GaN单晶晶片的清洗与制造方法

作为用于高寿命蓝色LD (半导体激光器)、高亮度蓝色LED (发光二极管)、高特性电子器件的GaN单晶晶片，通过hvpe (氢化物气相)生长法等进行生长制造出了变位低的自立型GaN单晶晶片。GaN单晶晶片生长后不久通常为圆形，厚度、外径有偏差。另外，在外延器件工序中，不是刚刚生长后晶片，而是通常为平坦的面、传感器为了判断放置在接头上的均匀外径、结晶方位，与结晶面平行加工的OF(定位平面)、为了识别表背面而实施了IF (索引平面)加工的晶圆和背面为梨皮状(粗糙化面)的晶圆。因此，通常为了调整晶片形状，使用NC (数控)加工机和仿形式的加工机进行外径ofif倒角加工，此外，为了得到平坦的面，还进行磨削研磨进行蚀刻研磨加工。

作为加工后的清洗，进行以除去重金属为目的的酸清洗。一般来说是半导体晶片的清洗时，以除去表面上颗粒为目的进行碱清洗，GaN单晶晶片在这种情况下，n面被碱液蚀刻，引起表面粗糙，因此避免使用。但是，传统的清洗方法不能使用碱清洗，因此不能说颗粒去除能力充分，存在难以得到清洁的GaN单晶晶片表面的问题。在GaN单晶晶片中，GaN单晶晶片的Ga表面的颗粒被去除，但是N表面的粗糙度很大，并且不能使用碱清洁。本发明提供了一种GaN单晶晶片的清洁方法，该GaN单晶晶片具有足够的颗粒去除能力，并规定了碱性化学品的种类、浓度和清洁条件，以防止表面粗糙化，本发明还提供了一种GaN单晶晶片的制造方法。

在用于清洁GaN单晶晶片的方法中，在用有机碱基清洁液清洁GaN单晶晶片的表面之后，用有机溶剂清洁GaN单晶晶片的表面，用于清洁GaN单晶晶片的方法使用有机胺作为有机碱基清洁液。根据本发明，可以提供对GaN单晶晶片获得充分的粒子除去能力，且规定了不引起表面粗糙的碱性药液的种类、浓度和清洗条件的GaN单晶晶片的清洗方法以及GaN单晶晶片的制造方法。

图1清洗过程的过程图

如图1所示，本实施方式GaN单晶晶片的清洗方法是GaN单线.这是用有机碱类清洗液清洗晶圆表面后，用有机溶剂清洗的方法。更具体地说，包括:利用有机碱性清洗液清洗GaN单晶晶片镜面的工序S1，利用超纯水除去有机碱性清洗液的工序S2，进一步利用高纯度有机溶剂完全除去残留的有机碱性清洗液的工序S3，再次利用超纯水除去高纯度有机溶剂的工序S4，最后作为工序S1中使用的有机碱系洗涤液.

使用有机胺，即TMAH(四甲基氢氧化铵)，是因为碱性液体如KOH(氢氧化钾)和NaOH(氢氧化钠)含有金属组分，并且金属组分可能通过洗涤污染GaN单晶晶片的表面。然而，由于TMAH含有有机组分，因此GaN单晶晶片的表面类似地被污染。作为对策，该方法包括用高纯度有机溶剂洗涤的步骤S3。在步骤S3中使用的有机溶剂是异丙醇(IPA)。在每个过程中，优选在过程S1中进行5-10分钟的洗涤，并且在过程S2至S4中进行5分钟或更长的洗涤。因此，可以充分清洁GaN单晶晶片的表面，并且可以完全去除残留的有机碱基清洁液。

通过以这种方式洗涤GaN单晶晶片，在用有机碱基洗涤液洗涤之后，仅通过用水洗涤，有机碱基洗涤液残留在GaN单晶晶片的表面上，但是通过用高纯度有机溶剂洗涤，残留的有机碱基洗涤液被溶解，并且残留在G aN单晶晶片表面上的有机碱基洗涤液被完全去除，并且可以获得高质量的GaN单晶晶片。在这种情况下，可以获得GaN单晶晶片的足够的颗粒去除能力，并且可以调节碱性化学品(TMAH)的浓度和清洁条件，以防止表面粗糙化。

将直径约为3μm的SiO2颗粒粘附到GaN单晶晶片上，并通过图1中所述的工艺进行清洗。此时，在TMAH浓度为0.001、0.01、0.1和1mol/L的四个条件下，依次进行TMAH洗涤5分钟、超纯水洗涤5分钟、IPA洗涤5分钟和最后的洗涤5分钟，然后干燥。当通过表面检查装置Candela确认清洁后GaN单晶晶片的Ga表面的SiO2颗粒的去除率(=(清洁后晶片上的杂质数-粘附前晶片上的杂质数)/(粘附后晶片上的杂质数-粘附前晶片上的杂质数))时，如图2所示，在所有浓度下获得接近10%的去除率。

图2 TMAH浓度对SiO2除去率的影响

当测量以相同方式获得的清洁后GaN单晶晶片的N面的表面粗糙度(Ra)时，如图3所示，在0.001和0.01 mol/L的浓度下，表面粗糙度(Ra)突然变高，并且确认表面粗糙度，而在0.1 mol/L的浓度下，表面粗糙度(Ra)不引起表面粗糙度。此外，当通过将TMAH固定在0.01 mol/L并改变洗涤时间来确认表面粗糙度(Ra)和SiO2颗粒的去除率时，如图4所示，尽管SiO2颗粒的去除率没有问题，但表面粗糙度(Ra)在洗涤时间12分钟后急剧增加。因此，可以使用浓度为0.001 mol/L或更高且小于0.01 mol/L的TMAH，并且可以将TMAH的洗涤时间设定为小于12分钟。

图3 TMAH浓度对表面粗糙度的影响

因此，根据GaN单晶晶片的清洁方法，由于使用有机碱性基清洁液进行清洁，可以获得GaN单晶晶片的足够的颗粒去除能力，并且由于规定了不引起表面粗糙化的碱性化学品的种类、浓度和清洁条件，因此可以防止清洁后的表面粗糙化。此外，通过在制造GaN单晶晶片时包括根据本发明的清洁步骤，可以制造被充分清洁并且没有表面粗糙度的GaN单晶晶片。

审核编辑：汤梓红