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CN105830237B - 发光元件用复合基板及其制造方法 - Google Patents

发光元件用复合基板及其制造方法 Download PDF

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CN105830237B CN201480069022.1A CN201480069022A CN105830237B CN 105830237 B CN105830237 B CN 105830237B CN 201480069022 A CN201480069022 A CN 201480069022A CN 105830237 B CN105830237 B CN 105830237B
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Abstract

本发明提供一种发光元件用复合基板，所述发光元件用复合基板适于以低成本制造大面积的发光元件。该发光元件用复合基板包含：由取向多晶氧化铝烧结体构成的基板和形成在基板上的发光功能层，上述发光功能层具有二层以上在大致法线方向具有单晶结构的、由多个半导体单晶粒子构成的层。

Description

发光元件用复合基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种发光元件用复合基板及其制造方法。
背景技术
作为使用单晶基板的发光二极管(LED)，已知在氮化镓(GaN)单晶上形成了各种GaN层的发光二极管(LED)、在蓝宝石(α－氧化铝单晶)上形成了各种GaN层的发光二极管(LED)。例如，已经开始批量生产具有在蓝宝石基板上依次层叠n型GaN层、多量子阱层(MQW)、以及p型GaN层而形成的结构的产品，所述多量子阱层(MQW)是包含InGaN层的量子阱层和包含GaN层的势垒层交替层叠而成的。另外，还提出了适合这样的用途的层叠基板。例如，专利文献1(日本特开2012－184144号公报)中，公开了一种氮化镓结晶层叠基板，该氮化镓结晶层叠基板包含蓝宝石基底基板和在该基板上进行结晶生长而形成的氮化镓结晶层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－184144号公报
发明内容
但是，这样的单晶基板一般面积小且价格高。特别是虽然近些年来要求降低使用大面积基板的LED的制造成本，但批量生产大面积的单晶基板并不容易，还会使其制造成本进一步增加。因此希望找到能够作为蓝宝石等单晶基板的替代材料的、也适合大面积化的廉价材料。
本发明的发明人最近发现：将取向多晶氧化铝烧结体用作基板，在其上形成两层以上在大致法线方向具有单晶结构的、由多个半导体单晶粒子构成的层，由此能够提供适合以低成本制造发光元件的大面积的发光元件用复合基板。
因此，本发明的目的在于提供适合低成本地制造大面积发光元件的发光元件用复合基板。
根据本发明的一个实施方式，提供一种发光元件用复合基板，包括：由取向多晶氧化铝烧结体构成的基板，和
发光功能层，所述发光功能层形成在上述基板上，并且具有二层以上在大致法线方向具有单晶结构的由多个半导体单晶粒子构成的层。
根据本发明的另一个实施方式，提供一种发光元件，是使用本发明的发光元件用复合基板制作的。
根据本发明的另一实施方式，提供一种发光元件用复合基板的制造方法，包含：准备出取向多晶氧化铝烧结体来作为基板的工序，
在上述基板上，使用MOCVD法形成包含氮化镓的晶种层的工序，
在上述晶种层上，使用Na助熔剂法形成包含氮化镓的层作为缓冲层的工序，
根据需要，在上述缓冲层上形成由氮化镓系材料构成的发光功能层的工序。
附图说明
图1是表示本发明的发光元件用复合基板之一例的剖视简图。
图2是表示使用本发明的发光元件用复合基板制作的横向型发光元件之一例的剖视简图。
图3是表示使用本发明的发光元件用复合基板制作的纵型发光元件之一例的剖视简图。
图4A是用于说明发光效率提高时的晶界的复合基板截面的示意图。
图4B是用于说明发光效率降低时的晶界的复合基板截面的示意图。
图5是例5中测定的氮化镓结晶(缓冲层)截面的反极图取向成像图。
图6是例5中测定的氮化镓结晶(缓冲层)表面的反极图取向成像图。
图7是例5中测定的氮化镓结晶(缓冲层)和取向氧化铝基板的界面附近的晶粒图(crystal grain mapping)。
图8是例5中考察的氮化镓结晶的生长行为的示意图。
具体实施方式
发光元件用复合基板
图1示意性地示出本发明的一个实施方式的发光元件用复合基板的层构成。图1所示的发光元件用复合基板10(以下称为复合基板10)包括：基板12和形成在基板12上的发光功能层14。基板12由取向多晶氧化铝烧结体构成。发光功能层14具有二层以上在大致法线方向具有单晶结构的、由多个半导体单晶粒子构成的层。该发光功能层14通过适当设置电极等并施加电压而基于LED等发光元件的原理，进行发光。因此，通过使用这样构成的复合基板10能够制作LED等发光元件。特别是本发明中使用的基板12不是目前广泛使用的作为氧化铝单晶的蓝宝石基板，而是取向多晶氧化铝烧结体。取向多晶氧化铝烧结体不同于由晶种长时间培育而成的蓝宝石等单晶基板，如后所述，可以使用能够从商业渠道购入的板状氧化铝粉末，经成型及烧成而有效率地制造，所以不仅能够低成本地制造，而且容易成型，所以也适合大面积化。即，取向多晶氧化铝烧结体与蓝宝石等单晶基板相比，能够特别廉价且大面积地制作或购入。根据本发明的发明人的理解，将取向多晶氧化铝烧结体用作基板，使多个半导体单晶粒子在其上生长，由此能够提供适合低成本地制造大面积发光元件的发光元件用复合基板。由此，本发明的复合基板10极适合低成本地制造大面积的发光元件。
基板12由取向多晶氧化铝烧结体构成。氧化铝是三氧化二铝(Al2O3)，典型的是具有与单晶蓝宝石相同的刚玉型结构的α－氧化铝，取向多晶氧化铝烧结体是无数氧化铝结晶粒子以取向的状态经烧结而彼此结合得到的固体。氧化铝结晶粒子是含有氧化铝而构成的粒子，可以包含掺杂物和不可避免的杂质作为其他元素，也可以是包含氧化铝和不可避免的杂质的粒子。取向多晶氧化铝烧结体可以含有作为烧结助剂的添加物来作为晶界相。另外，取向多晶氧化铝烧结体除了氧化铝结晶粒子以外，还可以含有其他相或上述其他元素，优选包含氧化铝结晶粒子和不可避免的杂质。另外，制作发光功能层的取向多晶氧化铝烧结体的取向面没有特别限定，可以为c面、a面、r面或m面等。
总而言之，取向多晶氧化铝烧结体由包含大量氧化铝单晶粒子而构成的氧化铝烧结体形成，大量的单晶粒子在一定方向以某种程度取向或高度取向。像这样取向的多晶氧化铝烧结体与氧化铝单晶相比，强度更高且价格低廉，所以，与使用单晶基板的情况相比，能够价格非常低廉地制造大面积的面发光元件。而且，通过使用取向多晶氧化铝烧结体，也能够实现高发光效率。特别是在取向的基板12上通过外延生长或与之类似的结晶生长而形成发光功能层14的构成层的情况下，能实现结晶方位基本上对齐大致法线方向的状态，所以能够获得与使用单晶基板时同等的高发光效率。取向多晶氧化铝烧结体优选具有透光性，但并不限定于此。具有透光性的情况下，在除去取向多晶板之际，可以使用激光剥离等方法。为了得到这样的取向氧化铝烧结体，除了使用大气炉、氮气气氛炉、氢气气氛炉等的常用常压烧结法，还可以使用热等静压法(HIP)、热压法(HP)、放电等离子烧结(SPS)等加压烧结法、以及上述方法的组合。由于这些各种各样的主要原因，根据将板状的取向多晶氧化铝烧结体用作基板的本发明，可价格低廉地提供发光效率高、可均质发光的发光元件用基板，能够降低发光元件的制造成本。另外，还能够实现通过使用本发明的基板而增大了发光元件的面积的面发光元件，能够用于大面积的面发光照明等用途。
应予说明，构成发光元件用复合基板中的发光功能层的半导体单晶粒子的结晶性有提高的趋势，能够将位错等缺陷的密度抑制在较低水平。构成发光功能层的结晶粒子的缺陷密度低的原因尚未阐明，推测是因为在发光功能层的制作初期出现的晶格缺陷中，偏向水平方向发展的晶格缺陷随着生长而被晶界吸收而消失。
从降低发光功能层中所包含的位错等缺陷的密度的观点来看，更优选将构成取向多晶氧化铝烧结体的最外表面的单晶粒子中的一部分或全部配置成自一定方位(例如c面、a面等基准方位)随机倾斜若干角度。倾斜的粒子可以是其中的大致全部或一定量以大体一定的角度倾斜，或者以在一定范围内具有分布的各种角度(优选为0.5～20°)及/或向各种方向倾斜。另外，倾斜的粒子与没有倾斜的粒子可以以所希望的比率混存。或者，也可以相对于基准面倾斜地研磨取向多晶氧化铝烧结体的板表面，使粒子的露出面向一定方向倾斜，还可以通过加工成波浪形状等，使最外表面的粒子的自基准方位略有倾斜的面露出。上述任一情况下，均优选将构成以c面、a面等基准方位取向的取向多晶氧化铝烧结体的最外表面的氧化铝单晶粒子中的一部分或全部倾斜配置成它们的基准方位自基板法线方向在0.5～20°的范围内发生偏离。
另一方面，将没有取向的多晶氧化铝烧结体用于基板的情况下，形成发光功能层14的构成层时，各种结晶方位的粒子向任意方向进行结晶生长。结果，因为各结晶相彼此干扰，所以无法形成结晶方位基本上对齐基板的大致法线方向的状态。另外，因为结晶生长速度根据结晶方位而不同，所以无法形成均质、平坦的发光功能层，难以形成优质的发光功能层。
如上所述，通过使用取向多晶氧化铝基板，与使用单晶基板的情况相比，能够价格低廉地制作大面积的面发光元件用基板。因此，基板12的尺寸优选为直径50.8mm(2英寸)以上，更优选为直径100mm(4英寸)以上，进一步优选为直径200mm(8英寸)以上。因为基板12越大，能够制作的发光元件个数越多，所以从制造成本的观点考虑是优选的，从用作面发光元件的观点考虑，因为元件面积的自由度增加，用途扩展至面发光照明等，所以也是优选的，对其面积、尺寸不应规定上限。应予说明，基板12在俯视观察时优选为圆形或者实质上为圆形，但是并不限定于此。在不是圆形或者不是实质上为圆形的情况下，作为面积，优选为2026mm2以上，更优选为7850mm2以上，进一步优选为31400mm2以上。但是，对于不需要大面积的用途，也可以为比上述范围小的面积，例如可以是直径50.8mm(2英寸)以下、按面积换算为2026mm2以下。基板12的厚度只要能够自立即可，没有特别限定，如果过厚，从制造成本的观点考虑是不优选的。因此，基板12的厚度优选为20μm以上，更优选为100μm以上，进一步优选为100～1000μm。另一方面，将氮化镓成膜时，在因氧化铝和氮化镓的热膨胀差而产生的应力作用下，基板整体发生翘曲，有时会影响后续工序。应力根据氮化镓的成膜方法、成膜条件、膜厚、基板直径等而变化，作为抑制应力导致的翘曲的方法之一，可以使用厚的取向多晶氧化铝基板。例如在直径50.8mm(2英寸)的取向多晶氧化铝上制作包含厚度300μm的发光功能层时，可以使取向多晶氧化铝烧结体的厚度为900μm以上，也可以为1300μm以上或者2000μm以上。只要像这样地从制造成本的观点和抑制翘曲的观点等出发，适当选定取向多晶氧化铝基板的厚度即可。
构成取向多晶氧化铝烧结体的氧化铝粒子在板表面的平均粒径优选为0.3～1000μm，更优选为3～1000μm，进一步优选为10μm～200μm，特别优选为14μm～200μm。或者，考虑设置后述的大粒径化层而使表面(与基板12相反的一侧表面)处的半导体单晶粒子的截面平均直径大于背面(基板12侧的表面)的截面平均直径的情况下，优选使构成取向多晶烧结体的粒子在板表面的烧结粒径为10μm～100μm，更优选为14μm～70μm。取向多晶氧化铝烧结体整体的平均粒径与板表面的平均粒径相关，如果在上述范围内，则烧结体的机械强度优异。另外，形成于取向多晶氧化铝烧结体的上部的发光功能层的发光效率优异。应予说明，本发明的烧结体粒子在板表面的平均粒径是通过以下方法测定的。即，对板状烧结体的板表面进行研磨，通过扫描电子显微镜拍摄图像。如下确定视野范围，即，在得到的图像的对角线画直线时，任一直线均穿过10个～30个粒子，以能够画出上述直线的范围为视野范围。在得到的图像的对角线画2条直线，对于直线穿过的全部粒子，求出各粒子内侧的线段长度的平均值，该平均值乘以1.5得到的值为板表面的平均粒径。应予说明，在板表面的扫描显微镜像中无法明确判别出烧结体粒子的界面的情况下，可以在通过热蚀刻(例如1550℃下45分钟)、化学蚀刻，实施使界面变得显著的处理后，进行上述评价。
取向多晶氧化铝烧结体的取向结晶方位没有特别限定，可以为c面、a面、r面或m面等，发光功能层中使用氮化镓系材料、氧化锌系材料或氮化铝系材料的情况下，从晶格常数匹配观点来看优选以c面取向。对于取向度，例如在板表面的取向度优选为50％以上，更优选为65％以上，进一步优选为75％以上，特别优选为85％，更特别优选为90％以上，最优选为95％以上。该取向度是如下得到的：使用XRD装置(例如株式会社理学制、RINT－TTRIII)，测定对板状氧化铝的板表面照射X射线时的XRD图谱，由下式算出取向度。
(I0(hkl)，IS(hkl)分别表示ICDD No.461212以及试样的(hkl)面的衍射强度的积分值(2θ＝20～70°))
取向多晶氧化铝烧结体可以通过将板状氧化铝粉末用作原料，进行成型和烧结来制造。板状氧化铝粉末在市面上有售，可通过商业途径购买。板状氧化铝粉末的种类和形状只要能够得到致密的取向多晶氧化铝烧结体即可，没有特别限定，可以使平均粒径为0.4～15μm、厚度为0.05～1μm，也可以将在该范围内的平均粒径不同的2种以上原料混合。优选通过使用剪切力的手法使板状氧化铝粉末取向，制成取向成型体。作为使用剪切力的手法的优选例，可以举出带成型、挤压成型、刮刀法以及这些方法的任意组合。使用剪切力的取向手法优选如下进行：在以上列举的任一手法中，在板状氧化铝粉末中适当加入粘合剂、增塑剂、分散剂、分散介质等添加物，进行浆料化，使该浆料通过狭缝状的狭窄的喷出口，从而在基板上喷出并成型为片材状。喷出口的狭缝宽度优选为10～400μm。应予说明，分散介质的量优选为使浆料粘度为5000～100000cP、更优选为20000～60000cP的量。成型为片材状的取向成型体的厚度优选为5～500μm，更优选为10～200μm。优选将该成型为片材状的取向成型体多张层叠，制成具有所希望的厚度的层叠前体，对该层叠前体实施加压成型。该加压成型优选如下进行：将层叠前体用真空包装等包装，在50～95℃的温水中以10～2000kgf/cm2的压力实施静水压加压。另外，也可以通过辊加压法(例如加热辊加压、压延辊等)对成型为片材状的取向成型体或者层叠前体实施处理。另外，在利用挤压成型的情况下，也可以对模具内的流路进行设计，从而在模具内通过狭窄的喷出口后，片材状的成型体在模具内被一体化，成型体以层叠的状态排出。优选根据公知的条件对得到的成型体实施脱脂。除了使用大气炉、氮气气氛炉、氢气气氛炉等的常用常压烧成，通过热等静压法(HIP)、热压法(HP)、放电等离子烧结(SPS)等加压烧结法和这些方法的组合方法对如上所述地得到的取向成型体进行烧成，使氧化铝结晶粒子取向，形成包含取向氧化铝结晶粒子的氧化铝烧结体。上述烧成时的烧成温度、烧成时间根据烧成方法而不同，烧成温度为1000～1950℃，优选为1100～1900℃，更优选为1500～1800℃，烧成时间为1分钟～10小时，优选为30分钟～5小时。从促进致密化的观点考虑，更优选经过如下工序来进行：第一烧成工序，在1500～1800℃、2～5小时、表面压力100～200kgf/cm2的条件下，通过热压实施烧成；第二烧成工序，在1500～1800℃、30分钟～5小时、气压1000～2000kgf/cm2的条件下，通过热等静压法(HIP)，再次对得到的烧结体实施烧成。上述烧成温度下的烧成时间没有特别限定，优选为1～10小时，更优选为2～5小时。应予说明，赋予透光性的情况下，优选举出如下方法：将高纯度的板状氧化铝粉末用作原料，在大气炉、氢气气氛炉、氮气气氛炉等中，于1100～1800℃烧成1分钟～10小时。也可以使用如下方法：通过热等静压法(HIP)，在1200～1400℃或1400～1950℃下、30分钟～5小时、气压300～2000kgf/cm2的条件下，再次对得到的烧结体实施烧成。晶界相少者比较理想，所以板状氧化铝粉末优选为高纯度，更优选为纯度98％以上，进一步优选为99％以上，特别优选为99.9％以上，最优选为99.99％以上。应予说明，烧成条件并不限定于上述条件，只要能够同时实现致密化和高取向即可，例如也可以省略采用热等静压法(HIP)的第二烧成工序。另外，也可以在原料中添加极少量的添加物作为烧结助剂。虽然添加烧结助剂与减少晶界相相悖，但这是为了通过减少作为光的散射因子之一的气孔来提高透光性。作为这样的烧结助剂，可以举出从MgO、ZrO2、Y2O3、CaO、SiO2、TiO2、Fe2O3、Mn2O3、La2O3等氧化物、AlF3、MgF2、YbF3等氟化物等中选出的至少1种以上。这些烧结助剂中，优选MgO、CaO、SiO2、La2O3，特别优选MgO。但是，从透光性的观点考虑，添加物的量应当限制在必须的最小限度，优选为3000ppm以下，更优选为1000ppm以下，进一步优选为700ppm以下。
另外，取向多晶氧化铝烧结体也可以通过将在微细的氧化铝粉末和/或过渡氧化铝粉末中适当添加板状氧化铝粉末而得的混合粉末用作原料，进行成型和烧结来制造。该制造方法中，经过所谓的TGG(Templated Grain Growth)过程，进行结晶生长和致密化，即，板状氧化铝粉末成为晶种(模板)，微细氧化铝粉末和/或过渡氧化铝粉末成为基质，模板边引入基质边进行同质外延生长。对于作为模板的板状氧化铝粒子和基质的粒径，其粒径比大时容易进行颗粒生长，例如模板的平均粒径为0.5～15μm时，基质的平均粒径优选为0.4μm以下，更优选为0.2μm以下，进一步优选为0.1μm以下。模板和基质的混合比根据粒径比、烧成条件、有无添加物而不同，例如模板使用平均粒径2μm的板状氧化铝粉末，基质使用平均粒径0.1μm的微细氧化铝粉末的情况下，可以使模板/基质比为50/50～1/99wt％。另外，从促进致密化的观点考虑，作为烧结助剂，可以加入从MgO、ZrO2、Y2O3、CaO、SiO2、TiO2、Fe2O3、Mn2O3、La2O3等氧化物、AlF3、MgF2、YbF3等氟代物等中选出的至少1种，优选MgO、CaO、SiO2、La2O3，特别优选MgO。在这样的手法中，除了上述使用大气炉、氮气气氛炉、氢气气氛炉等的常用常压烧成外，还可以使用热等静压法(HIP)、热压法(HP)、放电等离子烧结(SPS)等加压烧结法、以及这些方法的组合，得到优质的取向多晶氧化铝烧结体。
这样得到的氧化铝烧结体根据上述作为原料的板状氧化铝粉末的种类而成为以c面等所希望的面取向的多晶氧化铝烧结体。优选用磨石对这样得到的取向多晶氧化铝烧结体进行磨削，使板表面平坦，然后，通过使用金刚石研磨粒子进行研磨加工，将板表面平滑化，制成取向氧化铝基板。
在基板12上形成发光功能层14。发光功能层14可以设置在基板12的整面或其中的一部分，在基板12上形成后述缓冲层16的情况下，可以设置在缓冲层16的整面或其中的一部分。发光功能层14可以采用公知的各种层构成，即，具有二层以上在大致法线方向具有单晶结构的、由多个半导体单晶粒子构成的层，通过适当设置电极和/或荧光体并施加电压，从而基于以LED为代表的发光元件的原理进行发光。因此，发光功能层14可以发出蓝色、红色等可见光，也可以不伴有可见光或伴有可见光而发出紫外光。发光功能层14优选构成利用p-n结的发光元件中的至少一部分，如图1所示，该p-n结可以在p型层14a和n型层14c之间包含活性层14b。此时，可以为使用带隙比p型层和/或n型层小的层作为活性层的双异质结或单异质结(以下总称为异质结)。另外，作为p型层－活性层－n型层的一个方式，可以采用减小活性层厚度的量子阱结构。为了得到量子阱，当然应当采用活性层的带隙比p型层和n型层小的双异质结。另外，也可以制成将这些量子阱结构多个层叠而得的多量子阱结构(MQW)。通过采用这些结构，与p-n结相比，能够提高发光效率。由此，发光功能层14优选包括具有发光功能的p-n结和/或异质结和/或量子阱结。
因此，构成发光功能层14的二层以上的层可以包含选自掺杂n型掺杂物的n型层、掺杂p型掺杂物的p型层、及活性层中的至少二种以上。n型层、p型层和(存在的情况下)活性层可以由主成分相同的材料构成，也可以由主成分彼此不同的材料构成
构成发光功能层14的各层优选由以从氮化镓(GaN)系材料、氧化锌(ZnO)系材料和氮化铝(AlN)系材料中选择的至少1种以上为主成分的材料构成，可以适当包含用于控制为p型或n型的掺杂物。特别优选的材料是氮化镓(GaN)系材料。另外，为了控制其带隙，构成发光功能层14的材料可以是例如使AlN、InN等固溶在GaN中而得的混晶。另外，如前一段所述，发光功能层14也可以为包含多种材料系的异质结。例如可以是p型层使用氮化镓(GaN)系材料、n型层使用氧化锌(ZnO)系材料。另外，也可以是p型层使用氧化锌(ZnO)系材料，活性层和n型层使用氮化镓(GaN)系材料，对材料的组合没有特别限定。
在发光功能层14和取向多晶氧化铝烧结体基板12之间，可以进一步设置缓冲层16。缓冲层16是用于减少基板12和发光功能层14因晶格失配而产生的晶格缺陷，改善结晶性的层。另外，取向多晶氧化铝烧结体基板12的取向度低的情况下，如果在基板12上直接制作发光功能层14，则无法形成均质且平坦的发光功能层，在发光功能层中有可能产生气孔。就此点而言，通过形成缓冲层16，可改善它们的均质性、平坦性，能够除去气孔等，能够形成优质的发光功能层14。缓冲层16的材质优选具有与发光功能层14的结晶结构相同或类似的高结晶性的材料，可以使用晶格常数相同或近似的材料。优选缓冲层16具有与取向多晶氧化铝烧结体的结晶方位基本上一致地生长而成的结构。由此，能够促进与作为基板12的取向多晶氧化铝烧结体的结晶方位基本上一致的结晶生长，并且形成发光功能层14的各层。缓冲层16优选由以从氮化镓(GaN)系材料、氧化锌(ZnO)系材料和氮化铝(AlN)系材料中选择的至少1种以上为主成分的材料构成，可以适当包含用于控制为p型或n型的掺杂物。特别优选的材料是氮化镓(GaN)系材料。另外，为了控制其带隙，构成缓冲层16的材料例如可以为在GaN中固溶有AlN、InN等的混晶，也可以为在ZnO中固溶有MgO、CdO等的混晶。
构成发光功能层14的各层由在大致法线方向具有单晶结构的多个半导体单晶粒子构成。即，各层由在水平面方向二维联结的多个半导体单晶粒子构成，因此在大致法线方向具有单晶结构。因此，发光功能层14的各层虽然作为层整体并非单晶，但是因为在局部的畴单位具有单晶结构，所以能够具有足够高的结晶性来确保发光功能。优选发光功能层14的各层具有与作为基板12的取向多晶氧化铝烧结体的结晶方位基本一致地生长而成的结构。“与取向多晶氧化铝烧结体的结晶方位基本一致地生长而成的结构”意思是受到取向多晶氧化铝烧结体的结晶方位的影响而结晶生长所形成的结构，并不一定限定于与取向多晶氧化铝烧结体的结晶方位完全一致地生长而成的结构，只要能够确保期望的发光功能，也可以是与取向多晶氧化铝烧结体的结晶方位在某种程度上一致地生长而成的结构。即，该结构也包括以与取向氧化铝烧结体不同的结晶方位生长的结构。从这个意义上讲，“与结晶方位基本一致地生长而成的结构”这种表述方式也可以说成是“以基本衍生结晶方位的方式生长而成的结构”，该改述方式及上述定义同样适用于本说明书中的类似表述方式。因此，这样的结晶生长优选外延生长，但并不限定于此，也可以是与之类似的各种结晶生长形态。特别是构成n型层、活性层、p型层等的各层以相同的结晶方位生长时，各层间也成为结晶方位基本对齐大致法线方向的结构，能够得到良好的发光特性。另外，优选缓冲层16也与发光功能层14的各层同样地由在大致法线方向具有单晶结构的多个半导体单晶粒子构成。特别是使用本发明的复合基板制作纵型LED结构的情况下，因为构成发光功能层14及根据希望形成的缓冲层16的半导体单晶粒子在大致法线方向具有单晶结构，所以电流通路中不存在高电阻的晶界，其结果，可以预见能够获得希望的发光效率。就此点而言，对于在法线方向也存在晶界的层，因为即使制成纵型结构，在电流通道中也存在高电阻晶界，所以发光效率可能会降低。从这些观点考虑，本发明的发光元件用复合基板能够优选用于纵型LED结构。
因此，发光功能层14的各层及根据需要形成的缓冲层16还可以看作是柱状结构的半导体单晶粒子的集合体，其在法线方向观察时观察到单晶，从水平面方向的切面观察时观察到晶界。此处，“柱状结构”不仅是指典型的纵长柱状，还定义为横长形状、梯形形状和倒梯形形状等包含各种形状的含义。但是，如上所述，各层只要是与取向多晶氧化铝烧结体的结晶方位在某种程度上一致地生长而成的结构即可，没有必要一定严格定义为柱状结构。可以认为成为柱状结构的原因是因为，如上所述，半导体单晶粒子的生长受到了作为基板12的取向多晶氧化铝烧结体的结晶方位的影响。因此，认为也可以称之为柱状结构的半导体单晶粒子的截面的平均粒径(以下称为截面平均直径)不仅取决于成膜条件，还取决于取向多晶氧化铝烧结体的板表面的平均粒径。构成发光功能层的柱状结构的界面影响发光效率、发光波长，存在晶界，会导致截面方向的光的透过率差，光发生散射甚至反射。因此，在法线方向透出光的结构的情况下，还可以期待通过来自晶界的散射光提高亮度的效果。
如上所述，使用本发明的复合基板制成纵型LED结构的情况下，发光功能层14的表面与除去基板12而形成电极的发光功能层14或缓冲层16的基板12侧的表面连通，不夹隔晶界，从发光效率的观点考虑，优选此结构。即，优选构成发光功能层14的表面(与基板12相反的一侧表面)的半导体单晶粒子不夹隔晶界而连通到发光功能层14的基板12侧的表面及/或缓冲层16的基板12侧的表面。如果存在晶界，则因为在通电时产生电阻而成为发光效率降低的主要原因。应予说明，层和层之间的界面并不是此处所称的晶界。实际上，在使用外延生长而形成的层和层之间的界面，实质上并不存在晶界。
但是，利用借助气相、液相进行的外延生长，使氮化镓结晶生长的情况下，虽然也取决于成膜条件，但是不仅在法线方向生长，也在水平方向生长。此时，若作为生长起点的粒子、在其上制作的晶种的品质不均，则制作足够厚的膜的情况下，如图8中示意性表示的那样，各个GaN结晶的生长速度各异，有时以高速生长的粒子覆盖生长速度慢的粒子的方式进行生长。在进行这样的生长行为的情况下，由此形成的层是表面侧(与基板12相反的一侧)的粒子的粒径容易变得比背面侧(基板12侧)大。这种情况下，生长慢的结晶在中途停止生长，如果在某一截面观察，则在法线方向也能够观测到晶界。但是，在层的表面露出的粒子不夹隔晶界就与层的背面连通，不存在电流流通的电阻相。例如，可以举出发光功能层14的一部分或全部使用厚膜的情况、在发光功能层14和取向多晶氧化铝烧结体基板12之间使用Na助熔剂法等设置缓冲层16的情况等。但是，发光功能层14的一部分甚至全部层采取这样的生长行为的情况下，有可能导致发光特性降低。即，在与活性层14b、p-n结界面等实际上发光的层或界面相比位于表面侧(与基板12相反的一侧)的层(图4B中为p型层14a)中，如果如图4B所示，与活性层14b、p-n结界面等实际上发光的层或界面的截面平均直径相比，表面侧(与基板12相反的一侧)的截面平均直径比层的背面侧(基板12侧)大，则发光效率下降。例如，图4B中虚线所包围的区域中，因为p型层14a中存在晶界，所以认为相比其他区域，电流难以流动。即，与活性层14b、p-n结界面等实际上发光的层或界面相比位于表面侧(与基板12相反的一侧)的区域，进行随着生长而大粒径化的生长行为的情况下，发光效率下降，故不优选。
另一方面，如图4A所示，在相比活性层14b、p-n结界面位于基板12侧的区域，随着生长而大粒径化的情况下，像这样地大粒径化的层(以下称为大粒径化层)的表面侧(与基板12相反的一侧)的粒子的截面平均直径比背面侧(基板12侧)的粒子的截面平均直径大时，发光效率变高，故而优选(也可以说是优选构成大粒径化层的表面的半导体单晶粒子的个数比构成大粒径化层的背面的氮化镓系单晶粒子的个数少)。即，从与构成发光功能层14的层中实际上发光的界面或层相比位于基板12侧的层及缓冲层16中选择的至少1层优选为构成该至少1层的半导体结晶粒子的截面平均直径随着从背面侧(基板12侧)向表面侧(与基板12相反的一侧)的靠近而增大的大粒径化层。具体而言，该大粒径化层是构成大粒径化层的与基板12相反的一侧表面的半导体单晶粒子在该表面的截面平均直径DT(以下称为层表面的截面平均直径DT)相对于构成基板12侧的表面的半导体单晶粒子在该表面的截面平均直径DB(以下称为层背面的截面平均直径DB)的DT/DB比优选为大于1.0，更优选为1.5以上，进一步优选为2.0以上，特别优选为3.0以上，最优选为5.0以上。但是，如果上述DT/DB比过高，则有时发光效率反而降低，所以优选为20以下，更优选为10以下。发光效率提高的原因尚未阐明，认为是因为如果上述DT/DB比高，则通过大粒径化而减少了对发光无益的晶界面积，或者通过随着生长而大粒径化减少了结晶缺陷。结晶缺陷减少的原因也尚未阐明，认为可能是因为包含缺陷的粒子生长慢，缺陷少的粒子高速生长。另一方面，如果上述DT/DB比过高，则电流不夹隔晶界进行流动的通路在取向多晶氧化铝基板12侧变得过小。认为这会导致无法获得充分的电流通道，使得发光效率降低，但是详情尚未阐明。
但是，因为构成发光功能层14的柱状结构彼此间的界面的结晶性降低，所以发光效率降低，发光波长变化，发光波长可能变宽。因此，柱状结构的截面平均直径大比较理想。优选半导体单晶粒子在发光功能层14的最外表面的截面平均直径为0.3μm以上，更优选为3μm以上，进一步优选为20μm以上，特别优选为50μm以上，最优选为70μm以上。该截面平均直径大者因为发光效率升高，所以优选。因此，虽然该截面平均直径的上限没有特别限定，但为1000μm以下比较实际，更实际的是500μm以下，更为实际的是200μm以下。另外，为了制作具有这样的截面平均直径的半导体单晶粒子，使构成作为基板12的取向多晶氧化铝烧结体的氧化铝粒子在板表面的烧结粒径为0.3μm～1000μm较为理想，更理想的是3μm～1000μm，更为理想的是10μm～200μm，特别理想的是14μm～200μm。或者，考虑设置大粒径化层而使表面(与基板12相反的一侧表面)的半导体单晶粒子的截面平均直径大于背面(基板12侧的表面)的截面平均直径的情况下，优选使构成取向多晶烧结体的粒子在板表面的烧结粒径为10μm～100μm，更优选为14μm～70μm。
应予说明，可以如下所述地进行发光功能层14的截面平均直径的评价。为了测定成膜的发光功能层14的各层中半导体单晶粒子在表面侧及背面侧的截面平均直径，用扫描电子显微镜拍摄发光功能层14的截面图像。具体而言，将形成了发光功能层14的试样切断，用CP研磨机对与板表面垂直的面(截面)进行研磨后，用扫描电子显微镜对所希望的发光功能层14的表面侧和背面侧的界面附近进行观察。观测视野是构成该界面的发光功能层14的半导体单晶粒子存在10个～30个的范围。得到的图像的界面部分内各个半导体单晶粒子的内侧的线段的长度的平均值乘以1.5，以得到的值为半导体单晶粒子在表面侧或背面侧的截面平均直径。应予说明，可以通过热蚀刻、化学蚀刻实施使界面变得显著的处理，然后进行上述评价。缓冲层16的截面平均直径的评价也只要与上述同样地进行即可。
如上所述，优选从与构成发光功能层14的层中实际上发光的界面或层相比位于基板12侧的层及缓冲层16中选择的至少1层为大粒径化层。该大粒径化层，从提高发光效率的观点考虑，定义为大粒径化层的厚度T相对于构成与基板12相反的一侧表面的半导体单晶粒子在该表面的截面平均直径DT之比的纵横尺寸比T/DT优选较大，更优选为0.7以上，进一步优选为1.0以上，特别优选为3以上。在制成LED的情况下，从提高发光效率的观点考虑优选该纵横尺寸比。作为发光效率提高的原因，认为是通过使大粒径化层(例如缓冲层16)为高纵横尺寸比的粒子而使得设置在其上的层(例如发光功能层14)中的缺陷密度下降、及光的导出效率提高等，其详细原因尚未阐明。
构成发光功能层14及/或缓冲层16的各层优选由氮化镓系材料构成。例如可以在取向多晶氧化铝烧结体基板12上设置由未掺杂的氮化镓层形成的缓冲层16，进而生长n型氮化镓层和p型氮化镓层，也可以颠倒p型氮化镓层和n型氮化镓层的层叠顺序。作为p型氮化镓层中使用的p型掺杂物的优选例，可以举出选自铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、锌(Zn)和镉(Cd)中的1种以上。另外，作为n型氮化镓层中使用的n型掺杂物的优选例，可以举出选自硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)和氧(O)中的1种以上。另外，p型氮化镓层和/或n型氮化镓层可以包含与选自AlN和InN中的1种以上结晶混晶化的氮化镓，p型层和/或n型层可以在该混晶化的氮化镓中掺杂p型掺杂物或n型掺杂物。例如，可以通过在作为氮化镓和AlN的混晶的AlxGa1－xN中掺杂Mg而用作p型层，通过在AlxGa1－xN中掺杂Si而用作n型层。通过将氮化镓与AlN混晶化，能够使带隙变宽，发光波长移向高能量侧。另外，也可以将氮化镓与InN制成混晶，由此能够使带隙变窄，发光波长移向低能量侧。在p型氮化镓层和n型氮化镓层之间可以至少具有带隙比两层都小的活性层，该活性层包含GaN、或GaN与选自AlN和InN中的1种以上的混晶。活性层是与p型层和n型层形成双异质结的结构，薄薄地形成了该活性层的构成相当于作为p-n结的一个方式的量子阱结构的发光元件，能够进一步提高发光效率。另外，活性层也可以是带隙比两层中的任一层都小，包含GaN、或GaN与选自AlN和InN中的1种以上的混晶。通过这样的单异质结也能够进一步提高发光效率。氮化镓系缓冲层可以包含未掺杂的GaN、或者n型或p型掺杂的GaN，也可以是晶格常数接近的AlN、InN、或者GaN与选自AlN和InN中的1种以上结晶的混晶。
但是，发光功能层14及/或缓冲层16还可以由选自氮化镓(GaN)系材料、氧化锌(ZnO)系材料、氮化铝(AlN)系材料中的多个材料系构成。例如可以在取向多晶氧化铝烧结体基板12上设置由未掺杂的氮化镓层形成的缓冲层16，进而生长p型氮化镓层、n型氧化锌层，也可以颠倒p型氮化镓层和n型氧化锌层的层叠顺序。将n型氧化锌层形成在缓冲层上的情况下，缓冲层16的材质可以是由未掺杂或n型的氧化锌层构成的层。另外，可以在取向多晶氧化铝烧结体基板12上设置由未掺杂的氮化镓层形成的缓冲层16，进而生长n型氮化镓层、p型氧化锌层，也可以颠倒n型氮化镓层和p型氧化锌层的层叠顺序。将p型氧化锌层形成在缓冲层上的情况下，缓冲层16的材质可以是由未掺杂或p型的氧化锌层构成的层。作为p型氧化锌层中使用的p型掺杂物的优选例，可以举出选自氮(N)、磷(P)、砷(As)、碳(C)、锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、银(Ag)和铜(Cu)中的1种以上。另外，作为n型氧化锌层中使用的n型掺杂物的优选例，可以举出选自铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、硼(B)、氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)和硅(Si)中的1种以上。
发光功能层14及缓冲层16的制作方法没有特别限定，可以举出以下优选方法：MOCVD(有机金属气相生长法)、MBE(分子束外延法)、HVPE(卤化物气相生长法)、溅射等气相法、Na助熔剂法、氨热法、水热法、溶胶-凝胶法等液相法、利用粉末的固相生长的粉末法、以及这些方法的组合。例如使用MOCVD法制作包含氮化镓系材料的发光功能层14及缓冲层16的情况下，可以使至少包含镓(Ga)的有机金属气体(例如三甲基镓)和至少含氮(N)的气体(例如氨气)作为原料流到基板上，在氢气、氮气或包含这两者的气氛等中，于300～1200℃程度的温度范围，使其生长。该情况下，可以适当导入包含用于控制带隙的铟(In)、铝(Al)、作为n型和p型掺杂物的硅(Si)和镁(Mg)的有机金属气体(例如三甲基铟、三甲基铝、单硅烷、二硅烷、双环戊二烯基镁)，进行成膜。
将缓冲层16、发光功能层14的一部分或/及全部成膜的情况下，可以在取向氧化铝烧结体基板上制作晶种层后，使缓冲层16及发光功能层14成膜。晶种层、缓冲层及发光功能层的各成膜方法没有特别限定，只要能够促进与作为基板12的取向多晶氧化铝烧结体的结晶方位基本上一致地结晶生长即可。例如使用Na助熔剂法、氨热法等液相法制作包含氮化镓系材料的缓冲层及发光功能层的情况下，可以使用MOCVD法、MBE法、HVPE法、溅射法等气相生长法，在取向多晶氧化铝烧结体基板12上制作极薄的氮化镓的晶种后，通过液相法进行成膜。可以全部采用相同的成膜法进行，例如使用MOCVD法形成晶种、缓冲层16、发光功能层14的各层。应予说明，晶种层的材质不限定于氮化镓系材料，只要能够促进在其上形成的层与作为基板12的取向多晶氧化铝烧结体的结晶方位基本上一致地结晶生长即可。例如可以在使用MOCVD法、MBE法、HVPE法、溅射法等气相生长法制作极薄的氧化锌的晶种后，使用液相法、气相生长法、固相生长法等进行氧化锌系材料的成膜，也可以在包含氧化锌的晶种上进行氮化镓系材料的成膜。
根据本发明的特别优选的方式，可以如下所述地制造具备缓冲层的发光元件用复合基板。即，(1)作为基板12，准备取向多晶氧化铝烧结体，(2)在基板12上，采用MOCVD法形成包含氮化镓的晶种层，(3)在该晶种层上，采用Na助熔剂法，形成包含氮化镓的层作为缓冲层16，根据需要，(4)在缓冲层16上，形成由氮化镓系材料构成的发光功能层14。根据该顺序，能够制作高品质的氮化镓系发光元件用复合基板10。该方法的特征在于通过Na助熔剂法形成缓冲层。利用Na助熔剂法形成缓冲层16优选如下进行：在设置有晶种基板的坩埚中，填充包含金属Ga、金属Na和根据需要添加的掺杂物的熔液组合物，在氮气气氛中升温加压至830～910℃、3.5～4.5MPa，然后边保持温度和压力，边进行旋转。保持时间根据目标膜厚而不同，可以为10～20小时左右，或者20～100小时左右。另外，优选用磨石对像这样地通过Na助熔剂法得到的氮化镓结晶进行磨削，使板表面平坦，然后，通过使用金刚石研磨粒子进行研磨加工，将板表面平滑化而制成缓冲层16。
另外，根据本发明的其他优选方式，可以如下所述地制造具备缓冲层的发光元件用复合基板。即，(1)作为基板12，准备取向多晶氧化铝烧结体，(2)在基板12上，采用MOCVD法形成包含氮化镓的晶种层，(3)在该晶种层上，采用Na助熔剂法，形成包含氮化镓系材料的层作为缓冲层16，(4)在缓冲层16上，使用MOCVD法形成包含氮化镓系材料的p型层(n型层)，(5)在p型层(n型层)上，使用MBE法，形成包含氧化锌系材料的活性层，(6)在活性层上，使用水热法形成包含氧化锌系材料的n型层(p型层)。根据需要，可以省略上述工序中的一部分(例如工序(2)、(3)、(4)及/或(5))。根据该顺序，可以制作包含高品质的氮化镓系和氧化锌系的异质结的发光元件用复合基板10。应予说明，氮化镓系材料的成膜方法可以全部通过MOCVD法或Na助熔剂法来进行，氧化锌系材料的成膜方法也可以全部通过水热法、或MBE法、MOCVD法、溅射法等气相生长法来进行。
可以在发光功能层14上进一步设置电极层和/或荧光体层。由此能够以更接近发光元件的形态提供发光元件用复合材料，作为发光元件用复合材料的有用性变高。设置电极层的情况下，优选设置在发光功能层14上。电极层只要由公知的电极材料构成即可，从提高发光功能层所发出的光的导出效率考虑，优选为ITO等透明导电膜或晶格结构等的开口率高的金属电极。
发光功能层14能够释放紫外光的情况下，可以在电极层的外侧设置用于将紫外光转换成可见光的荧光体层。荧光体层只要是包含能够将紫外线转换成可见光的公知的荧光成分的层即可，没有特别限定。例如，优选如下构成，即，混合被紫外光激发而发蓝色光的荧光成分、被紫外光激发而发蓝色光～绿色光的荧光成分和被紫外光激发而发红色光的荧光成分，作为混合色得到白色光。作为这样的荧光成分的优选组合，可以举出(Ca，Sr)5(PO4)3Cl：Eu、BaMgAl10O17：Eu、和Mn、Y2O3S：Eu，优选使这些成分分散在有机硅树脂等树脂中，形成荧光体层。这样的荧光成分并不限定于上述列举的物质，还可以为其他紫外光激发荧光体，例如钇·铝·石榴石(YAG)、硅酸盐系荧光体、氮氧化物系荧光体等的组合。
另一方面，在发光功能层14能够释放蓝色光的情况下，可以在电极层的外侧设置用于将蓝色光转换成黄色光的荧光体层。荧光体层只要是包含能够将蓝色光转换成黄色光的公知的荧光成分的层即可，没有特别限定。例如也可以为与YAG等发出黄色光的荧光体的组合。由此，因为透过荧光体层的蓝色发光与从荧光体发出的黄色发光为互补色关系，所以能够制成伪白色光源。应予说明，荧光体层通过包括将蓝色转换成黄色的荧光成分和用于将紫外光转换成可见光的荧光成分二者，可以制成进行紫外光向可见光的变换和蓝色光向黄色光的变换二者的构成。
发光元件
使用上述本发明的发光元件用复合基板能够制作高品质的发光元件。使用本发明的复合基板的发光元件的结构、其制作方法没有特别限定，使用者只要对复合基板进行适当加工而制作发光元件即可。
(1)横向型结构的发光元件
使用本发明的复合基板，可以制作电流不仅在发光功能层14的法线方向流动、而且也在水平面方向流动的、所谓横向型结构的发光元件。图2中示出横向型结构的发光元件之一例。图2所示的发光元件20是使用复合基板10而制作的。具体而言，在复合基板10的发光功能层14的表面(图示例中为p型层14a的表面)设置透光性阳极电极24，根据需要，在透光性阳极电极24的一部分上设置阳极电极焊盘25。另一方面，在发光功能层14的其他部分，实施光刻工艺及蚀刻(优选反应性离子蚀刻(RIE))，使n型层14c部分露出，在该露出部分设置阴极电极22。由此，通过使用本发明的复合基板，仅实施简单的加工，就能够制造高性能的发光元件。如上所述，可以在复合基板10上预先设置电极层及/或荧光体层，这种情况下，可以通过更少的工序制造高性能的发光元件。
(2)纵型结构的发光元件
另外，使用本发明的复合基板，还可以制作电流在发光功能层14的法线方向流动的所谓纵型结构的发光元件。因为本发明的复合基板10将绝缘材料多晶氧化铝烧结体用作基板12，所以如果是原来的形态，则无法在基板12侧设置电极，无法构成纵型结构的发光元件。但是，只要在将复合基板10接合在安装基板上之后，除去基板12，就可以制作纵型结构的发光元件。图3中示出这样的纵型结构的发光元件之一例。图3所示的发光元件30是使用复合基板10而制作的。具体而言，预先根据需要在复合基板10的最外表面(图示例中为p型层14a的表面)设置阳极电极层32。接下来，将复合基板10的发光功能层14的最外表面的阳极电极层32接合在另外准备的基板36(以下称为安装基板36)上。然后，通过磨削加工、激光剥离、蚀刻等公知的方法，将基板12除去。最后，在将基板12除去而露出的缓冲层16(没有缓冲层16的情况下为发光功能层14)的表面设置阴极电极层34。应予说明，制成这样的结构的情况下，必须在缓冲层16中掺杂p型或n型的掺杂物等而使其具有导电性。这样能够得到在安装基板36上形成有发光功能层14的发光元件30。安装基板36的种类没有特别限定，安装基板36有导电性的情况下，也可以制成以安装基板36本身为电极的纵型结构的发光元件30。这种情况的安装基板36中，只要不影响向发光功能层14的扩散等，可以是掺杂有p型或n型的掺杂物的半导体材料，也可以为金属材料。另外，发光功能层14有可能随着发光而发热，但是，通过使用高温传导性的安装基板36，能够将发光功能层14及其周围温度保持在较低水平。
另外，通过制成厚的缓冲层，不使用安装基板也能够制造纵型结构的发光元件。具体而言，在将缓冲层16形成为可自立化水平(例如厚度20μm以上)的厚壁后，制作发光功能层14而制成复合基板。另外，可以根据需要在复合基板10的最外表面设置阳极电极层32。然后，通过磨削加工、激光剥离、蚀刻等公知的方法，将基板12除去。最后，在将基板12除去而露出的缓冲层16的表面设置阴极电极层34。应予说明，制成这样的结构的情况下，必须在缓冲层16中掺杂p型或n型的掺杂物等而使其具有导电性。这样能够得到形成有发光功能层14的自立的发光元件30。
特别优选缓冲层16为前述的大粒径化层。这种情况下，缓冲层16从提高发光效率的观点考虑，定义为缓冲层16的厚度T相对于构成发光功能层14侧的表面的半导体单晶粒子在该表面的截面平均直径DT之比的纵横尺寸比T/DT优选较大，更优选为0.7以上，进一步优选为1.0以上，特别优选为3以上。在制成LED的情况下，从提高发光效率的观点考虑优选该纵横尺寸比。作为发光效率提高的原因，认为是通过使缓冲层16为高纵横尺寸比的粒子而使得设置在其上的发光功能层14中的缺陷密度下降、及光的导出效率提高等，其详细原因尚未阐明。
如上所述，从提高发光效率的观点考虑，(1)在与活性层14b、p-n结界面等实际上发光的层或界面相比位于取向多晶氧化铝基板12侧的区域具有大粒径化层，构成该层的粒子在表面和背面的平均截面粒径之比为适当值，较为理想，(2)发光功能层14的最外表面的截面平均直径大，较为理想，(3)构成大粒径化层(例如缓冲层16)的粒子的纵横尺寸比大，较为理想。
实施例
通过以下的例子进一步具体地说明本发明。
例1
(1)c面取向氧化铝基板的制作
作为原料，准备板状氧化铝粉末(KINSEI MATEC株式会社制、等级00610)。相对于板状氧化铝粒子100重量份，混合粘合剂(聚乙烯醇缩丁醛：型号BM－2、积水化学工业株式会社制)7重量份、增塑剂(DOP：邻苯二甲酸二(2－乙基己基)酯、黑金化成株式会社制)3.5重量份、分散剂(RHEODOL SP－O30、花王株式会社制)2重量份、分散介质(2－乙基己醇)。分散介质的量调整成浆料粘度达到20000cP。用刮刀法将如上所述地制备的浆料在PET膜上成型为片材状，干燥后的厚度达到20μm。将得到的带切断成口径50.8mm(2英寸)的圆形后，层叠150张，载置在厚度10mm的Al板上，然后，进行真空包装。将该真空包装在85℃的温水中、以100kgf/cm2的压力进行静水压加压，得到圆盘状的成型体。
将得到的成型体配置在脱脂炉中，在600℃、10小时的条件下进行脱脂。使用石墨制的模具，通过热压，在氮气中、1600℃下4小时、表面压力为200kgf/cm2的条件下，对得到的脱脂体进行烧成。通过热等静压法(HIP)，在氩气中、1700℃下2小时、气压为1500kgf/cm2的条件下，对得到的烧结体进行再次烧成。
将由此得到的烧结体固定在陶瓷平台上，使用磨石，磨削至#2000，使板表面平坦。接下来，通过使用金刚石研磨粒子的研磨加工，将板表面平滑化，作为取向氧化铝基板得到口径50.8mm(2英寸)、厚度1mm的取向氧化铝烧结体。将研磨粒子的尺寸从3μm逐步减小至0.5μm，提高平坦性。加工后的平均粗糙度Ra为1nm。
(2)取向氧化铝基板的评价
(取向度的评价)
为了确认得到的取向氧化铝基板的取向度，通过XRD测定本实验例中作为测定对象的结晶面、即c面的取向度。使用XRD装置(株式会社理学制、RINT－TTR III)，对取向氧化铝基板的板表面照射X射线，在2θ＝20～70°的范围测定XRD图谱。通过下式算出c面取向度。结果本实验例中的c面取向度的值为97％。
(I0(hkl)，IS(hkl)分别表示ICDD No.461212以及试样的(hkl)面的衍射强度(积分值))
(烧结体粒子的粒径评价)
对于取向氧化铝基板的烧结体粒子，通过下述方法测定板表面的平均粒径。研磨得到的取向氧化铝基板的板表面，在1550℃下进行45分钟热蚀刻，然后，用扫描电子显微镜拍摄图像。如下确定视野范围，即，在得到的图像的对角线画直线时，任一直线均穿过10个～30个粒子，以能够画出上述直线的范围为视野范围。在得到的图像的对角线引出的2条直线中，对于直线穿过的全部粒子，求出各粒子内侧的线段长度的平均值，该平均值乘以1.5得到的值为板表面的平均粒径。结果，板表面的平均粒径为100μm。
(3)发光元件用基板的制作
(3a)晶种层的成膜
接下来，在加工后的取向氧化铝基板上，使用MOCVD法形成晶种层。具体而言，在530℃下使低温GaN层堆积40nm，然后，在1050℃下层叠厚度3μm的GaN膜，得到晶种基板。
(3b)利用Na助熔剂法成膜GaN缓冲层
将通过上述工序制作的晶种基板设置在内径80mm、高度45mm的圆筒平底氧化铝坩埚的底部，接下来，在手套箱内将熔液组合物填充到坩埚内。熔液组合物的组成如下所述。
·金属Ga：60g
·金属Na：60g
将该氧化铝坩埚放入耐热金属制容器，密闭后，设置在结晶生长炉的可旋转台上。在氮气气氛中升温加压至870℃、4.0MPa后，保持10小时，同时旋转熔液，从而边搅拌，边使氮化镓结晶生长为缓冲层。结晶生长结束后，用3小时缓慢冷却至室温，从结晶生长炉中取出生长容器。使用乙醇，除去残留在坩埚内的熔液组合物，回收生长了氮化镓结晶的试样。得到的试样在50.8mm(2英寸)的晶种基板的整面上生长氮化镓结晶，结晶的厚度大约为0.1mm。没有确认到裂纹。
将这样得到的取向氧化铝基板上的氮化镓结晶连同基板一起固定在陶瓷平台上，通过#600及#2000的磨石对氮化镓结晶的板表面进行磨削而使板表面平坦。接下来，使用金刚石研磨粒子进行研磨加工，将氮化镓结晶的板表面平滑化。此时，将研磨粒子的尺寸从3μm逐步减小至0.1μm，提高平坦性。氮化镓结晶板表面在加工后的平均粗糙度Ra为0.2nm。由此得到在取向氧化铝基板上形成了厚度约50μm的氮化镓结晶层的基板。应予说明，本例中，为了提高后述发光功能层的结晶性，形成了这样的氮化镓缓冲层，但是根据目标特性、用途，也可以省略缓冲层本身。另外，也可以为在氮化镓缓冲层中掺杂锗、硅、氧等而使其具有导电性的结构。
(3c)通过MOCVD法成膜发光功能层及截面平均直径的评价
使用MOCVD法，在基板上，于1050℃堆积3μm的n-GaN层作为n型层，该n-GaN层掺杂成Si原子浓度为5×1018/cm3。接下来，作为活性层，于750℃堆积多量子阱层。具体而言，将由InGaN形成的2.5nm的阱层5层、由GaN形成的10nm的势垒层6层交替层叠。接下来，作为p型层，于950℃堆积200nm的p-GaN层，该p-GaN层掺杂成Mg原子浓度为1×1019/cm3。然后，从MOCVD装置中取出，作为p型层的Mg离子的活化处理，在氮气气氛中于800℃进行10分钟热处理，得到发光元件用基板。
(发光功能层的截面平均直径的评价)
为了测定GaN单晶粒子在成膜的发光功能层最外表面的截面平均直径，用扫描电子显微镜拍摄发光功能层表面的图像。如下确定视野范围，即，在得到的图像的对角线画直线时，均穿过10个～30个柱状组织，以能够画出上述直线的范围为视野范围。在得到的图像的对角线引出2条直线，对于直线穿过的全部粒子，求出各粒子内侧的线段长度的平均值，该平均值乘以1.5得到的值为GaN单晶粒子在发光功能层最外表面的截面平均直径。结果，截面平均直径为大约100μm。应予说明，本例中，在表面的扫描显微镜像中能够清楚地判别出柱状组织的界面，但也可以通过热蚀刻、化学蚀刻实施使界面变得显著的处理，然后进行上述评价。
(4)横向型发光元件的制作和评价
在制作的发光元件用基板的发光功能层侧，采用光刻工艺和RIE法，将n型层的一部分露出。接下来，采用光刻工艺和真空蒸镀法，在n型层的露出部分，分别以15nm、70nm、12nm、60nm的厚度形成作为阴极电极的Ti/Al/Ni/Au膜图案。然后，为了改善欧姆接触特性，在氮气气氛中于700℃实施30秒热处理。进而，采用光刻工艺和真空蒸镀法，在p型层上，分别形成6nm、12nm的厚度的Ni/Au膜的图案来作为透光性阳极电极。然后，为了改善欧姆接触特性，在氮气气氛中于500℃实施30秒热处理。进而，采用光刻工艺和真空蒸镀法，在作为透光性阳极电极的Ni/Au膜的上表面的一部分区域内，将成为阳极电极焊盘的Ni/Au膜分别图案化为5nm、60nm的厚度。将这样得到的晶片切断，制成芯片，再安装到引线框上，得到横向型结构的发光元件。
(发光元件的评价)
在阴极电极和阳极电极间通电，进行I－V测定时，确认有整流性。另外，流过正向电流时，确认到发出波长450nm的光。
例2
(1)发光元件用基板的制作
(1a)利用Na助熔剂法在晶种基板上形成GaN缓冲层
与例1的(1)～(3)同样地制作在取向氧化铝基板上层叠有厚度3μm的GaN膜的晶种基板。使熔液组合物为下述组成，除此之外，与例1的(3b)同样地在该晶种基板上形成GaN缓冲层。
·金属Ga：60g
·金属Na：60g
·四氯化锗：1.85g
得到的试样在50.8mm(2英寸)的晶种基板的整面上生长掺杂锗的氮化镓结晶，结晶的厚度大约为0.1mm。没有确认到裂纹。然后，使用与例1(3b)相同的方法对试样进行加工，得到在取向氧化铝基板上形成了厚度约50μm的掺杂锗的氮化镓结晶层的基板。
(体积电阻率的评价)
使用霍尔效应测定装置，测定掺杂锗的氮化镓结晶层的面内体积电阻率。结果，体积电阻率为1×10－2Ω·cm。
(1b)通过MOCVD法成膜发光功能层及截面平均直径的评价
使用与例1的(3c)同样的方法，在基板上形成发光功能层，得到发光元件用基板。另外，使用与例1的(3c)相同的方法评价发光功能层的截面平均直径，结果，发光功能层的板表面的平均粒径为大约100μm。
(2)纵型发光元件的制作和评价
在本例中制作的发光元件用基板上，使用真空蒸镀法，在p型层上，作为反射性阳极电极层，层叠厚度200nm的Ag膜。然后，为了改善欧姆接触特性，在氮气气氛中于500℃实施30秒热处理。接下来，使用Sn－Ag焊料，将p型层上的作为反射性阳极电极层的Ag膜和另外准备的50.8mm(2英寸)厚度280μm的p型Si基板(安装基板)贴合在一起，于250℃回流焊60秒而接合。接下来，通过使用磨石的磨削加工除去取向氧化铝基板部，露出由掺杂锗的氮化镓构成的GaN缓冲层。接下来，使用光刻工艺和真空蒸镀法，在GaN缓冲层上，分别形成15nm、70nm、12nm、60nm厚度的作为阴极电极的Ti/Al/Ni/Au膜图案。阴极电极的图案为具有开口部以便光能够从没有形成电极的部位透出的形状。然后，为了改善欧姆接触特性，在氮气气氛中于700℃实施30秒热处理。将这样得到的晶片切断，制成芯片，再安装到引线框上，得到纵型结构的发光元件。
(发光元件的评价)
在阴极电极和阳极电极间通电，进行I－V测定时，确认有整流性。另外，流过正向电流时，确认发出波长450nm的光。
例3
(1)发光元件用基板的制作
(1a)通过MOCVD法成膜p型层
与例1的(1)～(3)同样地得到在取向氧化铝基板上形成了厚度约50μm的氮化镓结晶层的基板。接下来，使用MOCVD法，在基板上，作为p型层，于950℃堆积200nm的p-GaN层，该p-GaN层掺杂成Mg原子浓度为1×1019/cm3。然后，从MOCVD装置中取出，作为p型层的Mg离子的活化处理，在氮气气氛中于800℃进行10分钟热处理。
(1b)通过RS－MBE法和水热法将n型层成膜
(1b－1)通过RS－MBE法将晶种层成膜
通过RS－MBE(自由基源分子束生长)装置，在克努森池中对作为金属材料的锌(Zn)和铝(Al)进行照射，供给到p型层上。作为气体材料的氧(O)，是通过RF自由基发生装置，分别以O2气体为原料，以氧自由基的形式进行供应的。对于各种原料的纯度，Zn使用纯度为7N的原料，O2使用纯度为6N的原料。使用电阻加热加热器，将基板加热到700℃，一边控制各种气体源的助熔剂，使膜中的Al浓度为2×1018/cm3、Zn和O的原子浓度比为1：1，一边形成厚度20nm的包含掺杂有Al的n-ZnO的晶种层。
(1c－2)通过水热法将n型层成膜
将硝酸锌在纯水中溶解成0.1M，作为溶液A。接下来，准备1M的氨水，作为溶液B。接下来，将硫酸铝在纯水中溶解成0.1M，作为溶液C。按容积比为溶液A：溶液B：溶液C＝1：1：0.01混合并搅拌上述溶液，得到生长用水溶液。
将形成了晶种层的取向氧化铝基板悬吊并设置在1L的生长用水溶液中。接下来，将实施了防水加工的陶瓷制加热器和电磁式搅拌器设置在水溶液中，放入高压釜中，在270℃进行3小时的水热处理，在晶种层上析出ZnO层。将析出了ZnO层的取向氧化铝基板用纯水清洗，然后，在大气中于500℃进行退火处理，形成厚度大约3μm的掺杂了Al的n-ZnO层。试样中没有检测到气孔、裂纹，通过万用表确认了ZnO层的导电性。另外，使用与例1的(3c)相同的方法评价发光功能层的截面平均直径，结果，发光功能层的板表面的平均粒径为大约100μm。
(2)横向型发光元件的制作和评价
在本例中制作的发光元件用基板的发光功能层侧，使用光刻工艺和真空蒸镀法，在n型层上，分别形成15nm、70nm、12nm、60nm厚度的Ti/Al/Ni/Au膜图案，作为阴极电极。阴极电极的图案为具有开口部以便光能够从没有形成电极的部位透出的形状。然后，为了改善欧姆接触特性，在氮气气氛中于700℃实施30秒热处理。进而，采用光刻工艺和RIE法，使p型层的一部分露出。接下来，使用光刻工艺和真空蒸镀法，在p型层的露出部分，分别以5nm、100nm的厚度形成作为阳极电极的Ni/Au膜图案。然后，为了改善欧姆接触特性，在氮气气氛中于500℃实施30秒热处理。将这样得到的晶片切断，制成芯片，再安装到引线框上，得到横向型结构的发光元件。
(发光元件的评价)
在阳极电极和阴极电极间通电，进行I－V测定时，确认有整流性。另外，流过正向电流时，确认发出波长大约380nm的光。
例4
(1)发光元件用基板的制作
(1a)通过MOCVD法成膜p型层
与例1的(1)～(3)同样地得到在取向氧化铝基板上形成了厚度约50μm的氮化镓结晶层的基板。接下来，使用MOCVD法，在基板上，作为p型层，于950℃堆积200nm的p-GaN层，该p-GaN层掺杂成Mg原子浓度为1×1019/cm3。然后，从MOCVD装置中取出，作为p型层的Mg离子的活化处理，在氮气气氛中于800℃进行10分钟热处理。
(1b)通过RS－MBE法将活性层成膜
通过RS－MBE(自由基源分子束生长)装置，在克努森池中对作为金属材料的锌(Zn)、镉(Cd)进行照射，供给到p型层上。作为气体材料的氧(O)，是通过RF自由基发生装置，分别以O2气体为原料，以氧自由基的形式进行供应的。对于各种原料的纯度，Zn、Cd使用纯度为7N的原料，O2使用纯度为6N的原料。使用电阻加热加热器，将基板加热到700℃，一边按成为Cd0.2Zn0.8O层来控制各种气体源的助熔剂，一边将厚度1.5nm的活性层成膜。
(1c)通过RF磁控溅射法将n型层成膜
接下来，使用RF磁控溅射法，在活性层上，作为n型层，形成500nm的n－ZnO层。成膜使用添加了2重量份Al的ZnO靶，成膜条件为纯Ar气氛、压力0.5Pa、接通电力150W、成膜时间5分钟。另外，使用与例1的(3c)相同的方法评价发光功能层的截面平均直径，结果，发光功能层的板表面的平均粒径为大约100μm。
(2)横向型发光元件的制作和评价
在本例中制作的发光元件用基板的发光功能层侧，使用光刻工艺和真空蒸镀法，在n型层上，分别形成15nm、70nm、12nm、60nm厚度的Ti/Al/Ni/Au膜图案，作为阴极电极。阴极电极的图案为具有开口部以便光能够从没有形成电极的部位透出的形状。然后，为了改善欧姆接触特性，在氮气气氛中于700℃实施30秒热处理。进而，使用光刻工艺和RIE法，使p型层的一部分露出。接下来，使用光刻工艺和真空蒸镀法，在p型层的露出部分，分别以5nm、60nm的厚度形成作为阳极电极的Ni/Au膜图案。然后，为了改善欧姆接触特性，在氮气气氛中于500℃实施30秒热处理。将这样得到的晶片切断，制成芯片，再安装到引线框上，得到横向型结构的发光元件。
(发光元件的评价)
在阳极电极和阴极电极间通电，进行I－V测定时，确认有整流性。另外，流过正向电流时，确认到发出波长大约400nm的光。
例5
(1)c面取向氧化铝烧结体的制作
与例1的(1)同样地得到圆盘状的成型体。将得到的成型体配置在脱脂炉中，在600℃、10小时的条件下进行脱脂。使用石墨制的模具，通过热压，在氮气中、1700℃下4小时、表面压力为200kgf/cm2的条件下，对得到的脱脂体进行烧成。
将由此得到的烧结体固定在陶瓷平台上，使用磨石，磨削至#2000，使板表面平坦。接下来，通过使用金刚石研磨粒子的研磨加工，将板表面平滑化，作为取向氧化铝基板得到口径50.8mm(2英寸)、厚度1mm的取向氧化铝烧结体。将研磨粒子的尺寸从3μm逐步减小至0.5μm，提高平坦性。加工后的平均粗糙度Ra为4nm。另外，通过与例1相同的方法评价c面取向度和板表面的平均粒径时，c面取向度为99％，平均粒径为18μm。
(2)利用Na助熔剂法成膜GaN缓冲层
通过与例1的(3a)相同的方法，在取向氧化铝基板上层叠厚度3μm的GaN膜，制作晶种基板。使保持时间为20小时，除此之外，与例2(1a)同样地在该晶种基板上形成掺杂Ge的GaN膜。得到的试样在50.8mm(2英寸)的晶种基板的整面上生长掺杂Ge的氮化镓结晶，结晶的厚度大约为0.2mm。没有确认到裂纹。然后，使用与例1(3b)相同的方法对试样进行加工，得到在取向氧化铝基板上形成了厚度约50μm的由掺杂锗的氮化镓结晶形成的缓冲层的基板。氮化镓结晶板表面在加工后的平均粗糙度Ra为0.2nm。
(掺杂Ge的GaN缓冲层的截面EBSD测定)
将这样得到的试样切断，使与板表面垂直方向的面露出，使用CP研磨机(日本电子株式会社制、IB－09010CP)进行研磨后，通过电子背散射衍射装置(EBSD)(TSL Solutions制)实施GaN缓冲层的取向成像(反极图)。图5中示出取向成像图(反极图)。另外，图6中示出在板表面(表面)进行测定得到的取向成像图(反极图)，图7中示出将取向氧化铝基板和氮化镓结晶(缓冲层)的界面放大得到的晶粒图像。根据图5可知为氮化镓结晶在表面侧(与取向氧化铝基板相反的一侧)的粒径大于取向氧化铝基板侧的粒径的大粒径化层，氮化镓结晶的形状的截面图像为梯形、三角形等，并非完全的柱状。另外，可知存在随着厚膜化而粒径增大并生长至表面的粒子和没有生长至表面的粒子。图6显示构成氮化镓结晶的各粒子基本上是c面以法线方向取向。另外，根据图7可知，氮化镓结晶的粒子以构成作为基底的取向氧化铝基板的结晶粒子为起点进行生长。进行图5的生长行为的原因尚未阐明，但认为可能是因为如图8中示意性地表示的那样，生长以生长快的粒子覆盖生长慢的粒子的方式进行。因此，在构成氮化镓结晶的氮化镓粒子中，在表面侧露出的粒子没有夹隔晶界就连通到背面，但也包括在背面侧露出的粒子中的一部分在中途停止生长的情况。
接下来，通过扫描电子显微镜，对实施了CP研磨的GaN缓冲层的表面附近及背面附近进行观察。观测视野是构成缓冲层的GaN粒子存在10个～30个的范围。得到的图像的界面部分内各个GaN粒子的内侧的线段的长度的平均值乘以1.5，以得到的值为GaN单晶粒子在表面侧或背面侧的截面平均直径。结果，表面的截面平均直径约为50μm，背面的截面平均直径约为18μm。由此表面的截面平均直径比背面的截面平均直径大，该大粒径化层的表面的截面平均直径DT与背面的截面平均直径DB的DT/DB比约为2.8。另外，定义为上述大粒径化层的厚度T相对于构成与取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧表面的截面平均直径DT之比的纵横尺寸比T/DT约为1.0。应予说明，可以通过热蚀刻、化学蚀刻实施使界面变得显著的处理，然后进行上述评价。通过与例2的(1a)相同的方法测定体积电阻率时，体积电阻率为1×10－2Ω·cm。
(3)纵型发光元件的制作和评价
使用与例1的(3c)同样的方法，在形成了缓冲层的基板上形成发光功能层，得到发光元件用基板。另外，使用与例1的(3c)相同的方法评价发光功能层的截面平均直径，结果，发光功能层的板表面的平均粒径为大约50μm。另外，使用与例2(2)同样的方法，制作纵型结构的发光元件，进行I-V测定时，确认有整流性。另外，流过正向电流时，确认发出波长450nm的光。
为了参考，对与上述(1)和(2)同样地制作的缓冲层的表面侧进行磨削，准备厚度20μm的窒化镓缓冲层。此时单晶粒子在最外表面的截面平均直径约为35μm，表面的截面平均直径DT与背面的截面平均直径DB的DT/DB比为1.9，纵横尺寸比T/DT约为0.6。使用该试样，制作与上述相同的发光功能层，制成纵型的发光元件后，正向流过电流时，确认有整流性、发出波长450nm的光，发光亮度也一定程度提高，但与上述元件相比，发光亮度降低。
例6
(1)c面取向氧化铝烧结体的制作
作为原料，准备板状氧化铝粉末(KINSEI MATEC株式会社制、等级02025)、微细氧化铝粉末(大明化学工业株式会社制、等级TM－DAR)、和氧化镁粉末(宇部MATERIALS株式会社、等级500A)，混合板状氧化铝粉末5重量份、微细氧化铝粉末95重量份、氧化镁粉末0.025重量份，得到氧化铝原料。接下来，相对于氧化铝原料100重量份，混合粘合剂(聚乙烯醇缩丁醛：型号BM－2、积水化学工业株式会社制)8重量份、增塑剂(DOP：邻苯二甲酸二(2－乙基己基)酯、黑金化成株式会社制)4重量份、分散剂(RHEODOL SP－O30、花王株式会社制)2重量份、分散介质(二甲苯和1－丁醇按重量比1：1混合而得)。分散介质的量调整成浆料粘度达到20000cP。将如上所述地制备的浆料用刮刀法在PET膜上成型为片材状，干燥后的厚度达到100μm。将得到的带切断成口径50.8mm(2英寸)的圆形后，层叠30张，载置在厚度10mm的Al板上，然后，进行真空包装。将该真空包装在85℃的温水中、以100kgf/cm2的压力进行静水压加压，得到圆盘状的成型体。
将得到的成型体配置在脱脂炉中，在600℃、10小时的条件下进行脱脂。使用石墨制的模具，通过热压，在氮气中、1800℃下4小时、表面压力为200kgf/cm2的条件下，对得到的脱脂体进行烧成。
将由此得到的烧结体固定在陶瓷平台上，使用磨石，磨削至#2000，使板表面平坦。接下来，通过使用金刚石研磨粒子的研磨加工，将板表面平滑化，作为取向氧化铝基板得到口径50.8mm(2英寸)、厚度1mm的取向氧化铝烧结体。将研磨粒子的尺寸从3μm逐步减小至0.5μm，提高平坦性。加工后的平均粗糙度Ra为4nm。另外，通过与例1相同的方法评价c面取向度和板表面的平均粒径时，c面取向度为96％，平均粒径为大约20μm。
(2)利用Na助熔剂法成膜GaN缓冲层
与例1的(3a)同样地在取向氧化铝基板上层叠厚度3μm的GaN膜，制作晶种基板。使保持时间为40小时，除此之外，与例2的(1a)同样地在该晶种基板上形成掺杂Ge的GaN膜。得到的试样在50.8mm(2英寸)的晶种基板的整面上生长掺杂Ge的氮化镓结晶，结晶的厚度大约为0.4mm。没有确认到裂纹。
然后，使用与例1的(3b)相同的方法对试样进行加工，得到在取向氧化铝基板上形成了厚度约260μm的由掺杂锗的氮化镓结晶形成的缓冲层的基板。氮化镓结晶板表面在加工后的平均粗糙度Ra为0.2nm。
(掺杂Ge的GaN缓冲层的截面EBSD测定)
接下来，使用与例5相同的方法，实施GaN缓冲层的截面的取向成像(反极图)，结果发现是氮化镓结晶在表面侧(与取向氧化铝基板相反的一侧)的粒径大于取向氧化铝基板侧的粒径的大粒径化层，氮化镓结晶的形状的截面图像为梯形、三角形等，并非完全的柱状。另外，发现存在随着厚膜化而粒径增大并生长至表面的粒子和生长没有进行至表面的粒子。这样的行为原因尚未阐明，但认为可能是如图8所示，生长以生长快的粒子覆盖生长慢的粒子的方式进行的结果。因此，构成大粒径化层的氮化镓粒子中，在表面侧(与取向氧化铝基板相反的一侧)露出的粒子不夹隔晶界就连通到背面，但也包括在背面侧(取向氧化铝基板侧)露出的粒子的一部分中途停止生长的情况。
接下来，通过与例5同样的方法对GaN缓冲层的表面附近及背面附近进行观察。结果，表面的截面平均直径约为220μm，背面的截面平均直径约为20μm。由此，表面的截面平均直径大于背面的截面平均直径，该大粒径化层的表面的截面平均直径DT与背面的截面平均直径DB的DT/DB比大约为11.0。另外，定义为上述大粒径化层的厚度T相对于构成与取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧表面的截面平均直径DT之比的纵横尺寸比T/DT约为1.2。应予说明，可以通过热蚀刻、化学蚀刻实施使界面变得显著的处理，然后进行上述评价。通过与例2的(1a)相同的方法测定体积电阻率时，体积电阻率为1×10－2Ω·cm。
(3)纵型发光元件的制作和评价
使用与例1的(3c)同样的方法，在形成了缓冲层的基板上形成发光功能层，得到发光元件用基板。另外，使用与例1的(3c)相同的方法评价发光功能层的截面平均直径，结果，发光功能层的板表面的平均粒径为大约220μm。另外，使用与例2(2)同样的方法，制作纵型结构的发光元件，进行I-V测定时，确认有整流性。另外，流过正向电流时，确认到发出波长450nm的光。然而，虽然发光亮度一定程度提高，但比例5弱。
例7
(1)c面取向氧化铝烧结体的制作
使热压时的烧成温度为1750℃，除此之外，与例6同样地制作c面取向氧化铝基板。将得到的烧结体固定在陶瓷平台上，使用磨石，磨削至#2000，使板表面平坦。接下来，通过使用金刚石研磨粒子的研磨加工，将板表面平滑化，作为取向氧化铝基板得到口径50.8mm(2英寸)、厚度1mm的取向氧化铝烧结体。将研磨粒子的尺寸从3μm逐步减小至0.5μm，提高平坦性。加工后的平均粗糙度Ra为4nm。另外，通过与例1相同的方法评价c面取向度和板表面的平均粒径时，c面取向度为96％，平均粒径为14μm。
(2)利用Na助熔剂法成膜GaN缓冲层
与例1的(3a)同样地在取向氧化铝基板上层叠厚度3μm的GaN膜，制作晶种基板。使保持时间为30小时，除此之外，与例2的(1a)同样地在该晶种基板上形成掺杂Ge的GaN膜。得到的试样在50.8mm(2英寸)的晶种基板的整面上生长掺杂Ge的氮化镓结晶，结晶的厚度大约为0.3mm。没有确认到裂纹。
然后，使用与例1(3b)相同的方法对试样进行加工，得到在取向氧化铝基板上形成了厚度约90μm的由掺杂锗的氮化镓结晶形成的缓冲层的基板(例7－1)。氮化镓结晶板表面在加工后的平均粗糙度Ra为0.2nm。
另外，与上述同样地制作掺杂Ge的氮化镓结晶，使用#600和#2000的磨石对其板表面(表面)进行磨削，分别制作由氮化镓结晶形成的缓冲层的厚度为70、50、30、20μm的试样(例7－2～例7－5)，通过使用金刚石研磨粒子进行研磨加工，将板表面平滑化。各试样在加工后表面的平均粗糙度Ra均为0.2nm。
(掺杂Ge的GaN缓冲层的截面EBSD测定)
接下来，使用与例5及例6相同的方法，实施各试样的GaN缓冲层的截面的取向成像(反极图)，结果发现都是氮化镓结晶在表面侧(与取向氧化铝基板相反的一侧)的粒径大于取向氧化铝基板侧的粒径的大粒径化层，氮化镓结晶的形状的截面图像为梯形、三角形等，并非完全的柱状。另外，发现存在随着厚膜化而粒径增大并生长至表面的粒子和生长没有进行至表面的粒子。这样的行为原因尚未阐明，但认为可能是如图8所示，生长以生长快的粒子覆盖生长慢的粒子的方式进行的结果。因此，构成大粒径化层的氮化镓粒子中，在表面侧(与取向氧化铝基板相反的一侧)露出的粒子不夹隔晶界就连通到背面，但也包括在背面侧(取向氧化铝基板侧)露出的粒子的一部分中途停止生长的情况。
接下来，通过与例5及6同样的方法对GaN缓冲层的表面附近及背面附近进行观察。缓冲层的厚度和表面的截面平均直径(DT)、背面的截面平均直径(DB)、及该大粒径化层的表面的截面平均直径DT相对于背面的截面平均直径DB的DT/DB比、及定义为上述大粒径化层的厚度T相对于构成与取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧表面的截面平均直径DT之比的纵横尺寸比T/DT如表1所示。另外，通过与例2的(1a)同样的方法对体积电阻率进行测定时，任一试样的体积电阻率均为1×10－2Ω·cm。
【表1】
(3)纵型发光元件的制作和评价
使用与例1的(3c)同样的方法，在基板上形成发光功能层，得到发光元件用基板。使用与例1的(3c)相同的方法评价发光功能层的截面平均直径，结果示于表1。另外，使用与例2(2)同样的方法制作纵型结构的发光元件，结果，通过I－V测定确认任一试样均有整流性，通过正向通电确认到发出波长450nm的光。发光亮度均一定程度提高，但为例7－1＞例7－2＞例7－3＞例7－4＞例7－5的关系。
例8
(1)c面取向氧化铝烧结体的制作
作为原料，准备板状氧化铝粉末(KINSEI MATEC株式会社制、等级02025)、微细氧化铝粉末(大明化学工业株式会社制、等级TM－DAR)、氟化铝(关东化学制)、以及氧化镁粉末(宇部MATERIALS株式会社、等级500A)，混合板状氧化铝粉末5重量份、微细氧化铝粉末95重量份、氟化铝粉末0.05重量份、氧化镁粉末0.025重量份，得到氧化铝原料。接下来，相对于氧化铝原料100重量份，混合粘合剂(聚乙烯醇缩丁醛：型号BM－2、积水化学工业株式会社制)8重量份、增塑剂(DOP：邻苯二甲酸二(2－乙基己基)酯、黑金化成株式会社制)4重量份、分散剂(RHEODOL SP－O30、花王株式会社制)2重量份、分散介质(二甲苯和1－丁醇按重量比1：1混合而得)。分散介质的量调整成浆料粘度达到20000cP。将如上所述地制备的浆料用刮刀法在PET膜上成型为片材状，干燥后的厚度达到100μm。将得到的带切断成口径50.8mm(2英寸)的圆形后，层叠30张，载置在厚度10mm的Al板上，然后，进行真空包装。将该真空包装在85℃的温水中、以100kgf/cm2的压力进行静水压加压，得到圆盘状的成型体。
将得到的成型体配置在脱脂炉中，在600℃、10小时的条件下进行脱脂。使用石墨制的模具，通过热压，在氮气中、1800℃下4小时、表面压力为200kgf/cm2的条件下，对得到的脱脂体进行烧成。
将由此得到的烧结体固定在陶瓷平台上，使用磨石，磨削至#2000，使板表面平坦。接下来，通过使用金刚石研磨粒子的研磨加工，将板表面平滑化，作为取向氧化铝基板得到口径50.8mm(2英寸)、厚度1mm的取向氧化铝烧结体。将研磨粒子的尺寸从3μm逐步减小至0.5μm，提高平坦性。加工后的平均粗糙度Ra为4nm。另外，通过与例1相同的方法评价c面取向度和板表面的平均粒径时，c面取向度为92％，平均粒径为大约64μm。
(2)利用Na助熔剂法成膜GaN缓冲层
与例1的(3a)同样地在取向氧化铝基板上层叠厚度3μm的GaN膜，制作晶种基板。使保持时间为30小时，除此之外，与例2的(1a)同样地在该晶种基板上形成掺杂Ge的GaN膜。得到的试样在50.8mm(2英寸)的晶种基板的整面上生长掺杂Ge的氮化镓结晶，结晶的厚度大约为0.3mm。没有确认到裂纹。
然后，使用与例1(3b)相同的方法对试样进行加工，得到在取向氧化铝基板上形成了厚度约90μm的由掺杂锗的氮化镓结晶形成的缓冲层的基板。氮化镓结晶板表面在加工后的平均粗糙度Ra为0.2nm。
(掺杂Ge的GaN缓冲层的截面EBSD测定)
接下来，使用与例5～例7相同的方法，实施各试样的GaN缓冲层的截面的取向成像(反极图)，结果发现都是氮化镓结晶在表面侧(与取向氧化铝基板相反的一侧)的粒径大于取向氧化铝基板侧的粒径的大粒径化层，氮化镓结晶的形状的截面图像为梯形、三角形等，并非完全的柱状。另外，发现存在随着厚膜化而粒径增大并生长至表面的粒子和生长没有进行至表面的粒子。这样的行为原因尚未阐明，但认为可能是如图8所示，生长以生长快的粒子覆盖生长慢的粒子的方式进行的结果。因此，构成大粒径化层的氮化镓粒子中，在表面侧(与取向氧化铝基板相反的一侧)露出的粒子不夹隔晶界就连通到背面，但也包括在背面侧(取向氧化铝基板侧)露出的粒子的一部分中途停止生长的情况。
接下来，通过与例5～7同样的方法对GaN缓冲层的表面附近及背面附近进行观察。结果，表面的截面平均直径约为80μm，背面的截面平均直径约为64μm。由此，表面的截面平均直径大于背面的截面平均直径，该大粒径化层的表面的截面平均直径DT与背面的截面平均直径DB的DT/DB比大约为1.3。另外，定义为上述大粒径化层的厚度T相对于构成与取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧表面的截面平均直径DT之比的纵横尺寸比T/DT约为1.1。应予说明，可以通过热蚀刻、化学蚀刻实施使界面变得显著的处理，然后进行上述评价。通过与例2的(1a)相同的方法测定体积电阻率时，体积电阻率为1×10－2Ω·cm。
(3)纵型发光元件的制作和评价
使用与例1的(3c)同样的方法，在基板上形成发光功能层，得到发光元件用基板。另外，使用与例1的(3c)相同的方法评价发光功能层的截面平均直径，结果，发光功能层的板表面的平均粒径为大约80μm。另外，使用与例2(2)同样的方法，制作纵型结构的发光元件，进行I-V测定时，确认有整流性。另外，流过正向电流时，确认到发出波长450nm的光。
例9
(1)c面取向氧化铝烧结体的制作
使氟化铝粉末的量为0.02重量份，除此之外，与例8同样地制作c面取向氧化铝基板。将由此得到的烧结体固定在陶瓷平台上，使用磨石，磨削至#2000，使板表面平坦。接下来，通过使用金刚石研磨粒子的研磨加工，将板表面平滑化，作为取向氧化铝基板得到口径50.8mm(2英寸)、厚度1mm的取向氧化铝烧结体。将研磨粒子的尺寸从3μm逐步减小至0.5μm，提高平坦性。加工后的平均粗糙度Ra为4nm。另外，通过与例1相同的方法评价c面取向度和板表面的平均粒径时，c面取向度为94％，平均粒径为41μm。
(2)通过Na助熔剂法成膜GaN缓冲层和制作纵型发光元件
与例1的(3a)同样地在取向氧化铝基板上层叠厚度3μm的GaN膜，制作晶种基板。使保持时间为30小时，除此之外，与例2的(1a)同样地在该晶种基板上形成掺杂锗的GaN膜。得到的试样在50.8mm(2英寸)的晶种基板的整面上生长掺杂Ge的氮化镓结晶，结晶的厚度大约为0.3mm。没有确认到裂纹。
然后，使用与例1(3b)相同的方法对试样进行加工，得到在取向氧化铝基板上形成了厚度约140μm的由掺杂锗的氮化镓结晶形成的缓冲层的基板。氮化镓结晶板表面在加工后的平均粗糙度Ra为0.2nm。
接下来，使用与例1的(3c)同样的方法，得到发光元件用基板。另外，使用与例1的(3c)相同的方法评价发光功能层的截面平均直径，结果，发光功能层的板表面的平均粒径为大约81μm。
在由此得到的发光元件用基板上，使用真空蒸镀法，在p型层上，作为反射性阳极电极层，层叠厚度200nm的Ag膜。然后，为了改善欧姆接触特性，在氮气气氛中于500℃实施30秒热处理。接下来，使用Sn－Ag焊料，将p型层上的作为反射性阳极电极层的Ag膜和另外准备的50.8mm(2英寸)厚度280μm的p型Si基板(安装基板)贴合在一起，于250℃回流焊60秒而接合。接下来，通过使用磨石的磨削加工除去取向氧化铝基板部，露出GaN缓冲层。进而，通过大约80μm的磨削加工将GaN缓冲层薄壁化，使缓冲层的厚度为60μm。用#600及#2000的磨石对露出的缓冲层进行磨削，使板表面平坦。接下来，使用金刚石研磨粒子进行研磨加工，将缓冲层的板表面平滑化。此时，将研磨粒子的尺寸从3μm逐步减小至0.1μm，提高平坦性。GaN缓冲层的板表面在加工后的平均粗糙度Ra为0.2nm。接下来，使用光刻工艺和真空蒸镀法，在GaN缓冲层上，分别形成15nm、70nm、12nm、60nm厚度的作为阴极电极的Ti/Al/Ni/Au膜图案。阴极电极的图案为具有开口部以便光能够从没有形成电极的部位透出的形状。然后，为了改善欧姆接触特性，在氮气气氛中于700℃实施30秒热处理。将这样得到的晶片切断，制成芯片，再安装到引线框上，得到纵型结构的发光元件。
(掺杂Ge的GaN缓冲层的截面EBSD测定)
将通过与上述相同的方法另外制作的纵型发光元件切断，使与板表面垂直方向的面露出，使用CP研磨机(日本电子株式会社制、IB－09010CP)进行研磨后，通过电子背散射衍射装置(EBSD)(TSL Solutions制)实施GaN缓冲层的取向成像(反极图)。结果，发现GaN缓冲层是发光功能层侧(表面侧)的粒径大的大粒径化层，氮化镓结晶的形状的截面图像为梯形、三角形等，并非完全的柱状。另外，发现存在随着厚膜化而粒径增大并生长至表面的粒子和生长没有进行至表面的粒子。这样的行为原因尚未阐明，但认为可能是如图8所示，生长以生长快的粒子覆盖生长慢的粒子的方式进行的结果。因此，在构成大粒径化层的氮化镓粒子中，在发光功能层侧(表面侧)的界面露出的粒子没有夹隔晶界地连通到背面，但也包括在阴极电极侧(背面侧)露出的粒子中的一部分在中途停止生长的情况。
接下来，通过与例5～8同样的方法对GaN缓冲层的形成发光功能层的表面附近及形成阴极电极的背面附近进行观察。结果，表面的截面平均直径约为81μm，背面的截面平均直径约为61μm。由此，表面的截面平均直径大于背面的截面平均直径，该大粒径化层的表面的截面平均直径DT与背面的截面平均直径DB的DT/DB比大约为1.3。另外，定义为上述大粒径化层的厚度T相对于构成与取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧表面的截面平均直径DT之比的纵横尺寸比T/DT约为0.7。应予说明，可以通过热蚀刻、化学蚀刻实施使界面变得显著的处理，然后进行上述评价。
(3)纵型发光元件的评价
使用与例2(2)同样的方法，进行I-V测定时，确认有整流性。另外，流过正向电流时，确认发出波长450nm的光。然而，虽然发光亮度一定程度提高，但比例8弱。
例10
(1)c面取向氧化铝烧结体的制作
作为原料，准备板状氧化铝粉末(KINSEI MATEC株式会社制、等级10030)、微细氧化铝粉末(大明化学工业株式会社制、等级TM－DAR)、和氧化镁粉末(宇部MATERIALS株式会社、等级500A)，混合板状氧化铝粉末5重量份、微细氧化铝粉末95重量份、氧化镁粉末0.025重量份，得到氧化铝原料。接下来，相对于氧化铝原料100重量份，混合粘合剂(聚乙烯醇缩丁醛：型号BM－2、积水化学工业株式会社制)8重量份、增塑剂(DOP：邻苯二甲酸二(2－乙基己基)酯、黑金化成株式会社制)4重量份、分散剂(RHEODOL SP－O30、花王株式会社制)2重量份、分散介质(二甲苯和1－丁醇按重量比1：1混合而得)。分散介质的量调整成浆料粘度达到20000cP。将如上所述地制备的浆料用刮刀法在PET膜上成型为片材状，干燥后的厚度达到100μm。将得到的带切断成口径50.8mm(2英寸)的圆形后，层叠30张，载置在厚度10mm的Al板上，然后，进行真空包装。将该真空包装在85℃的温水中、以100kgf/cm2的压力进行静水压加压，得到圆盘状的成型体。
将得到的成型体配置在脱脂炉中，在600℃、10小时的条件下进行脱脂。使用石墨制的模具，通过热压，在氮气中、1800℃下4小时、表面压力为200kgf/cm2的条件下，对得到的脱脂体进行烧成。
将由此得到的烧结体固定在陶瓷平台上，使用磨石，磨削至#2000，使板表面平坦。接下来，通过使用金刚石研磨粒子的研磨加工，将板表面平滑化，作为取向氧化铝基板得到口径50.8mm(2英寸)、厚度1mm的取向氧化铝烧结体。将研磨粒子的尺寸从3μm逐步减小至0.5μm，提高平坦性。加工后的平均粗糙度Ra为4nm。另外，通过与例1相同的方法评价c面取向度和板表面的平均粒径时，c面取向度为99％，平均粒径为大约24μm。
(2)通过Na助熔剂法成膜GaN缓冲层和制作纵型发光元件
与例1的(3a)同样地在取向氧化铝基板上层叠厚度3μm的GaN膜，制作晶种基板。使保持时间为30小时，除此之外，与例2的(1a)同样地在该晶种基板上形成掺杂锗的GaN膜。得到的试样在50.8mm(2英寸)的晶种基板的整面上生长掺杂Ge的氮化镓结晶，结晶的厚度大约为0.3mm。没有确认到裂纹。
然后，使用与例1(3b)相同的方法对试样进行加工，得到在取向氧化铝基板上形成了厚度约130μm的由掺杂锗的氮化镓结晶形成的缓冲层的基板。氮化镓结晶板表面在加工后的平均粗糙度Ra为0.2nm。
接下来，使用与例1的(3c)同样的方法，得到发光元件用基板。另外，使用与例1的(3c)相同的方法评价发光功能层的截面平均直径，结果，发光功能层的板表面的平均粒径为大约75μm。
在由此得到的发光元件用基板上，使用真空蒸镀法，在p型层上，作为反射性阳极电极层，层叠厚度200nm的Ag膜。然后，为了改善欧姆接触特性，在氮气气氛中于500℃实施30秒热处理。接下来，使用Sn－Ag焊料，将p型层上的作为反射性阳极电极层的Ag膜和另外准备的50.8mm(2英寸)厚度280μm的p型Si基板(安装基板)贴合在一起，于250℃回流焊60秒而接合。接下来，通过使用磨石的磨削加工除去取向氧化铝基板部，露出GaN缓冲层。进而，通过大约90μm的磨削加工将GaN缓冲层薄壁化，使缓冲层的厚度为40μm。用#600及#2000的磨石对露出的缓冲层进行磨削，使板表面平坦。接下来，使用金刚石研磨粒子进行研磨加工，将缓冲层的板表面平滑化。此时，将研磨粒子的尺寸从3μm逐步减小至0.1μm，提高平坦性。GaN缓冲层的板表面在加工后的平均粗糙度Ra为0.2nm。接下来，使用光刻工艺和真空蒸镀法，在GaN缓冲层上，分别形成15nm、70nm、12nm、60nm厚度的作为阴极电极的Ti/Al/Ni/Au膜图案。阴极电极的图案为具有开口部以便光能够从没有形成电极的部位透出的形状。然后，为了改善欧姆接触特性，在氮气气氛中于700℃实施30秒热处理。将这样得到的晶片切断，制成芯片，再安装到引线框上，得到纵型结构的发光元件。
(掺杂Ge的GaN缓冲层的截面EBSD测定)
将通过与上述相同的方法另外制作的纵型发光元件切断，使与板表面垂直方向的面露出，使用CP研磨机(日本电子株式会社制、IB－09010CP)进行研磨后，通过电子背散射衍射装置(EBSD)(TSL Solutions制)实施GaN缓冲层的取向成像(反极图)。结果，发现GaN缓冲层是发光功能层侧(表面侧)的粒径大的大粒径化层，氮化镓结晶的形状的截面图像为梯形、三角形等，并非完全的柱状。另外，发现存在随着厚膜化而粒径增大并生长至表面的粒子和生长没有进行至表面的粒子。这样的行为原因尚未阐明，但认为可能是如图8所示，生长以生长快的粒子覆盖生长慢的粒子的方式进行的结果。因此，在构成大粒径化层的氮化镓粒子中，在发光功能层侧(表面侧)的界面露出的粒子没有夹隔晶界地连通到背面，但也包括在阴极电极侧(背面侧)露出的粒子中的一部分在中途停止生长的情况。
接下来，通过与例5～9同样的方法对GaN缓冲层的形成发光功能层的表面附近及形成阴极电极的背面附近进行观察。结果，表面的截面平均直径约为75μm，背面的截面平均直径约为60μm。由此，表面的截面平均直径大于背面的截面平均直径，该大粒径化层的表面的截面平均直径DT与背面的截面平均直径DB的DT/DB比大约为1.3。另外，定义为上述大粒径化层的厚度T相对于构成与取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧表面的截面平均直径DT之比的纵横尺寸比T/DT约为0.5。应予说明，可以通过热蚀刻、化学蚀刻实施使界面变得显著的处理，然后进行上述评价。
(3)纵型发光元件的评价
使用与例2(2)同样的方法，进行I-V测定时，确认有整流性。另外，流过正向电流时，确认到发出波长450nm的光。然而，虽然发光亮度一定程度提高，但比例9弱。

Claims (37)

1.一种发光元件用复合基板，所述发光元件用复合基板包括取向多晶氧化铝烧结体基板和发光功能层，所述取向多晶氧化铝烧结体基板由取向多晶氧化铝烧结体构成，所述发光功能层形成在所述取向多晶氧化铝烧结体基板上，并且具有二层以上在基板的大致法线方向具有单晶结构的、由多个半导体单晶粒子构成的层，
构成所述发光功能层的表面的所述半导体单晶粒子不夹隔晶界地连通到所述发光功能层的所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧的表面，
在构成所述发光功能层的层中相比实际上发光的界面或层位于所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧的层是大粒径化层，构成该大粒径化层的半导体单晶粒子的截面平均直径从所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧向与所述取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧增大，
所述大粒径化层的DT/DB比大于1.0，所述DT/DB比是构成所述大粒径化层的与所述取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧表面的半导体单晶粒子在该表面的截面平均直径DT相对于构成所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧的表面的半导体单晶粒子在该表面的截面平均直径DB的比值，
或者，所述发光元件用复合基板包括所述取向多晶氧化铝烧结体基板和所述发光功能层，并在所述发光功能层和所述取向多晶氧化铝烧结体基板之间包括缓冲层，
构成所述发光功能层的表面的所述半导体单晶粒子不夹隔晶界地连通到所述发光功能层的所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧的表面及/或所述缓冲层的所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧的表面，
选自所述缓冲层及在构成所述发光功能层的层中相比实际上发光的界面或层位于所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧的层中的至少1层是大粒径化层，构成该大粒径化层的半导体单晶粒子的截面平均直径从所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧向与所述取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧增大，
所述大粒径化层的DT/DB比大于1.0，所述DT/DB比是构成所述大粒径化层的与所述取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧表面的半导体单晶粒子在该表面的截面平均直径DT相对于构成所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧的表面的半导体单晶粒子在该表面的截面平均直径DB的比值。
2.根据权利要求1所述的发光元件用复合基板，其中，所述半导体单晶粒子在所述发光功能层最外表面的截面平均直径为0.3μm以上。
3.根据权利要求2所述的发光元件用复合基板，其中，所述截面平均直径为3μm以上。
4.根据权利要求2所述的发光元件用复合基板，其中，所述截面平均直径为20μm以上。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，构成所述取向多晶氧化铝烧结体的氧化铝粒子在板表面的平均粒径为0.3～1000μm。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述发光功能层及/或所述缓冲层的各层具有与所述取向多晶氧化铝烧结体的结晶方位基本一致地生长而成的结构。
7.根据权利要求1～4中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，构成所述发光功能层的层包含选自掺杂有n型掺杂物的n型层、掺杂有p型掺杂物的p型层、及活性层中的至少二种以上。
8.根据权利要求1～4中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述发光功能层包含具有发光功能的p-n结及/或异质结及/或量子阱结。
9.根据权利要求1～4中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，构成所述发光功能层及/或所述缓冲层的各层由氮化镓系材料构成。
10.根据权利要求1～4中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述大粒径化层的DT/DB比为1.5以上。
11.根据权利要求1～4中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述大粒径化层的纵横尺寸比T/DT为0.7以上，所述纵横尺寸比T/DT被定义为所述大粒径化层的厚度T相对于构成与所述取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧表面的所述半导体单晶粒子在该表面的截面平均直径DT之比。
12.根据权利要求1～4中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述取向多晶氧化铝烧结体以c面取向。
13.根据权利要求1～4中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述取向多晶氧化铝烧结体具有50％以上的取向度。
14.根据权利要求1～4中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，在所述发光功能层上还包括电极层及/或荧光体层。
15.根据权利要求1～4中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述取向多晶氧化铝烧结体基板的尺寸为直径100mm以上。
16.根据权利要求1～4中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述取向多晶氧化铝烧结体具有透光性。
17.一种发光元件，是使用权利要求1～16中的任一项所述的发光元件用复合基板而制作的。
18.一种发光元件用复合基板的制造方法，是权利要求1～16中的任一项所述的发光元件用复合基板的制造方法，包括：
准备取向多晶氧化铝烧结体来作为基板的工序，
在所述基板上，使用MOCVD法形成包含氮化镓的晶种层的工序，
在所述晶种层上，使用Na助熔剂法形成包含氮化镓的层作为缓冲层的工序。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，还包括：
在所述缓冲层上形成由氮化镓系材料构成的发光功能层的工序。
20.一种发光元件用复合基板，所述发光元件用复合基板包括取向多晶氧化铝烧结体基板和发光功能层，所述取向多晶氧化铝烧结体基板由取向多晶氧化铝烧结体构成，所述发光功能层形成在所述取向多晶氧化铝烧结体基板上，并且具有二层以上在基板的大致法线方向具有单晶结构的、由多个半导体单晶粒子构成的层，
构成所述发光功能层的表面的所述半导体单晶粒子不夹隔晶界地连通到所述发光功能层的所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧的表面，
所述半导体单晶粒子在所述发光功能层最外表面的截面平均直径为20μm～1000μm，
或者，所述发光元件用复合基板包括所述取向多晶氧化铝烧结体基板和所述发光功能层，并在所述发光功能层和所述取向多晶氧化铝烧结体基板之间包括缓冲层，
构成所述发光功能层的表面的所述半导体单晶粒子不夹隔晶界地连通到所述发光功能层的所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧的表面及/或所述缓冲层的所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧的表面，
所述半导体单晶粒子在所述发光功能层最外表面的截面平均直径为20μm～1000μm。
21.根据权利要求20所述的发光元件用复合基板，其中，所述截面平均直径为50μm～500μm。
22.根据权利要求20所述的发光元件用复合基板，其中，构成所述取向多晶氧化铝烧结体的氧化铝粒子在板表面的平均粒径为0.3～1000μm。
23.根据权利要求20～22中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述发光功能层及/或所述缓冲层的各层具有与所述取向多晶氧化铝烧结体的结晶方位基本一致地生长而成的结构。
24.根据权利要求20～22中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，构成所述发光功能层的层包含选自掺杂有n型掺杂物的n型层、掺杂有p型掺杂物的p型层、及活性层中的至少二种以上。
25.根据权利要求20～22中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述发光功能层包含具有发光功能的p-n结及/或异质结及/或量子阱结。
26.根据权利要求20～22中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，构成所述发光功能层及/或所述缓冲层的各层由氮化镓系材料构成。
27.根据权利要求20～22中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，选自所述缓冲层及在构成所述发光功能层的层中相比实际上发光的界面或层位于所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧的层中的至少1层是大粒径化层，构成该大粒径化层的半导体单晶粒子的截面平均直径从所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧向与所述取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧增大。
28.根据权利要求27所述的发光元件用复合基板，其中，所述大粒径化层的DT/DB比大于1.0，所述DT/DB比是构成所述大粒径化层的与所述取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧表面的半导体单晶粒子在该表面的截面平均直径DT相对于构成所述取向多晶氧化铝烧结体基板侧的表面的半导体单晶粒子在该表面的截面平均直径DB的比值。
29.根据权利要求27所述的发光元件用复合基板，其中，所述大粒径化层的纵横尺寸比T/DT为0.7以上，所述纵横尺寸比T/DT被定义为所述大粒径化层的厚度T相对于构成与所述取向多晶氧化铝烧结体基板相反的一侧表面的所述半导体单晶粒子在该表面的截面平均直径DT之比。
30.根据权利要求20～22中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述取向多晶氧化铝烧结体以c面取向。
31.根据权利要求20～22中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述取向多晶氧化铝烧结体具有50％以上的取向度。
32.根据权利要求20～22中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，在所述发光功能层上还包括电极层及/或荧光体层。
33.根据权利要求20～22中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述取向多晶氧化铝烧结体基板的尺寸为直径100mm以上。
34.根据权利要求20～22中的任一项所述的发光元件用复合基板，其中，所述取向多晶氧化铝烧结体具有透光性。
35.一种发光元件，是使用权利要求20～34中的任一项所述的发光元件用复合基板而制作的。
36.一种发光元件用复合基板的制造方法，是权利要求20～34中的任一项所述的发光元件用复合基板的制造方法，包括：
准备取向多晶氧化铝烧结体来作为基板的工序，
在所述基板上，使用MOCVD法形成包含氮化镓的晶种层的工序，
在所述晶种层上，使用Na助熔剂法形成包含氮化镓的层作为缓冲层的工序。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，还包括：在所述缓冲层上形成由氮化镓系材料构成的发光功能层的工序。
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