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作為用于高壽命藍(lán)色LD (半導(dǎo)體激光器)、高亮度藍(lán)色LED (發(fā)光二極管)、高特性電子器件的GaN單晶晶片，通過hvpe (氫化物氣相)生長(zhǎng)法等進(jìn)行生長(zhǎng)制造出了變位低的自立型GaN單晶晶片。GaN單晶晶片生長(zhǎng)后不久通常為圓形，厚度、外徑有偏差。 另外，在外延器件工序中，不是剛剛生長(zhǎng)后晶片，而是通常為平坦的面、傳感器為了判斷放置在接頭上的均勻外徑、結(jié)晶方位，與結(jié)晶面平行加工的OF(定位平面)、為了識(shí)別表背面而實(shí)施了IF (索引平面)加工的晶圓和背面為梨皮狀(粗糙化面)的晶圓。因此，通常為了調(diào)整晶片形狀，使用NC (數(shù)控)加工機(jī)和仿形式的加工機(jī)進(jìn)行外徑倒角加工，此外，為了得到平坦的面，還進(jìn)行磨削研磨進(jìn)行蝕刻研磨加工。
作為加工后的清洗，進(jìn)行以除去重金屬為目的的酸清洗。一般來說是半導(dǎo)體晶片的清洗時(shí)，以除去表面上顆粒為目的進(jìn)行堿清洗，GaN單晶晶片在這種情況下，n面被堿液蝕刻，引起表面粗糙，因此避免使用。但是，傳統(tǒng)的清洗方法不能使用堿清洗，因此不能說顆粒去除能力充分，存在難以得到清潔的GaN單晶晶片表面的問題。在GaN單晶晶片中，GaN單晶晶片的Ga表面的顆粒被去除，但是N表面的粗糙度很大，并且不能使用堿清潔。本發(fā)明提供了一種GaN單晶晶片的清潔方法，該GaN單晶晶片具有足夠的顆粒去除能力，并規(guī)定了堿性化學(xué)品的種類、濃度和清潔條件，以防止表面粗糙化，本發(fā)明還提供了一種GaN單晶晶片的制造方法。?
在用于清潔GaN單晶晶片的方法中，在用有機(jī)堿基清潔液清潔GaN單晶晶片的表面之后，用有機(jī)溶劑清潔GaN單晶晶片的表面，用于清潔GaN單晶晶片的方法使用有機(jī)胺作為有機(jī)堿基清潔液。根據(jù)本發(fā)明，可以提供對(duì)GaN單晶晶片獲得充分的粒子除去能力，且規(guī)定了不引起表面粗糙的堿性藥液的種類、濃度和清洗條件的GaN單晶晶片的清洗方法以及GaN單晶晶片的制造方法。
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圖1清洗過程的過程圖
如圖1所示，本實(shí)施方式GaN單晶晶片的清洗方法是GaN單線.這是用有機(jī)堿類清洗液清洗晶圓表面后，用有機(jī)溶劑清洗的方法。更具體地說，包括:利用有機(jī)堿性清洗液清洗GaN單晶晶片鏡面的工序S1，利用超純水除去有機(jī)堿性清洗液的工序S2，進(jìn)一步利用高純度有機(jī)溶劑完全除去殘留的有機(jī)堿性清洗液的工序S3，再次利用超純水除去高純度有機(jī)溶劑的工序S4，最后作為工序S1中使用的有機(jī)堿系洗滌液.?
使用有機(jī)胺，即TMAH（四甲基氫氧化銨），是因?yàn)閴A性液體如KOH（氫氧化鉀）和NaOH（氫氧化鈉）含有金屬組分，并且金屬組分可能通過洗滌污染GaN單晶晶片的表面。 然而，由于TMAH含有有機(jī)組分，因此GaN單晶晶片的表面類似地被污染。作為對(duì)策，該方法包括用高純度有機(jī)溶劑洗滌的步驟S3。在步驟S3中使用的有機(jī)溶劑是異丙醇(IPA)。在每個(gè)過程中，優(yōu)選在過程S1中進(jìn)行5-10分鐘的洗滌，并且在過程S2至S4中進(jìn)行5分鐘或更長(zhǎng)的洗滌。因此，可以充分清潔GaN單晶晶片的表面，并且可以完全去除殘留的有機(jī)堿基清潔液。
通過以這種方式洗滌GaN單晶晶片，在用有機(jī)堿基洗滌液洗滌之后，僅通過用水洗滌，有機(jī)堿基洗滌液殘留在GaN單晶晶片的表面上，但是通過用高純度有機(jī)溶劑洗滌，殘留的有機(jī)堿基洗滌液被溶解，并且殘留在G aN單晶晶片表面上的有機(jī)堿基洗滌液被完全去除，并且可以獲得高質(zhì)量的GaN單晶晶片。在這種情況下，可以獲得GaN單晶晶片的足夠的顆粒去除能力，并且可以調(diào)節(jié)堿性化學(xué)品(TMAH)的濃度和清潔條件，以防止表面粗糙化。
將直徑約為3μm的SiO2顆粒粘附到GaN單晶晶片上，并通過圖1中所述的工藝進(jìn)行清洗。 此時(shí)，在TMAH濃度為0.001、0.01、0.1和1mol/L的四個(gè)條件下，依次進(jìn)行TMAH洗滌5分鐘、超純水洗滌5分鐘、IPA洗滌5分鐘和最后的洗滌5分鐘，然后干燥。當(dāng)通過表面檢查裝置Candela確認(rèn)清潔后GaN單晶晶片的Ga表面的SiO2顆粒的去除率（=（清潔后晶片上的雜質(zhì)數(shù)-粘附前晶片上的雜質(zhì)數(shù)）/（粘附后晶片上的雜質(zhì)數(shù)-粘附前晶片上的雜質(zhì)數(shù)））時(shí)，如圖2所示，在所有濃度下獲得接近10%的去除率。
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圖2 TMAH濃度對(duì)SiO2除去率的影響
當(dāng)測(cè)量以相同方式獲得的清潔后GaN單晶晶片的N面的表面粗糙度（Ra）時(shí)，如圖3所示，在0.001和0.01 mol/L的濃度下，表面粗糙度（Ra）突然變高，并且確認(rèn)表面粗糙度，而在0.1 mol/L的濃度下，表面粗糙度（Ra）不引起表面粗糙度。此外，當(dāng)通過將TMAH固定在0.01 mol/L并改變洗滌時(shí)間來確認(rèn)表面粗糙度（Ra）和SiO2顆粒的去除率時(shí)，如圖4所示，盡管SiO2顆粒的去除率沒有問題，但表面粗糙度（Ra）在洗滌時(shí)間12分鐘后急劇增加。因此，可以使用濃度為0.001 mol/L或更高且小于0.01 mol/L的TMAH，并且可以將TMAH的洗滌時(shí)間設(shè)定為小于12分鐘。
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圖3 TMAH濃度對(duì)表面粗糙度的影響
因此，根據(jù)GaN單晶晶片的清潔方法，由于使用有機(jī)堿性基清潔液進(jìn)行清潔，可以獲得GaN單晶晶片的足夠的顆粒去除能力，并且由于規(guī)定了不引起表面粗糙化的堿性化學(xué)品的種類、濃度和清潔條件，因此可以防止清潔后的表面粗糙化。此外，通過在制造GaN單晶晶片時(shí)包括根據(jù)本發(fā)明的清潔步驟，可以制造被充分清潔并且沒有表面粗糙度的GaN單晶晶片。