JP7831663B2

JP7831663B2 - 窒化ガリウム粒子およびその製造方法

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Publication number: JP7831663B2
Application number: JP2025035982A
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Inventors: 雅実召田; 豪人倉持; 慎一原
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Current assignee: Tosoh Corp
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Filing date: 2025-03-07
Publication date: 2026-03-17
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Description

本発明は、スパッタリング法により窒化ガリウム薄膜を製造する際に使用する窒化ガリウム焼結体の原料として用いられる窒化ガリウム粒子に関するものである。

窒化ガリウムは、青色発光ダイオード（ＬＥＤ）の発光層や青色レーザーダイオード（ＬＤ）の原料として注目され、近年では薄膜や基板の形態にて白色ＬＥＤや青色ＬＤなどの様々な用途に用いられており、また将来的にはパワーデバイスなどの用途の材料としても注目されている。

窒化ガリウムの薄膜を作製する手法として、ターゲットを用いたスパッタリング法が挙げられる。窒化ガリウムのスパッタリングターゲットは窒化ガリウム粉末を成形、あるいは焼結させて作製するが、ターゲットの原料である窒化ガリウム粉末の酸素含有量が多いと、酸素を多く含む窒化ガリウム膜となってしまい、結晶性が低下するという問題があった。また、これまでは酸素量を低減しようとすると粒子径が大きくなり、特に１２０ｍｍを超えるような焼結体を得ようとすると強度が足らず保形できないという課題があった。また、各種デバイスに利用する場合、各種ドーパント量を制御するために原料となる窒化ガリウムスパッタリングターゲットには高い純度が求められるが、そうした焼結体はこれまで作製することができなかった。

一般に、窒化ガリウム粉末を作製する方法としては、金属ガリウムをアンモニアガス気流中で１０００℃以上１２００℃以下に加熱して多結晶窒化ガリウムを得る方法が知られている。この方法では窒化ガリウムが金属ガリウム表面に生成するため、その窒化ガリウムが内部の金属ガリウムとアンモニアガスの接触を阻害し、それ以上の窒化反応が進行しない。また、金属ガリウムの融点が約３０℃と低いため窒化処理時には液体となっており反応表面が少なく、反応が進行しにくい。

また、他の方法として酸化ガリウムをアンモニアガス雰囲気下で加熱して窒化ガリウムを得る方法がある（例えば、特許文献１～２参照）。ここでは、蛍光Ｘ線や電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）によって得られた物質が窒化ガリウムであることを特定しているが、粉末の微量の不純物量についてはなんら記載がなく、アンモニアガス雰囲気に関する詳細な記述もない。

更に、窒化ガリウム粉末を得る別の方法もあるが（例えば、特許文献３参照）、この技術では一定以下の酸素量を有する粉末を得ることは困難であった。

特許文献４には酸化ガリウムを還元雰囲気で気化したＧａ_２Ｏガスを窒化することで窒化ガリウム粉末を得る技術が開示されているが、ガリウム源のガスに酸素が多く含有しており、低酸素量と高純度を両立した粉末を得ることができなかった。

また、特許文献５には酸素含有量の少ない窒化ガリウム粒子に関する技術が開示されているが、一度気化した後析出させないことから、高い純度の粉末が得られない。

特開２００２－２９７１３号公報特開２０００－１９８９７８号公報特開２０１３－１２９５６８号公報特開２００９－２３４８００号公報ＷＯ２０１８－２３０６６３号公報

本発明の目的は、低酸素、高密度、高純度な窒化ガリウムのスパッタリングターゲットや窒化ガリウム単結晶を作製可能な酸素含有量が少なく不純物の少ない窒化ガリウム粒を提供することである。

このような背景に鑑み、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、窒化条件を検討し、更に、高純度でかつ酸素含有量の少ない窒化ガリウム粒子を得る条件を見出し、本発明を完成
するに至った。

すなわち、本発明は以下の［１］乃至［８］に存する態様は以下の通りである。

（１）酸素含有量が０．５ａｔ％以下であり、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ，Ｂｅ，Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ、Ｃｄ、の元素の合計不純物量が１０ｗｔｐｐｍ未満であることを特徴とする窒化ガリウム粒子。

（２）Ｍｇ、Ｓｉの合計不純物量が５ｗｔｐｐｍ未満であることを特徴とする（１）に記載の窒化ガリウム粒子。

（３）Ｓｉの合計不純物量が１ｗｔｐｐｍ未満であることを特徴とする（１）または（２）に記載の窒化ガリウム粒子。

（４）含有酸素量が０．１ａｔ％以下であることを特徴とする（１）～（３）のいずれかに記載の窒化ガリウム粒子。

（５）酸化ガリウムを出発原料として窒化処理を行った後、析出処理として１１５０℃以上１３００℃以下の温度に加熱した輸送用アンモニアガスを、１１５０℃以上１３００℃以下に加熱した窒化処理を行った酸化ガリウムに導入し、気化した窒化ガリウムを９００℃以上１１００℃以下に加熱した析出用アンモニアガスを導入して析出させることを特徴とする（１）～（４）のいずれかに記載の窒化ガリウム粒子の製造方法。

（６）（１）～（４）のいずれかに記載の窒化ガリウム粒子からなる焼結体。

（７）（６）に記載の焼結体を用いてなるスパッタリングターゲット。

（８）（７）に記載のスパッタリングターゲットを用いてなる薄膜。

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

本発明の窒化ガリウム粒子は含有酸素量が０．５ａｔ％以下であることを特徴としており、好ましくは０．２ａｔ％以下、更に好ましくは０．１ａｔ％以下である。それにより焼結後の窒化ガリウム焼結体における含有酸素量を低減することが可能となる。

本発明の窒化ガリウム粒子は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ，Ｂｅ，Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ、Ｃｄ、の元素の合計不純物量が１０ｗｔｐｐｍ未満であることを特徴とする。これらに挙げた元素は窒化ガリウムのｐ型、ｎ型半導体とするための含有物であり、含有物を制御するためにはその原料である窒化ガリウム粒子には含まれないことが必要となる。合計不純物量は５ｗｔｐｐｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは３ｗｔｐｐｍ以下、さらに好ましくは１ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは０．５ｐｐｍ以下である。

その不純物の中でも活性化率が高いＭｇとＳｉの合計量については合計で５ｗｔｐｐｍ以下であることが好ましく、更に２ｗｔｐｐｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは１ｗｔｐｐｍであり、さらに好ましくは０．５ｐｐｍ以下である。さらにＳｉ不純物量は１ｗｔｐｐｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．５ｐｐｍ以下である。

本発明の窒化ガリウム粒子は、略球状を有する窒化ガリウム粒子の一次粒子の５０％粒子径は５μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下であることが更に好ましい。そうすることにより略球状を有する窒化ガリウム粒子が低酸素かつ高焼結性における効果を十分に発揮することが可能となる。

本発明の窒化ガリウム粒子は平均粒子径が２０μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは１μｍ以上２０μｍ以下、１μｍ以上１０μｍ以下、特に好ましくは１μｍ以上８μｍ以下である。そうすることにより焼成時に緻密化に適した粒子となる。

また、本発明の窒化ガリウム粒子は一次粒子の５０％粒子径が５μｍ以上で５０μｍ以下であることが好ましく、７μｍ以上４０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上３０μｍ以下が更に好ましい。粒子径を５μｍ以上とすることにより、表面酸化の影響を低減し、酸素量を更に低減することが可能となり、焼結時の密度も向上させることが可能となる。また、表層が少ないことで通常起こりうる高温下での分解をある程度抑制することも可能となり、焼成温度を高めることも可能となる。粒子径を５０μｍ以下とすることにより、表面が大きく、焼結を進めることが容易となる。ここでの粒子径は、走査型電子顕微鏡などで観察した一次粒子の面積における５０％粒子径を指す。

本発明の窒化ガリウムの形状は大粒子径の粒子は板状であることが好ましい。これは通常の基板を起点にするような結晶成長と違い、粒子を起点に成長するため、柱のようなｃ軸への成長ではなく板状の横方向の成長が主に起こるためである。最終的に板形状に焼結することから、柱状よりも板状の方が好ましい。

軽装嵩密度は１．２ｇ／ｃｍ^３より大きいことが好ましく、より好ましくは１．４ｇ／ｃｍ^３より大きい、さらに好ましくは１．６ｇ／ｃｍ^３より大きい。そうすることで充填性が高く、焼成時には緻密化が容易となり、単結晶用の原料として利用する際には占有体積を小さく取り容器の小型化が可能となる。

次に、本発明の窒化ガリウム粒子の作製方法について説明する。

本発明の窒化ガリウム粒子の作製方法は、酸化ガリウムを出発原料として窒化処理を行った後、析出処理として１１５０℃以上１３００℃以下の温度に加熱した輸送用アンモニアガスを、１１５０℃以上１３００℃以下に加熱した窒化処理を行った酸化ガリウムに導入し、気化した窒化ガリウムを９００℃以上１１００℃以下に加熱した析出用アンモニアガスを導入して析出させることにより、窒化ガリウム粒子を得る方法に関する。

本発明において利用する酸化ガリウムの純度は４Ｎ（９９．９９％）以上が好ましく、更に好ましくは５Ｎ（９９．９９９％）以上である。利用する酸化ガリウムの純度を高くすることにより純度の高い窒化ガリウム粒子を得ることが可能となる。

窒化処理を行う際の酸化ガリウムの窒化処理温度は、１０００℃以上１１００℃以下が好ましく、更に好ましくは１０２５℃以上１０７５℃以下である。この範囲内で処理することにより、酸化ガリウムを窒化させつつ、気化を抑制することが可能となる。

窒化処理における処理時間は、完全に窒化するために３時間以上が好ましく、より好ましくは６時間以上である。上記の窒化処理温度において分解はそれほど進行しないため、収率は大きく変化しないが、生産性と窒化の効果の兼ね合いから６０時間以内が好ましい。

窒化処理時のアンモニアガスの流量は、窒化処理の際は、ガリウムに分解させずに窒化が進行するように反応させるため、アンモニアガス中窒素／酸化ガリウム中ガリウムのモル比が５以上であることが好ましく、更に好ましくは１０以上である。更に、時間当たりのアンモニアガス反応量が投入したガリウム量に対し１倍モル以上の割合が好ましく、更に好ましくは１．５倍モル以上、特に好ましくは２倍モル以上である窒化処理のアンモニアガス流量を上記範囲とすることにより、酸化ガリウムの気化反応や合成された窒化ガリウムの分解反応を抑制することが可能となる。

窒化処理を行った後、更に析出処理として１１５０℃以上１３００℃以下の温度に加熱した輸送用アンモニアガスを、１１５０℃以上１３００℃以下に加熱した窒化処理を行った酸化ガリウムに導入する。輸送用アンモニアガスの温度は、好ましくは、１１５０℃以上１２００℃以下である。その範囲で処理することにより、窒素とガリウムに分解することなく、高純度化し、気化した窒化ガリウム粒子を得ることが可能となる。輸送用アンモニアガスを利用しない場合窒化ガリウムが窒素とガリウムに分解し所定のものを得ることができない。

輸送用アンモニアガスを、１１５０℃以上１３００℃以下に加熱した窒化処理を行った酸化ガリウムに導入する際の時間は、３時間以上が好ましく、６時間以上が更に好ましい。前記時間未満の時間では析出量が少なく収率が低くなり、また、粒成長が進まず、取り出し時に粒子表面の酸化が進行し所定の酸素量の窒化ガリウム粒子を得ることが困難となる。上限としては３０時間以内が好ましく、より好ましくは２０時間以内である。前記時間を超えると大きく粒成長し、用途に適した粒子とならない。

析出処理として、輸送用アンモニアガスを、窒化処理を行った酸化ガリウムに導入した後、気化した窒化ガリウムに対し９００℃以上１１００℃以下に加熱した析出用アンモニアガスを更に導入して析出させる。析出用アンモニアガスを導入することで気化した窒化ガリウム粒子を析出させることが可能となる。重要となるのはアンモニアガスを利用して析出させることにある。単純に炉内の温度を低下させるだけでは、炉壁に優先的に析出し、炉の材料起因の不純物を多く含有することとなる。また、析出時にアンモニアガスなどの反応性ガスが存在しない場合、窒素不足により金属ガリウムや酸化ガリウムが析出してしまう。また、析出に用いるアンモニアガスは所定の温度になったのち３０秒以内に析出箇所に噴霧しなければならない。長時間１０００℃以上にアンモニアガスが晒されると窒素と水素に分離し、ガリウムとの反応に必要な活性種（ＮＨ_２等）が得られず、析出反応が進行しない。更に低温の場合においては、粒子が微粒となり、酸素量を維持することができない。

析出用アンモニアガス温度を上記とすることで、再度分解することなく、粒成長させることが可能となる。このように窒化ガリウム粒子を気化後析出、粒成長させることで窒化ガリウム粒子の純度を高めることが可能となる。さらに、純度を高めるためには析出箇所に窒化ガリウム粒子の基板、種晶などはないことが好ましい。基板、種晶などが存在するとそれらに起因する酸素や不純物が混入し、高純度な窒化ガリウム粒子を得ることが困難となる。また、基板上に成長した場合、粒子状に成長しないため、粉砕などの後工程が必要となり、不純物の混入原因となる。こうして析出した粒子は軽装嵩密度が大きくなり、より焼結体の作製や単結晶合成用の材料として有用な材料となる。

気化した窒化ガリウム粒子を析出させる位置はアンモニアガスの導入口によるため自由に設定できる。導入方法の一例を図１に示す。

析出処理の時間は３時間以上が好ましく、６時間以上が更に好ましい。それ以下の時間では析出量が少なく収率が低くなり、また、粒成長が進まず、取り出し時に粒子表面の酸化が進行し所定の酸素量の窒化ガリウム粒子を得ることが困難となる。上限としては３０時間以内が好ましく、より好ましくは２０時間以内である。それ以上処理をすると大きく粒成長し、用途に適した粒子とならない。

気化した窒化ガリウムを析出させる析出用アンモニアガスの温度は、窒化ガリウム粒子が析出できる温度域である９００℃以上１１００℃以下であり、好ましくは１０００℃以上１１００℃以下である。そのような温度域の析出用アンモニアガスを導入することで、気化した窒化ガリウム粒子が析出用アンモニアガスで冷却され、析出する。更に析出した窒化ガリウム粒子が一定の粒子径まで成長させることが可能となる。その際のアンモニアガス量は１時間当たりの流量としてアンモニアガス中窒素／容器に内在するガリウムのモル比が１以上であることが好ましく、更に好ましくは２以上であり、特に好ましくは３以上である。

このようにして析出された粒子の最表面は分解されて金属ガリウムが析出していてもよい。金属ガリウムが析出することにより粒子表面に曲面を与え、最表面からの酸化を抑制することも可能となる。それにより色は灰色に近い色となる。

なお、窒化処理時に発生する水を除去するために、窒化処理工程と導入用アンモニアガスを、窒化処理を行った酸化ガリウムに導入する工程の間に窒化処理工程の温度以下にて数時間保持することが好ましい。

本発明の窒化ガリウム粒子は、酸素含有量が少ないことから酸素含有量の少ない焼結体とすることができる。焼結体は、例えば本発明の窒化ガリウム粒子を１０６０℃以上１２００℃未満の温度でホットプレス処理することにより得ることができる。ホットプレス法は粉末を加圧しながら温度を与えることで焼結を進める装置であり、加熱時に一軸加圧を行なうことで焼成時の被処理物内の元素の拡散を補助するため、拡散係数が低い元素を含有する場合、又は粒子径が大きい粉末を処理する場合など、焼結しにくい材料でも焼結できる焼成法である。ホットプレス法により焼成を行なうことで従来よりも密度が向上し、例えば３．０ｇ／ｃｍ３以上の高い密度を有する焼結体を得ることが可能となる。

本発明の窒化ガリウム粒子からなる焼結体は、酸素含有量が少ないことから酸素含有量の少ないスパッタリングターゲットとすることができる。スパッタリングターゲットは、例えば平板状または円筒状の支持体にハンダ材等の接着剤により固定（ボンディング）してスパッタリングターゲットを得ることができる。支持体の材質は、熱伝導率が高く成型物を支持できる強度があれば特に限定はなく、熱伝導率が高く強度が高いことからＣｕ、ＳＵＳまたはＴｉなどの金属が好ましい。支持体の形状は平板形状の成形物には平板形状の支持体を用い、円筒形状の成形物には円筒形状の支持体を用いる。成形物と支持体を接着する接着材（ボンディング材）は、支持するために十分な接着強度があれば特に限定はなく、導電性の樹脂、スズ系ハンダ材またはインジウム系のハンダ材を使用することが出来る。導電性、熱伝導性が高く、かつ柔らかく変形しやすいことからインジウムハンダが好ましい。

本発明の窒化ガリウム粒子からなる焼結体を用いてなるスパッタリングターゲットは、酸素含有量が少ないことから、結晶性の良い窒化ガリウム薄膜とすることができる。

本発明の窒化ガリウム粒子を用いることにより、酸素量の少ない高純度窒化ガリウムーゲットを作製でき、結晶性の良い窒化ガリウム薄膜を形成することができる。更に、アモノサーマル法などで作製される窒化ガリウム単結晶用原料としても活用可能となる。

本発明の窒化ガリウム粒子を製造するための装置の一例本発明の窒化ガリウム粒子を製造するための装置の一例

本発明を以下の実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（粒子の酸素含有量測定）
対象物を熱分解させ、酸素・窒素・水素分析装置（Ｌｅｃｏ社製）を用いて酸素含有量を熱伝導度法により測定した。算出されるのはｗｔ％であるため、酸素量（ａｔ％）＝（酸素量（ｗｔ％）／酸素原子量）／（（窒素量（ｗｔ％）／窒素原子量）＋（ガリウム量（ｗｔ％）／ガリウム原子量）＋（酸素量（ｗｔ％）／酸素原子量））
窒素量（ｗｔ％）は酸素・窒素・水素分析装置（Ｌｅｃｏ社製）を用いて測定し、ガリウム量（ｗｔ％）は酸素、窒素の残部がガリウムとして計算した。

（５０％粒子径）
一次粒子の５０％粒子径は、ＳＥＭを用いて、初めに５０倍にて観察を行い、１００μｍ超の粒子の有無、並びにその直径、面積を測定し、次に２００倍にて１０～１００μｍの粒子の有無、並びにその直径、面積を測定し、次に１０００倍にて５～１０μｍの粒子の有無、並びにその直径、面積を測定し、最後に５０００倍にて５μｍ未満の粒子の有無、並びにその直径、面積を測定し、これらを少なくとも３枚づつ測定し、組み合わせることにより全体の粒度分布とした。ここでの粒子は粒界が観察されない粒子とし、凝集していても粒界が存在する場合は別の粒子として算出した。その中の面積比における５０％積算値における粒子の直径を一次粒子の５０％粒子径とした。
（平均粒子径）
平均粒子径はＳＥＭを用いて、初めに５０倍にて観察を行い、１００μｍ超の粒子の有無、並びにその直径を測定し、次に２００倍にて１０～１００μｍの粒子の有無、並びその直径を測定し、次に１０００倍にて５～１０μｍの粒子の有無、並びにその直径を測定し、最後に５０００倍にて５μｍ未満の粒子の有無、並びにその直径を測定し、これらを少なくとも３枚づつ測定し、組み合わせることにより全体の粒度分布とした。ここでの粒子は粒界が観察されない粒子とし、凝集していても粒界が存在する場合は別の粒子として算出した。その粒子の算術平均直径を平均粒子径とした。

（アンモニアガス／ガリウムのモル比）
投入した酸化ガリウムもしくは窒化ガリウム粒子中のガリウムモル数と流量並びに流通時間から算出したアンモニアガスモル数（２５℃体積換算量）の比から算出した。

（時間当たりのアンモニアガス（ＮＨ_３）反応量）
時間当たりのアンモニアガス反応量は（アンモニアガス／ガリウムのモル比）／反応保持時間により算出した。
（軽装嵩密度）
窒化ガリウム粒子の軽装嵩密度はＪＩＳＺ２５０４に準拠して測定した。
（粒子中の不純物量測定）
粒子中の不純物はＧＤＭＳ（グロー放電質量分析法）を用いて分析した。

実施例１～３
装置は図１の管状炉を使用した。酸化ガリウム粉末（５Ｎ：針状）４０ｇを計り取り、アルミナ製容器に投入し、図１の管状炉１の容器２の部分に設置、窒化処理を行った。炉内を真空置換後、アンモニアガスを充填し、窒化処理用アンモニアガス１０００ｍＬ／ｍｉｎを配管１０より導入し、容器２の温度は１０℃／ｍｉｎにて昇温し、最終的に１０５０℃まで昇温させ、１８時間保持した（アンモニアガス／ガリウムのモル比＝１０３．５）。一度２００℃未満まで降温後、更に析出処理として輸送用アンモニアガス１０００ｍＬ／ｍｉｎを配管１０より導入し、温度は１０℃／ｍｉｎにて昇温し、導入用アンモニアガスを１１５０℃に加熱した窒化処理を行った酸化ガリウムに導入し、窒化ガリウムを気化させた後、気化した窒化ガリウムに対し、容器２の部分を１１５０℃まで昇温させた上で析出用アンモニアガスとして配管２０より析出用アンモニアガスを１０００℃に加熱した上で１０００ｍｌ／ｍｉｎ導入し、１時間、６時間または１２時間にて保持した（アンモニアガス／投入時のガリウムのモル比：１時間処理：５．７５、６時間処理：３４．５、１２時間処理：６９）。容器２の直上に析出した窒化ガリウム粒子を回収し、収率並びに各物性を確認した。得られた窒化ガリウム粒子の物性値を表２、３に示す。

実施例４
装置は図２の管状炉を使用した。酸化ガリウム粉末（５Ｎ：針状）４０ｇを計り取り、アルミナ製容器に投入し図２の管状炉１の２の部分に投入し、窒化処理を行った。炉内を真空置換後、アンモニアガスを充填し、窒化処理用アンモニアガス１０００ｍＬ／ｍｉｎを配管１０より導入し、容器２の温度は１０℃／ｍｉｎにて昇温し、最終的に１０５０℃まで昇温させ、１８時間保持した（アンモニアガス／ガリウムのモル比＝１０３．５）。一度２００℃未満まで降温後、更に析出処理として輸送用アンモニアガス５００ｍＬ／ｍｉｎを配管１０より導入し、温度は１０℃／ｍｉｎにて昇温し、輸送用アンモニアガスを１１５０℃に加熱した窒化処理を行った酸化ガリウムに導入し、窒化ガリウムを気化させた後、気化した窒化ガリウムに対し、容器３の部分を１１５０℃とした上で配管２０より析出用アンモニアガスを１０００℃に加熱した上で、１０００ｍｌ／ｍｉｎ導入し、６時間保持した（アンモニアガス／投入時のガリウムのモル比：６時間処理：３４．５）。容器３に析出した粒子を回収し、収率並びに各物性を確認した。得られた窒化ガリウム粒子の物性値と収率を表２に示す。

実施例５
装置は図１の管状炉を使用した。酸化ガリウム粉末（５Ｎ：針状）４０ｇを計り取り、アルミナ製容器に投入し、図１の管状炉１の容器２の部分に設置、窒化処理を行った。炉内を真空置換後、アンモニアガスを充填し、窒化処理用アンモニアガス１０００ｍＬ／ｍｉｎを配管１０より導入し、容器２の温度は１０℃／ｍｉｎにて昇温し、最終的に１０５０℃まで昇温させ、１８時間保持した。降温せずに、更に析出処理として輸送用アンモニアガス１０００ｍＬ／ｍｉｎを配管１０より導入し、温度は１０℃／ｍｉｎにて昇温し、導入用アンモニアガスを１１５０℃に加熱した窒化処理を行った酸化ガリウムに導入し、窒化ガリウムを気化させた後、気化した窒化ガリウムに対し、容器２の部分を１１５０℃まで昇温させた上で析出用アンモニアガスとして配管２０より析出用アンモニアガスを１０５０℃に加熱した上で１０００ｍｌ／ｍｉｎ導入し、６時間保持した（アンモニアガス／投入時のガリウムのモル比：６時間処理：３４．５）。容器２の直上に析出した窒化ガリウム粒子を回収し、収率並びに各物性を確認した。得られた窒化ガリウム粒子の物性値を表２、３に示す。

比較例１
図１の装置を用いて、析出処理における容器並びに輸送用アンモニアガスを導入する際の温度を１２００℃とし、配管２０を利用せず、配管１０よりアンモニアガスを１０００ｍｌ／ｍｉｎ導入した以外は実施例１～３と同様の方法で酸化ガリウムの処理を行った。この場合、析出用アンモニアガスを用いなかったことから、容器２には窒化ガリウム粒子が残留しておらず、管状炉出口に炉心管周辺に析出した窒化ガリウム粒子が得られたが、平均粒子径が小さく、炉心管に析出したため、酸素量並びに純度は低く、所定のものは得られなかった。得られた窒化ガリウム粒子の物性値を表２、３に示す。

比較例２
析出処理における容器並びに輸送用アンモニアガスを導入する際の温度を１１２５℃とし、配管２０を利用せず、配管１０よりアンモニアガスを１０００ｍｌ／ｍｉｎ導入し６時間熱処理を行った以外は比較例１と同様の方法で酸化ガリウムの処理を行った。その物性を測定したところ気化析出しなかったため、平均粒子径が大きく不純物が多く、所定のものにはならなかった。得られた窒化ガリウム粒子の物性を表２，３に示す。

比較例３
析出処理をしない以外は実施例１～３と同様の方法で酸化ガリウムの処理を行った。析出処理を行わなかったことから、窒化ガリウム粒子が得られたが、平均粒子径が小さく、酸素量が多く、並びに純度は低く、所定のものは得られなかった。得られた窒化ガリウム粒子の物性値を表２、３に示す。

１加熱炉
２酸化ガリウム充填容器
３析出窒化ガリウム粒子回収用容器
１０配管
２０配管

Claims

酸素含有量が０．５ａｔ％以下であり、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ，Ｂｅ，Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ、Ｃｄ、の元素の合計不純物量が１０ｗｔｐｐｍ未満であり、Ｍｇ、Ｓｉの合計不純物量が５ｗｔｐｐｍ未満であり、なおかつ、平均粒子径が４μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする窒化ガリウム粒子。
Ｍｇ、Ｓｉの合計不純物量が２ｗｔｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム粒子。
Ｓｉ不純物量が１ｗｔｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の窒化ガリウム粒子。
含有酸素量が０．１ａｔ％以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の窒化ガリウム粒子。
請求項１～４のいずれかに記載の窒化ガリウム粒子からなる焼結体。
請求項５に記載の焼結体を用いてなるスパッタリングターゲット。
請求項６に記載のスパッタリングターゲットを用いることを含む、窒化ガリウム薄膜の製造方法。