作為用於高壽命藍色LD (半導體鐳射器)、高亮度藍色LED (發光二極體)、高特性電子器件的GaN單晶晶片，透過hvpe (氫化物氣相)生長法等進行生長製造出了變位低的自立型GaN單晶晶片。GaN單晶晶片生長後不久通常為圓形，厚度、外徑有偏差。另外，在外延器件工序中，不是剛剛生長後晶片，而是通常為平坦的面、感測器為了判斷放置在接頭上的均勻外徑、結晶方位，與結晶面平行加工的OF(定位平面)、為了識別表背面而實施了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，通常為了調整晶片形狀，使用NC (數控)加工機和仿形式的加工機進行外徑ofif倒角加工，此外，為了得到平坦的面，還進行磨削研磨進行蝕刻研磨加工。
作為加工後的清洗，進行以除去重金屬為目的的酸清洗。一般來說是半導體晶片的清洗時，以除去表面上顆粒為目的進行鹼清洗，GaN單晶晶片在這種情況下，n面被鹼液蝕刻，引起表面粗糙，因此避免使用。但是，傳統的清洗方法不能使用鹼清洗，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，並且不能使用鹼清潔。本發明提供了一種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，並規定了鹼性化學品的種類、濃度和清潔條件，以防止表面粗糙化，本發明還提供了一種GaN單晶晶片的製造方法。
在用於清潔GaN單晶晶片的方法中，在用有機鹼基清潔液清潔GaN單晶晶片的表面之後，用有機溶劑清潔GaN單晶晶片的表面，用於清潔GaN單晶晶片的方法使用有機胺作為有機鹼基清潔液。根據本發明，可以提供對GaN單晶晶片獲得充分的粒子除去能力，且規定了不引起表面粗糙的鹼性藥液的種類、濃度和清洗條件的GaN單晶晶片的清洗方法以及GaN單晶晶片的製造方法。
圖1清洗過程的過程圖
如圖1所示，本實施方式GaN單晶晶片的清洗方法是GaN單線.這是用有機鹼類清洗液清洗晶圓表面後，用有機溶劑清洗的方法。更具體地說，包括:利用有機鹼性清洗液清洗GaN單晶晶片鏡面的工序S1，利用超純水除去有機鹼性清洗液的工序S2，進一步利用高純度有機溶劑完全除去殘留的有機鹼性清洗液的工序S3，再次利用超純水除去高純度有機溶劑的工序S4，最後作為工序S1中使用的有機鹼系洗滌液.
使用有機胺，即TMAH（四甲基氫氧化銨），是因為鹼性液體如KOH（氫氧化鉀）和NaOH（氫氧化鈉）含有金屬組分，並且金屬組分可能透過洗滌汙染GaN單晶晶片的表面。然而，由於TMAH含有有機組分，因此GaN單晶晶片的表面類似地被汙染。作為對策，該方法包括用高純度有機溶劑洗滌的步驟S3。在步驟S3中使用的有機溶劑是異丙醇(IPA)。在每個過程中，優選在過程S1中進行5-10分鐘的洗滌，並且在過程S2至S4中進行5分鐘或更長的洗滌。因此，可以充分清潔GaN單晶晶片的表面，並且可以完全去除殘留的有機鹼基清潔液。
透過以這種方式洗滌GaN單晶晶片，在用有機鹼基洗滌液洗滌之後，僅透過用水洗滌，有機鹼基洗滌液殘留在GaN單晶晶片的表面上，但是透過用高純度有機溶劑洗滌，殘留的有機鹼基洗滌液被溶解，並且殘留在G aN單晶晶片表面上的有機鹼基洗滌液被完全去除，並且可以獲得高質量的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，並且可以調節鹼性化學品(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，並透過圖1中所述的工藝進行清洗。此時，在TMAH濃度為0.001、0.01、0.1和1mol/L的四個條件下，依次進行TMAH洗滌5分鐘、超純水洗滌5分鐘、IPA洗滌5分鐘和最後的洗滌5分鐘，然後乾燥。當透過表面檢查裝置Candela確認清潔後GaN單晶晶片的Ga表面的SiO2顆粒的去除率（=（清潔後晶片上的雜質數-粘附前晶片上的雜質數）/（粘附後晶片上的雜質數-粘附前晶片上的雜質數））時，如圖2所示，在所有濃度下獲得接近10%的去除率。
圖2 TMAH濃度對SiO2除去率的影響
當測量以相同方式獲得的清潔後GaN單晶晶片的N面的表面粗糙度（Ra）時，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，並且確認表面粗糙度，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，當透過將TMAH固定在0.01 mol/L並改變洗滌時間來確認表面粗糙度（Ra）和SiO2顆粒的去除率時，如圖4所示，儘管SiO2顆粒的去除率沒有問題，但表面粗糙度（Ra）在洗滌時間12分鐘後急劇增加。因此，可以使用濃度為0.001 mol/L或更高且小於0.01 mol/L的TMAH，並且可以將TMAH的洗滌時間設定為小於12分鐘。
圖3 TMAH濃度對錶面粗糙度的影響
因此，根據GaN單晶晶片的清潔方法，由於使用有機鹼性基清潔液進行清潔，可以獲得GaN單晶晶片的足夠的顆粒去除能力，並且由於規定了不引起表面粗糙化的鹼性化學品的種類、濃度和清潔條件，因此可以防止清潔後的表面粗糙化。此外，透過在製造GaN單晶晶片時包括根據本發明的清潔步驟，可以製造被充分清潔並且沒有表面粗糙度的GaN單晶晶片。
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