用非分散紅外線纟僉測(cè)器進(jìn)行測(cè)定。然后，測(cè)定產(chǎn)生的一氧化碳升溫脫附譜線，在1100。c以下的測(cè)定溫度一全測(cè)的氧確認(rèn)為附著氧。前述殘留氧的濃度與附著氧的濃度之差為"除去附著氧的殘留氧的濃度"。另外，本發(fā)明的A1N燒結(jié)體優(yōu)選基本上不含有鋁以外的金屬元素。在此，鋁以外的金屬元素是指原料粉末中所含的各種雜質(zhì)金屬、源自殘留燒結(jié)助劑的金屬等，例如，Ca,Fe,Y,Si,Ti，Ni,Cr,Na，稀土類(lèi)金屬元素等。本發(fā)明的A1N燒結(jié)體中、這些鋁以外的金屬元素的濃度總計(jì)優(yōu)選100ppm以下，進(jìn)一步優(yōu)選90ppm以下、特別優(yōu)選50ppm以下。雜質(zhì)金屬元素的濃度越低越優(yōu)選，因此，其下限沒(méi)有特別限定，不過(guò)制造上的技術(shù)的限界值為40ppm左右。特別是基本上不含有作為通常的A1N燒結(jié)體的燒結(jié)助劑^使用的稀土類(lèi)元素，例如、Y、Er、Sm、La、Yb等。本發(fā)明的A1N燒結(jié)體中的稀土類(lèi)元素的濃度優(yōu)選lppm以下，進(jìn)一步優(yōu)選0.5ppm以下，特別優(yōu)選0.1ppm以下。雜質(zhì)金屬元素的濃度越低越優(yōu)選，因此，其下限沒(méi)有特別限定，不過(guò)制造上的技術(shù)的限界值為0.01ppm左右。此外，這些金屬元素的濃度由ICP發(fā)光分光分析來(lái)確定。本發(fā)明的A1N燒結(jié)體為如上所述的高純度，氧濃度和雜質(zhì)金屬元素濃度處于極低水平。這樣的高純度A1N燒結(jié)體將后述的堿土類(lèi)鋁酸鹽作為燒結(jié)助劑，通過(guò)在極強(qiáng)的還原氛圍中燒結(jié)A1N粉末而得到。還原氛圍的生成通過(guò)使用碳而達(dá)成，本發(fā)明的A1N燒結(jié)體優(yōu)選殘留碳的濃度也處于低水平。即，本發(fā)明的A1N燒結(jié)體的殘留石灰的濃度優(yōu)選150ppm以下，進(jìn)一步優(yōu)選100ppm以下，特別優(yōu)選80ppm以下。殘留石友的濃度越低越優(yōu)選，因此，其下限沒(méi)有特別限定，不過(guò)制造上的技術(shù)的限界值為50ppm左右。此外，殘留碳的濃度通過(guò)使A1N燒結(jié)體在氧氣流中燃燒、生成的氣體中的C02用非分散型紅外線檢測(cè)器檢測(cè)來(lái)確定。然后，對(duì)本發(fā)明的所涉及的A1N燒結(jié)體的制造方法舉出具體例子進(jìn)4亍:說(shuō)明。本發(fā)明所涉及的A1N燒結(jié)體通過(guò)將A1N粉末與規(guī)定量的堿土類(lèi)鋁酸鹽的混合物成型為規(guī)定形狀(例如，板狀)，并將成型體在強(qiáng)還原氛圍下燒結(jié)而得到。用作原料的A1N粉末優(yōu)選為高純度粉末，具體使用殘留氧(包含附著氧。)的濃度為0.9%以下的A1N粉末。此外，該A1N粉末中鋁以外的雜質(zhì)金屬元素的濃度優(yōu)選50ppm以下。該殘留氧的濃度越低越優(yōu)選，因此，其下限沒(méi)有特別限定，不過(guò)制造上的技術(shù)的限界值為0.5%左右。另外，用于原料的A1N粉末中、鋁以外的雜質(zhì)金屬元素的濃度越低越優(yōu)選，因此，其下限沒(méi)有特別限定，不過(guò)制造上的技術(shù)的限界值為20ppm左右。作為原料的A1N粉末可以使用利用還原氮化法、直接氮化法或氣相法制備的產(chǎn)品，從殘留氧的濃度低的方面優(yōu)選還原氮化法或氣相法制備的產(chǎn)品，從殘留氧和雜質(zhì)金屬元素的濃度低的方面進(jìn)一步優(yōu)選還原氮化法。用于燒結(jié)助劑的堿土類(lèi)鋁酸鹽具體的可列舉3Ca0,A1203、CaOA1203、12CaO'A1203、CaO'2八1203等，特別優(yōu)選列舉3CaO'A1203。相對(duì)于原料A1N粉末的堿土類(lèi)鋁酸鹽的配合量換算成堿土類(lèi)金屬原子，相對(duì)于氮化鋁粉末中所含的1摩爾氧原子為0.6~2.1摩爾、優(yōu)選0.8~1.8摩爾。堿土類(lèi)鋁酸鹽的配合量過(guò)少時(shí)，則源自原料粉末的氧殘留于燒結(jié)體中，殘留氧的濃度變高。另外，堿土類(lèi)鋁酸鹽的配合量過(guò)多時(shí)，則源自燒結(jié)助劑的氧和金屬元素殘留于燒結(jié)體中，殘留氧的濃度和雜質(zhì)金屬元素的濃度變高。A1N粉末與堿土類(lèi)鋁酸鹽的混合可以根據(jù)公知的方法進(jìn)行。例如，優(yōu)選釆用利用球磨等混合機(jī)、利用干式或者濕式混合的方法。此外，濕式混合使用醇類(lèi)、烴類(lèi)等的分散介質(zhì)，從分散性方面優(yōu)選使用醇類(lèi)、烴類(lèi)。此外，該混合時(shí)為了不產(chǎn)生堿土類(lèi)鋁酸鹽的水分吸附或者聚集，可以保存在干燥空氣中，也可以根據(jù)需要將真空干燥的堿土類(lèi)鋁酸鹽的粉末直接與A1N粉末混合。在燒結(jié)前將上述混合粉末根據(jù)用途成型為規(guī)定形狀。這樣的成型可以用其本身公知的方法進(jìn)行，但為了成型強(qiáng)度高的成形體并提高收率，也可以使用有機(jī)粘合劑成型。例如，可以將上述混合粉末與有機(jī)粘合劑、根據(jù)需要的分散劑、增塑劑、溶劑等混合，制備成型用漿料或糊劑，并將該成型用漿料或糊劑利用刮涂法、擠出成形法、注射成形法、鑄造成形法等成型方法來(lái)制造成型體。作為有機(jī)粘合劑可以例示聚乙烯醇縮丁醛等縮丁醛樹(shù)脂，聚甲基丙烯酸丁酯等丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂等，這樣的有機(jī)粘合劑相對(duì)于100重量份氮化鋁粉末可以使用0.130重量份、特別是115重量份。另外，作為分散劑，ii可以例示甘油化合物類(lèi)等，作為增塑劑，可以列舉丁酸酯類(lèi)等，溶劑可以使用異丙醇、烴類(lèi)等。此外，也可以利用噴霧干燥法將漿料噴霧，制備顆粒后，利用壓制成型法得到成型體。進(jìn)而，也可以不使用有機(jī)粘合劑，通過(guò)壓縮成型法進(jìn)行成型。例如，將氮化鋁粉末與燒結(jié)助劑粉末的混合粉末用單軸成形機(jī)制造暫時(shí)成型體，將其用CIP(coldIsostaticpress,冷等靜壓)成型機(jī)在100~400MPa下加壓成型，制造成型體。所得的成形體，脫脂(脫粘合劑)后，給予燒成。脫脂可通過(guò)在空氣中、氮?dú)庵?、氬氣中等的任意氛圍下加熱進(jìn)行，從容易調(diào)整殘留碳量方面，優(yōu)選在空氣中進(jìn)行脫脂。另外，脫脂溫度根據(jù)有機(jī)粘合劑種類(lèi)而不同，通常優(yōu)選300~900°C,特別優(yōu)選300~700°C。此外，像壓縮成型法那樣的不使用有機(jī)粘合劑進(jìn)行成型時(shí)，不需要上述脫脂工序。接著，燒結(jié)上述成形體，并得到本發(fā)明的A1N燒結(jié)體。燒結(jié)在強(qiáng)還原氛圍中進(jìn)行。作為燒成用的容器，使用碳制容器，并在該容器中裝入所述成型體，通過(guò)在氮?dú)饬髦屑訜幔諊蔀閺?qiáng)還原性。該碳制容器是至少內(nèi)表面是由碳構(gòu)成的容器。此外，在容器中裝入成型體時(shí)，優(yōu)選該成型體不與容器直接接觸而裝入。具體的，通過(guò)將氮化硼燒結(jié)體作為底板放置在容器中，并在其上放置成型體，或者將氮化硼粉末鋪滿(mǎn)容器中，放置其成型體等的方法，來(lái)防止A1N成型體與碳制容器直接接觸。由此，以成形體與碳制容器不直接接觸的狀態(tài)進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，則燒結(jié)體中取出的碳量降低，得到高純度的A1N燒結(jié)體。燒結(jié)優(yōu)選在溫度17002100°C、優(yōu)選1750~2000°C、進(jìn)一步優(yōu)選1800~1900。C下，10~IOO小時(shí)、優(yōu)選20~80小時(shí)、進(jìn)一步優(yōu)選30~70小時(shí)進(jìn)4亍實(shí)施。通過(guò)經(jīng)由上述的燒結(jié)工序，得到本發(fā)明所涉及的A1N燒結(jié)體。本發(fā)明的制法與通常的A1N燒結(jié)體的制法相比，配合比較多量的作為燒結(jié)助劑的堿土類(lèi)鋁酸鹽。通過(guò)使用這種比較多量的堿土類(lèi)鋁酸鹽，可以顯著降低所得到的燒結(jié)體中的殘留氧的濃度。作為該理由，并沒(méi)有任何理論的限制，本發(fā)明人等認(rèn)為如下，即在燒結(jié)工序中，堿土類(lèi)鋁酸鹽與A1N粉末所含的氧化鋁(alumina)反應(yīng)形成液相，將A1N粉末中的氧作為復(fù)合氧化物排出在A1N晶界。作為該結(jié)果，A1N結(jié)晶被純化。通過(guò)使用比較多量的堿土類(lèi)鋁酸鹽，徹底地除去A1N粉末中的氧，得到高純度的A1N結(jié)晶。另一方面，作為原料粉末中的氧與堿土類(lèi)鋁酸鹽的復(fù)合氧化物被排出在A1N結(jié)晶外。而且，通過(guò)在強(qiáng)還原氛圍中的燒成，復(fù)合氧化物揮發(fā)并被排除在燒結(jié)體外。該結(jié)果除去了源自原料粉末的氧和源自堿土類(lèi)鋁酸鹽的氧、金屬成分，得到高純度的A1N燒結(jié)體。這樣得到的本發(fā)明的A1N燒結(jié)體供給利用升華法得到的氮化鋁單晶育成法中結(jié)晶生長(zhǎng)用原料、氮化鋁薄膜成膜用濺鍍靶材(SputteringTargets)、分子束夕卜延(MolecularBeamEpitaxy)生長(zhǎng)用原料容器。實(shí)施例以下通過(guò)實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的限定。另外，實(shí)施例和比較例中各種物性的測(cè)定利用如下方法進(jìn)行。1)殘留氧的濃度(包含附著氧)使用(抹)堀場(chǎng)制作所制的氧/氮同時(shí)分析裝置(EMGA-550A),通過(guò)在惰性氣體中脈沖加熱熔解法熔解A1N,并將抽提的氧制成一氧化碳的形態(tài)，將該一氧化碳用非分散紅外線檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)定。作為載氣使用He氣(純度99.995%以上)。2)殘留氧的濃度(除去附著氧)使用(林)堀場(chǎng)制作所制的氧/氮同時(shí)分析裝置(EMGA-620W/C)在室溫~300(TC的溫度范圍得到氧和氮的升溫脫附譜線，分離附著氧與晶界和結(jié)晶中固溶的氧。將1100。C以下檢測(cè)的氧作為附著氧。3)金屬濃度向A1N陶瓷的粉碎粉末中加入硝酸和磷酸加熱分解，使用島津制作所制ICPS-1000-II，利用ICP發(fā)光分光分析法測(cè)定A1N陶瓷中的雜質(zhì)金屬(Al以外的金屬)濃度。4)殘留碳的濃度使用(林)堀場(chǎng)制作所制的金屬中碳分析裝置(EMIA-110),將A1N陶瓷的粉碎粉末在氧氣流中燃燒。將生成的氣體中的二氧化碳用非分散型紅外線檢測(cè)器檢出，測(cè)定碳濃度。(實(shí)施例1)在內(nèi)容積為2.4L的尼龍壺放入鐵心用尼龍包覆、直徑15mm的尼龍球(表面硬度100kgf/mm2以下、密度3.5g/cm3)，然后，相對(duì)于利用還原氮化法制造的、平均粒徑1.3[im、比表面積3.39m2/g、氧濃度(包含附著氧。)0.8wt%、金屬元素濃度35ppm的A1N粉末100重量份，添加作為燒結(jié)助劑粉末的平均粒徑1.8pm、比表面積3.75m2/g的鋁酸《丐化合物(Ca3Al206),以使鈣原子的摩爾^:相對(duì)于A1N粉末中的lmol氧達(dá)到0.6mo1,然后，將乙醇作為溶劑，加入40重量份進(jìn)行濕式混合。此時(shí)所述尼龍球填充了壺的內(nèi)容積的40%(表觀體積)。混合以壺的轉(zhuǎn)速70rpm進(jìn)行3小時(shí)。進(jìn)而將得到的漿料干燥，得到氮化鋁粉末。接著，將所得的氮化鋁粉末10g用單軸成形機(jī)預(yù)成型為直徑40mm、厚度6mm的成形體，然后用CIP成形機(jī)施加300MPa的荷重下進(jìn)行本成型。將上述操作得到的成型體裝載碳制容器中，以使使用氮化鋁制的中心不與碳制容器接觸，在氮?dú)夥罩幸詿蓽囟?880°C、50小時(shí)進(jìn)行燒成，得到直徑30mm、厚度5mm的燒結(jié)體。另夕卜，認(rèn)為燒成氛圍中含有還原性物質(zhì)(來(lái)自碳制容器的碳)。氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表1。(實(shí)施例2)除了燒結(jié)助劑中的鈣原子摩爾數(shù)相對(duì)于A1N粉末中l(wèi)mol氧為0.9mol以外，進(jìn)行與實(shí)施例l同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表l。(實(shí)施例3)除了燒結(jié)助劑中的鈣原子摩爾數(shù)相對(duì)于A1N粉末中的lmol氧為1.2mol以外，進(jìn)行與實(shí)施例l同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表l。(實(shí)施例4)除了燒結(jié)助劑中的鈣原子摩爾數(shù)相對(duì)于A1N粉末中的lmol氧為1.5mol以外，進(jìn)行與實(shí)施例l同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表1。(實(shí)施例5)除了燒結(jié)助劑中的鈣原子摩爾數(shù)相對(duì)A1N粉末中的1mol氧為2.1mol以外，進(jìn)行與實(shí)施例l同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表1。(實(shí)施例6)除了燒成小時(shí)為30小時(shí)以外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表l。(實(shí)施例7)除了燒成小時(shí)為100小時(shí)以外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表l。(實(shí)施例8)除了燒成溫度為1800。C以外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表l。(實(shí)施例9)除了燒結(jié)助劑為CaO.Ah03以外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表l。(實(shí)施例10)除了燒成溫度為2000。C以外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表l。(實(shí)施例11)除了A1N粉末利用氣相法制造、使用平均粒徑為1.7(im、比表面積為2.0m"g、氧濃度(包含附著氧。)0.6wt%、金屬元素濃度34ppm的AlN粉末以外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表l。(比較例1)除了不添加燒結(jié)助劑以外，進(jìn)行與實(shí)施例l同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表1。(比較例2)除了燒結(jié)助劑中的鈣原子摩爾數(shù)相對(duì)于A1N粉末中的lmol氧為0.15mol以外，進(jìn)4亍與實(shí)施例1同樣的"^喿作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表1。(比較例3)除了燒結(jié)助劑中的鈣原子摩爾數(shù)相對(duì)于A1N粉末中的lmol氧為3mol以外，進(jìn)行與實(shí)施例l同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表1。(比較例4)除了燒成溫度為1680。C以外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表l。(比較例5)除了燒結(jié)助劑為丫203以外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表l。(比較例6)除了燒結(jié)助劑為￥203、燒成氛圍用中性氛圍燒成以外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表1。(比較例7)除了燒成氛圍用中性氛圍燒成以外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的操作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表l。(比較例8)除了作為A1N粉末利用直接氮化法制造，使用平均粒徑1.6pm、比表面積3.7m2/g、氧濃度(包含附著氧。)1.2wt%、金屬元素濃度130ppm的AlN粉末以外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的才喿作。將氮化鋁燒結(jié)體的制造條件和所得的氮化鋁燒結(jié)體的特性示于表l。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，提供一種源自原料粉末、燒結(jié)助劑的氧量，金屬成分量降低、高純度的氮化鋁燒結(jié)體。所述高純度氮化鋁燒結(jié)體可優(yōu)選使用利用升華法得到的單晶育成原料。權(quán)利要求1.一種氮化鋁燒結(jié)體，除去附著氧的殘留氧濃度為350ppm以下。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的氮化鋁燒結(jié)體，殘留氧的濃度為700ppm以下，且基本上不含鋁以外的金屬元素，其中殘留氧包括附著氧。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鋁燒結(jié)體，鋁以外的金屬元素的濃度總計(jì)為100ppm以下。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的氮化鋁燒結(jié)體，稀土類(lèi)金屬元素的濃度為lppm以下。5.根據(jù)權(quán)利要求l~4任一項(xiàng)所述的氮化鋁燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，將含有殘留氧的濃度為0.9%以下的氮化鋁粉末、和相對(duì)于該粉末中所含的1摩爾氧原子含有0.62.1摩爾的堿土類(lèi)金屬原子的堿土類(lèi)鋁酸鹽的混合粉末成型為規(guī)定形狀后，將該成型體裝入碳制容器中，并且不直接與碳接觸地放置，且在溫度1700~210(TC下燒結(jié)10IOO小時(shí)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化鋁燒結(jié)體的制造方法，氮化鋁粉末中除鋁以外的雜質(zhì)金屬元素的濃度為50ppm以下。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的氮化鋁燒結(jié)體的制造方法，所述堿土類(lèi)鋁酸鹽為3CaOA1203。全文摘要本發(fā)明提供一種高純度氮化鋁燒結(jié)體，其在氮化鋁燒結(jié)體制造時(shí)，有效地除去原料粉末中所含的氧化物，且通過(guò)原料粉末中所含的氧化物與燒結(jié)助劑反應(yīng)來(lái)防止生成的復(fù)合氧化物殘留在氮化鋁燒結(jié)體中。一種氮化鋁燒結(jié)體，其除去附著氧的殘留氧濃度為350ppm以下。文檔編號(hào)C04B35/581GK101600671SQ20088000377公開(kāi)日2009年12月9日申請(qǐng)日期2008年2月4日優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日發(fā)明者東正信,金近幸博申請(qǐng)人:株式會(huì)社德山