TWI721955B - 氮化鋁單結晶基板的洗淨方法及層疊體 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題在提供不會使氮化鋁單結晶基板表面被蝕刻，而有效地去除存在於該基板表面尺寸1μm以下的細微異物的方法。

本發明之解決手段係使用選自由氫氧化鉀及氫氧化鈉所組成之群且鹼的濃度為0.01~1質量%的鹼性水溶液，及硬度較氮化鋁單結晶低的高分子化合物材料，以高分子化合物材料吸收該鹼性水溶液的狀態，對氮化鋁單結晶基板表面進行擦刷洗淨。

Description

氮化鋁單結晶基板的洗淨方法及層疊體
本發明係關於氮化鋁單結晶基板的洗淨方法及在以本洗淨方法所得的基板上設置氮化鋁鎵層(AlXGa1-XN，0
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1)的層疊體的製造方法，以及異物之數量極為減低的氮化鋁單結晶基板。
包含氮化鋁鎵層(AlXGa1-XN，0
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1)的III族氮化物半導體，由於在相當於波長200nm至360nm的紫外線區域，具有直接遷移型的頻帶構造，可製作高效率的紫外線裝置。如此的III族氮化物半導體裝置，係藉由有機金屬氣相沉積(MOCVD：Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法、分子束磊晶(MBE：Molecular Beam Epitaxy)法或氫化物氣相磊晶(HVPE：Hydride Vapor Phase Epitaxy)法等的氣相成長法，於單結晶基板上結晶成長III族氮化物半導體薄膜而製造。其中，MOCVD法，由於可做原子層級的膜厚控制，且可得較高的成長速度，因此是工業上現行使用最多的手法。
而且，使III族氮化物半導體薄膜結晶成長的單結晶基板，使用例如專利文獻1所述的HVPE法、或昇華再結晶法等的習知的結晶成長方法所得之氮化鋁單結晶基板。如此所得之氮化鋁單結晶基板，通常，將該表面以使用膠體二氧化矽 等的研磨劑的化學機械研磨(CMP：Chemical Mechanical Planarization)法等加工成超平坦面。如此，藉由將基板表面作成超平坦面，可使氮化鋁鎵層(AlXGa1-XN，0
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1)容易層疊於該基板上，而可得高品質者。
再者，於專利文獻2，揭示包含鹼性金屬氫氧化合物及檸檬酸的電子裝置基板用洗淨劑組成物。根據揭示於本文獻的組成物，研磨電子裝置基板時，認為可有效地去除殘著於基板表面的研磨劑及研磨渣。本文獻所記載的洗淨對象的電子裝置基板，係具有耐鹼性的半導體基板等，以矽、碳化矽、氧化鋅、藍寶石等為佳。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利3803788號
專利文獻2：日本特開2010-109329號公報
但是，本發明者，確認關於藉由CMP法研磨後的氮化鋁單結晶基板的表面狀態，發現於基板表面存在著難以去除的異物，於基板表面存在如此的異物，則於該基板上結晶成長氮化鋁鎵層(AlXGa1-XN，0
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1)時，會因晶格不整合而產生被稱為錯位及微管的缺陷，難以生成良好的氮化鋁鎵層。而且，如此之異物，可認為是來自於用於研削的基板或使用於研磨的研磨劑等的無機物、蠟等的有機物。
因此，本發明者，為了去除該異物，研究關於洗淨研磨後的基板的方法。首先，探討一般已知作為半導體的洗淨方法，以稀釋的氫氟酸洗淨(DHF洗淨)，或以硫酸與過氧化氫水的混合液的洗淨(SPM洗淨)等，結果以該等方法無法完全去除異物。具體而言，發現雖然相對較容易去除具有某種程度的尺寸的異物，但是難以去除尺寸在1μm以下的細微異物。
專利文獻2所記載的鹼系洗淨劑，沒有意圖適用於氮化鋁單結晶基板。氮化鋁單結晶，容易受到鹼的蝕刻，鹼性洗淨有損害基板表面的平滑性的可能。特別是，氮化鋁單結晶的N極性面，已知可被鹼迅速地蝕刻。因此，完全沒有以鹼洗淨氮化鋁單結晶的研究。
但是，如上所述鹼洗淨，可認為可有效去除殘著的研磨劑及有機物等。因此，探討關於使用鹼系洗淨液洗淨氮化鋁單結晶基板表面，結果雖然對細微異物的去除有一定的效果，但是無法消除加工成超平坦面的氮化鋁單結晶的表面被鹼蝕刻的問題，為應該進一步考慮的課題。
本發明者們進一步專心研究關於氮化鋁單結晶基板的鹼洗淨的方法。首先，關於對研磨劑與有機物的去除有效的鹼系洗淨液，探討其濃度，發現藉由使鹼的濃度在一定的濃度以下，可抑制氮化鋁單結晶基板的蝕刻。但是，僅將基板浸漬於如此的低鹼性水溶液，難以充分去除上述細微異物。因此，研究以低鹼性水溶液搭配物理的手段。首先，研究浸漬於低鹼性水溶液並施以超音波等的刺激，結果以100kHz以下的 頻率的超音波，難以去除上述細微異物。另一方面，使用超過100kHz的高頻率的超音波，例如以1MHz以上的兆音波洗淨等，雖可期待去除上述細微異物的效果，但高頻的超音波洗淨裝置的操作繁瑣，且成本面不利，難以在工業上實施。因此，研究以物理的手段，將基板表面，以含有洗淨液的多孔質體等擦拭的擦刷洗淨(scrubbing)，發現對異物去除可得特異的效果，而達至完成本發明。
即，本發明係一種氮化鋁單結晶基板之洗淨方法，其包含將氮化鋁單結晶基板的表面，以硬度較氮化鋁單結晶低且吸收鹼性水溶液的高分子化合物材料，在上述高分子化合物材料接觸上述基板表面的狀態，向上述基板的表面的平行方向移動擦拭之擦刷洗淨步驟，該鹼性水溶液為選自由氫氧化鉀及氫氧化鈉所組成之群且鹼的濃度為0.01~1質量%的鹼性水溶液。
於本發明，上述擦刷洗淨步驟中，上述鹼性水溶液含有檸檬酸為佳，上述高分子化合物材料由三聚氰胺泡棉樹脂、多孔性聚乙烯醇樹脂、纖維狀聚酯樹脂、或尼龍樹脂組成者為佳。再者，該洗淨方法係對藉由使用膠態二氧化矽以化學機械研磨法研磨基板表面的氮化鋁單結晶基板進行，可得更顯著的效果為佳。
而且，本發明提供一種層疊體之製造方法，其係在以上述洗淨方法所得之氮化鋁單結晶基板上，層疊膜厚超過1μm的氮化鋁鎵層(AlXGa1-XN，0
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1)。
再者，本發明提供一種氮化鋁單結晶基板，其係 在基板表面每400μm2，大於1μm的異物數小於1個，1μm以下異物數小於1個。
根據本發明，藉由氮化鋁單結晶基板的表面的洗淨係使用選自由氫氧化鉀及氫氧化鈉所組成之群且鹼的濃度為0.01~1質量%的鹼性水溶液進行擦刷洗淨，可使氮化鋁單結晶基板的表面不被蝕刻，有效地去除尺寸1μm以下的細微異物，可有效地製造基板表面的異物的殘留量減低的氮化鋁單結晶基板。再者，藉由使用以本發明的方法洗淨而得之氮化鋁單結晶基板形成層疊體，可抑制因異物存在於基板上而發生晶格不整合的缺陷，而可製造降低缺陷的層疊體。
本發明係關於一種氮化鋁單結晶基板之洗淨方法，其包括將氮化鋁單結晶基板的表面，使用硬度較氮化鋁單結晶低且吸收鹼性水溶液的高分子化合物材料，在上述高分子化合物材料接觸上述基板表面的狀態，在上述基板的表面的平行方向移動擦拭之擦刷洗淨步驟，該鹼性水溶液為選自由氫氧化鉀及氫氧化鈉所組成之群且鹼的濃度為0.01~1質量%的鹼性水溶液。再者，本發明係關於一種層疊體之製造方法，其係在以該洗淨方法所得之氮化鋁單結晶基板上，層疊氮化鋁鎵層(AlXGa1-XN，0
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1)。而且，本發明提供一種氮化鋁單結晶基板，其係在基板表面每400μm2，大於1μm的異物數小於1個， 1μm以下異物數小於1個，且基板表面每4μm2的均方根粗糙度為0.06~0.30nm。此為對以CMP法等研磨的氮化鋁單結晶基板，透過實施本發明的洗淨方法所得者，為至今無法製造者。再者，本發明所述之異物，係指來自研削的基板片或使用於研磨的研磨劑等的無機物、蠟等的有機物者，異物的尺寸係表示異物的最大徑的長度。首先詳細說明關於本發明的基板洗淨方法。
(洗淨方法)
[氮化鋁單結晶基板]
本發明所使用的氮化鋁單結晶基板，並無特別限制，可以習知的方法，例如可不限於使用專利文獻1所述的HVPE法、及昇華再結晶法等的結晶成長法製造。又，於本發明，雖可將如此地製造的該氮化鋁單結晶基板(未處理基板)直接使用於洗淨步驟，惟使用於以使用膠態二氧化矽等的研磨劑的CMP法等研磨基板表面、加工成超平坦者的洗淨步驟為佳。特別是，藉由CMP法研磨的氮化鋁單結晶基板，有殘著來自研磨時所使用的研磨劑及蠟等的異物之情形，根據本發明的洗淨方法，由於可使超平坦加工的基板表面不會被洗淨液蝕刻，而有效地去除異物，因此可更顯著地顯現本發明的效果。再者，可在以本發明的方法洗淨研磨的氮化鋁單結晶基板所得的基板，直接層疊氮化鋁鎵層(AlXGa1-XN，0
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1)。
將未處理氮化鋁單結晶基板以CMP法研磨的方法並無特別限制，可採用公知的方法。具體而言，將滴有包含一次粒徑60~80奈米的膠態二氧化矽20~45質量%的pH9~11的 漿料的不織布或麂皮型的研磨墊上，使氮化鋁單結晶基板旋轉同時加壓進行研磨。
如此研磨的基板，以流水簡易地洗淨之後，進一步以一般已知作為半導體級洗淨法，以稀釋的氫氟酸洗淨(DHF洗淨)、以硫酸與過氧化氫水的混合液的洗淨(SPM洗淨)、以鹽酸與過氧化氫水的混合液的洗淨(SC-2洗淨)，可將膠態二氧化矽等的研磨劑、金屬、有機物等的異物大部分去除。但是，以原子力顯微鏡(AFM)觀察400μm2(20μm×20μm)的視野範圍，於均方根粗糙度(RMS)為0.1nm程度的超平坦的研磨面上，1μm以下的微小異物殘存著10個以上。根據本發明，可減低在研磨、洗淨之後仍殘著的異物。
[鹼性水溶液]
本發明所使用的鹼性水溶液，係由選自由氫氧化鉀及氫氧化鈉所組成之群且鹼的濃度為0.01~1質量%的鹼性水溶液。藉由使用如此之鹼性水溶液，可使基板表面不被蝕刻，而有效地去除基板表面的異物。特別是關於透過CMP法等將基板表面超平坦加工的氮化鋁單結晶基板，由於不會因蝕刻而損及超平坦的基板表面，並且對研磨後存在於基板表面的研磨劑及有機物的去除效果高，而可得更高的洗淨效果而佳。鹼性水溶液的濃度，較1質量%高時，有蝕刻氮化鋁單結晶基板表面之虞。又，鹼性水溶液的濃度未滿0.01質量%時，無法得到充分的洗淨效果。再者，鹼性水溶液的濃度，係基於溶解於水溶液的氫氧化鉀及氫氧化鈉的質量算出。本發明中，鹼性水溶液的濃度，較佳為0.05~0.5質量%，更佳為0.1~0.3質量%的範圍。
該鹼性水溶液中的鹼，係選自由氫氧化鉀及氫氧化鈉所組成之群，可以單獨，亦可並用二種。該鹼性水溶液，可無特別限制地使用以上述濃度範圍調製的試劑或工業品等，惟使用0.5μm以上的粒子數在1000個/ml以下者為佳，使用電子工業用的等級為佳。而且，亦可將氫氧化鉀或氫氧化鈉與水混合調製成水溶液，此時的氫氧化鉀及氫氧化鈉，可無特別限制地使用試劑或工業品等，水較佳使用電阻率為15MΩ．cm以上，較佳的是以18MΩ．cm以上的純水或超純水。
又，該鹼性水溶液，包含檸檬酸及/或者檸檬酸鹽(以下有僅記載為「檸檬酸」)作為螯合劑為佳。藉由含有檸檬酸，可更良好地得到研磨劑及有機物的去除效果，可進一步得到降低異物數目的基板。具體而言，可使洗淨後的基板表面，尺寸1μm以下的異物數在每400μm2小於1個。關於包含該檸檬酸的鹼性水溶液的調製方法，並無特別限制。具體而言，可舉將檸檬酸加入如上所述的鹼性水溶液而調製的方法，此時，檸檬酸及/或檸檬酸鹽，可使用檸檬酸及檸檬酸的鹼金屬鹽，具體而言，可舉檸檬酸、檸檬酸3鈉、檸檬酸3鉀等，亦可使用該等的水和物。該等化合物，無特別限制可使用試劑及工業品等。而且，亦可使用市售的包含檸檬酸的鹼系洗淨劑，如此的鹼系洗淨劑，可選獅王公司製的SUNWASH MD-3041。再者，該鹼性水溶液的檸檬酸的濃度，以0.01~2質量%為佳，以0.1~1質量%更佳。透過在該濃度範圍，無螯合物劑的殘液，可得到充分的洗淨效果。
[高分子化合物材料]
本發明所使用的高分子化合物材料，硬度較氮化鋁單結晶基板低。在此，所謂硬度較氮化鋁單結晶基板低，係指以該高分子化合物材料擦拭氮化鋁單結晶基板表面時，並不會傷到基板表面。具體而言，可使用用於擦刷洗淨半導體用途的基板的材料，可良好地使用三聚氰胺泡棉樹脂、多孔性聚乙烯醇樹脂、纖維狀聚酯樹脂、或尼龍樹脂，而且，亦可使用聚氨基甲酸酯、聚烯烴等。如此之材料為不會因上述鹼性水溶液而惡化的材料，不傷及基板表面而可有效地去除異物者。
再者，該高分子化合物材料，以具有保有上述鹼性水溶液一定量以上的能力者為佳，具體而言，保水率(相對於高分子化合物材料的乾燥重量，該材料中可保水的水分重量的比例)以100%以上為佳，以200%以上更佳。又，保水率的上限無特別限制。藉由使用具有如此保水力的高分子化合物材料，可使該高分子化合物材料有效率地吸收上述鹼性水溶液，而可更有效地進行洗淨。如此之保水率高的高分子化合物材料，可舉例如，由上述樹脂組成的多孔質體及纖維狀物質(織布、不織布)等。
再者，該高分子化合物材料，與基板表面接觸的面為平坦者為佳。藉由平坦，可有效率地接觸基板表面，可均勻地施力。再者，該高分子化合物材料與基板表面接觸的面，較佳為覆蓋基板表面全體的尺寸。藉由為覆蓋基板全體的尺寸，發生基板上沒有被該高分子化合物材料擦拭的地方的可能性減少，而可均勻地洗淨基板表面。
[擦刷洗淨步驟的方法]
擦刷洗淨步驟係以吸收上述鹼性水溶液的上述高分子化合物材料與基板表面接觸的狀態，在基板表面的平行方向移動擦拭的步驟。關於擦拭的方法，以接觸基板表面的狀態在基板表面的平行方向擦拭即可，無特別限制。具體而言，在基板表面的平行方向移動的方法，可舉僅向某一定方向移動的方法、在某一定方向來回移動的方法、如旋轉移動的方法等，但考慮作業效率性等，較佳為僅向某一定方向移動的方法、或在某一定方向來回移動的方法。使上述高分子化合物材料與基板表面接觸移動的次數，並無特別限制，次數越多，本發明的效果越大，惟可按照基板上的異物數等適當決定。具體而言，以基板表面全體與上述高分子化合物材料接觸10次以上為佳，以30次以上更佳，以50次以上特別佳。在此期間，定期吸液而不乾燥者為佳。再者，於擦刷洗淨步驟中對高分子化合物材料施加過度的壓力，鹼性水溶液由高分子化合物材料滲出，而有洗淨效率降低的情形。因此在擦刷洗淨步驟中，對高分子化合物材料施加壓力時，以維持100%以上的保水率的程度的壓力為佳。又，在擦刷洗淨步驟中的溫度，無特別限定，以20~60℃左右為佳，室溫亦可。
該擦刷洗淨步驟所得的基板，進行適當的後處理。具體而言，藉由純水的流水潤濕等的洗淨去除含有異物的洗淨液，藉由旋轉乾燥等使之乾燥，可得氮化鋁單結晶基板。
如此所得之氮化鋁單結晶基板，基板表面的異物數非常地減少，大於1μm的異物數在每400μm2小於1個，對於1μm以下的異物數亦可減低，可為10個以下。再者，鹼性 水溶液使用含有檸檬酸及/或檸檬酸鹽的情形時，可使1μm以下異物數降低至每400μm2小於1個。又使用由CMP法等超平坦加工基板表面的基板時，該表面不會被蝕刻，可有效去除來自於研磨所使用的研磨劑及蠟等的異物，因此可更顯著地顯現本發明的效果。即，於本發明，可得具有異物數減少、且以CMP法所得之超平坦基板表面，具體為，基板表面每4μm2的均方根粗糙度為0.06~0.30nm、進一步為0.06~0.15nm的氮化鋁單結晶基板。
使用以上的鹼系洗淨液及高分子化合物材料的擦刷洗淨法所得之氮化鋁單結晶基板表面，根據AFM分析的結果，在每400μm2當量的尺寸1μm以下的異物數小於1個。
(層疊體的製造方法)
本發明，藉由在以上述洗淨方法所得之氮化鋁單結晶基板上，結晶成長氮化鋁鎵層(AlXGa1-XN，0
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1)，可有效地製造層疊體。由如此之層疊體所得之包含氮化鋁鎵層(AlXGa1-XN，0
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1)的III族氮化物半導體，在相當於波長200nm至360nm的紫外線區域具有直接遷移型的能帶構造，因此可製作高效率的紫外線裝置。而且，藉由將摻雜矽(Si)的n型氮化鋁鎵層層疊更厚，可使導電性變得更好，可製作高效率的紫外顯裝置。接著，詳細說明關於在本發明的層疊體的製造方法。
[氧化膜去除步驟]
關於以上述洗淨方法所得之氮化鋁單結晶基板，於MOCVD步驟正要進行前，浸漬於加熱為90℃的磷酸及硫酸的混合液(磷酸：硫酸=1：3(體積比)10分鐘，去除表面的自然氧化 膜。在本步驟較佳使用不附著有新的異物的電子工業用的藥液、充分洗淨的特氟隆(註冊商標)容器。
[層疊步驟]
於氮化鋁單結晶基板上形成氮化鋁鎵層的手段並無特別限定。氮化鋁鎵層，可以MOCVD法形成，亦可以HVPE法、MBE法形成。以下，舉藉由MOCVD法形成n型氮化鋁鎵層的手段為例說明，惟不限於此。
將基板設於MOCVD裝置，將基板表面熱清潔，以MOCVD法層疊n型氮化鋁鎵層(AlXGa1-XN，0
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1)。基板表面的熱清潔，係於含有氫氣及氮氣的混合氣體的氣氛下，以1000~1250℃的溫度範圍，加熱處理5分鐘以上而進行為佳。混合氣體的組成，在標準狀態可為氫氣30~95體積%、氮氣5~70體積%。熱清潔之後，將爐內溫度設定為氮化鋁鎵層的成長溫度。成長溫度為1050~1100℃，以1050~1090℃左右為佳，藉由在此溫度範圍進行成長，可得結晶性、平滑性良好的氮化鋁鎵層。爐內溫度達到上述成長溫度之後，取代上述混合氣體供給生成氮化鋁鎵的原料氣體，得到氮化鋁鎵層。MOCVD法的爐內壓力、原料氣體、載流氣體的種類或流量等的結晶成長條件，並無特別限定，可按照裝置規格及目的的氮化鋁鎵層的組成適宜設定即可。雖無任何限定，但III族原料氣體使用三甲基鋁、三甲基鎵等。又，氮源氣體(V族原料氣體)可舉氨。這些原料氣體，只要與作為載流氣體的氫氣、氮氣等一起導入MOCVD裝置內即可。但是，由於氨蝕刻基板表面的作用很強，故較佳與III族原料氣體的供給同時或開始供給後導入。這些 原料氣體的供給比(V/III比)，只要按照目的的氮化鋁鎵層的組成適宜設定即可。為了得到n型的氮化鋁鎵層，可與III族原料氣體、氮源氣體一起供給單矽烷或四乙基矽烷等的含有Si元素的摻雜物的原料氣體。
以CMP等超平坦研磨的氮化鋁單結晶的基板表面的洗淨不充分時，殘存的1μm以下的異物強固地附著在基板表面。因此，即使經過熱清潔也會有殘存之情形，在MOCVD的步驟中，在氮化鋁鎵層的成長時因晶格不整合發生很多缺陷，是良好的單結晶層的成長困難的原因。藉由本發明之洗淨方法，由基板表面去除1μm以下的異物，可穩定的得到膜厚超過1μm的良好品質的氮化鋁鎵層(AlXGa1-XN，0
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1)。
實施例
以下，以實施例進一步說明本發明，惟本發明並非限定於該等實施例。再者，於以下的%標記若無特別提及，表示質量%。
對於以下實施例及比較例的高分子化合物材料、超音波洗淨機進行記載。
[高分子化合物材料]
三聚氰胺泡棉樹脂：lecinc株式會社製(多孔質體，保水率約2900%)
多孔性聚乙烯醇樹脂：AION株式會社製Bellclean Sponge D-3(多孔質體，保水率約650%)
纖維狀聚酯樹脂及尼龍樹脂的混合物：KB Seiren株式會社製savina minimax(纖維狀物質，保水率約200%)。
[基板表面的均方根粗糙度(RMS)的測定]
以原子力顯微鏡(AFM)，將4μm2(2μm×2μm)的視野範圍，以512點×512點進行掃描，算出均方根粗糙度(RMS)。再者，在以下的實施例及比較例，均方根粗糙度(RMS)的測定，僅在任意的一個範圍進行。
[基板表面的異物數測定]
以原子力顯微鏡(AFM)，將400μm2(20μm×20μm)的視野範圍，以256點×256點進行掃描，計測可辨識的異物數。由視野範圍與點數的關係，無法計測約80nm以下的異物。再者，在以下的實施例及比較例，異物數的測定，僅在任意的一個範圍進行。
製造例1
以下實施例及比較例所使用的基板，係以HVPE法進行結晶成長的C面氮化鋁單結晶基板，藉由使用膠態二氧化矽研磨劑(株式會社FUJIMI Inc.製COMPOL80)的CMP法，將Al極性面加工為超平坦面。研磨後，以純水流水沖洗(流量：1.8L/分)5分鐘，於特氟隆(註冊商標)燒杯加入1%氫氟酸水溶液，放入基板，浸漬10分鐘。將所得基板以純水流水沖洗(流量：1.8L/部分)1分鐘，以異丙醇浸漬1分鐘，以6000rpm進行旋轉乾燥30秒。所得基板的尺寸為外徑20mm、厚度600μm，將基板的表面以原子力顯微鏡(AFM)分析的結果，在4μm2的視野範圍的均方根粗糙度(RMS)為0.15nm以下，在400μm2視野範圍的異物數為20個以上。於以下的實施例及比較例，使用如此所得之基板進行研究。
實施例1
調製含有檸檬酸0.1%及氫氧化鉀0.1%的水溶液作為鹼性水溶液。將切成30mm四方形狀的三聚氰胺泡棉樹脂浸漬於該鹼性水溶液使之吸液，以接觸於基板表面的狀態，在與基板平行的單方向移動60次擦拭。而且，每15次移動，使三聚氰胺泡棉樹脂浸漬於鹼性水溶液使之吸液。將所得基板以純水(電阻率18MΩ‧cm以上的超純水，以下相同)流水潤濕(流量：1.8L/分)1分鐘，浸漬於異丙醇1分鐘，以6000rpm進行旋轉乾燥30秒。以原子力顯微鏡(AFM)分析所得基板表面的結果，在每400μm2視野範圍的異物數為0個，在4μm2視野範圍的均方根粗糙度(RMS)為0.11nm。
實施例2~12
除了將鹼性水溶液及高分子化合物材料變更為表1所記載者以外，與實施例1進行同樣的操作。結果示於第1表。
實施例13
除了使用以純水將SUNWASH MD-3041(獅王株式會社製)稀釋20倍的作為鹼性水溶液以外，以與實施例1進行同樣的操作。將結果示於表1。又，MD-3041原液係氫氧化鈉濃度為1~5%，檸檬酸濃度約3%。因此，稀釋20倍所得的鹼性水溶液係氫氧化鈉濃度為0.05~0.25%，檸檬酸濃度約成0.15%。
實施例14、15
除了將高分子化合物材料變更為第1表記載者以外，與實施例13進行同樣的操作。將結果示於表1。
比較例1~3
除了將實施例1之鹼性水溶液變更為純水，將高分子化合物材料變更為表1所示者以外，與實施例1進行同樣的操作。將結果示於表1。
比較例4
於石英燒杯，加入SUNWASH MD-3041(獅王株式會社製)以純水稀釋20倍的洗淨液，加熱為50℃，放入基板，進行頻率100kHz的超音波10分鐘。將所得基板以純水流水潤濕1分鐘(流量：1.8L/分)，浸漬於異丙醇1分鐘，以6000rpm進行旋轉乾燥30秒。將結果示於表1。
比較例5
除了將超音波的頻率變更為45kHz以外，以與比較例4進行同樣的操作。將結果示於表1。
比較例6(DHF洗淨)
於特氟隆(註冊商標)燒杯加入1%氫氟酸水溶液，放入基板，浸漬10分鐘。將所得基板以純水流水沖洗(流量：1.8L/部)1分鐘，浸漬於異丙醇1分鐘，以6000rpm進行旋轉乾燥30秒。將結果示於表1。
比較例7(SPM洗淨)
於特氟隆(註冊商標)燒杯加入1%氫氟酸水溶液，放入基板，浸漬10分鐘之後，以純水流水潤濕(流量：1.8L/部)1分鐘。於特氟隆(註冊商標)燒杯加入96%硫酸與過氧化氫水的混合液(96%硫酸：過氧化氫水=3：1(體積比))，加熱為120℃，放入流水潤濕的基板，浸漬10分鐘。將所得基板以純水流水潤濕(流量：1.8L/部分)1分鐘，浸漬於異丙醇1分鐘，以6000rpm 進行旋轉乾燥30秒。將結果示於表1。
比較例8
除了將鹼性水溶液及高分子化合物材料變更為表1所記載者以外，進行與實施例1同樣的操作。以原子力顯微鏡(AFM)分析所得之基板表面的結果，在每400μm2視野範圍的異物數為0個，在4μm2視野範圍的均方根粗糙度(RMS)為0.70nm。
Figure 104128067-A0305-02-0019-1
實施例16
[氧化膜去除步驟]
於特氟隆(註冊商標)燒杯加入磷酸與硫酸的混合液(磷酸：硫酸=1：3(體積比)，加熱為90℃，放入實施例2所得基板，浸漬10分鐘。以純水將所得基板流水潤濕(流量：1.8L/部)1分鐘，浸漬於異丙醇1分鐘，以6000rpm進行旋轉乾燥30秒。
[層疊步驟]
使研磨面成為最表面，將基板設置於MOCVD裝置的晶舟上，使氫氣及氮氣的混合氣體流通，同時將反應爐內的壓力以3分鐘減壓至100mbar。混合氣體的混合比，在標準狀態氫氣76體積%、氮氣24體積%、混合氣體的總流量為8.5slm。減壓完成之後，使反應爐內的溫度以8分鐘升溫至1210℃，於1210℃保持10分鐘之後，以1分鐘變化至溫度1070℃、壓力50mbar。之後以1分鐘切斷氮氣，使流通於反應爐內的氣體僅為氫氣。之後，將三甲基鋁以80sccm、三甲基鎵以5sccm、四乙基矽烷以1.2sccm、氨以1500sccm的流量對反應爐內進行流通，於壓力50mbar、反應爐內溫度1070℃，成長n型Al0.7Ga0.3N。經由以上步驟，得到在氮化鋁單結晶基板上設置膜厚1.2μm的n型Al0.7Ga0.3N層(Si濃度1.0×1019cm-3左右)的層疊體。
使用Nikon公司製的諾瑪斯基型微分干涉顯微鏡LV150，在由n型Al0.7Ga0.3N層表面隨機選擇的5處，計數在640μm×480μm的範圍所觀察到的微管(micropipe)數，將其平均值以觀察範圍的面積商除之值定義為微管(micropipe)密度。於 本步驟所得之層疊體之n型Al0.7Ga0.3N層的微管(micropipe)密度為0個/mm2。
比較例9
關於比較例7所得基板，進行與實施例16相同的氧化膜去除步驟、層疊步驟。在於本步驟所得層疊體的n型Al0.7Ga0.3N層的微管(micropipe)密度為248個/mm2。

Claims (10)

  1. 一種氮化鋁單結晶基板之洗淨方法，其包括將氮化鋁單結晶基板的表面，使用硬度較氮化鋁單結晶低且吸收鹼性水溶液的高分子化合物材料，在上述高分子化合物材料接觸上述基板表面的狀態，在上述基板的表面的平行方向移動擦拭之擦刷洗淨步驟，該鹼性水溶液為選自由氫氧化鉀及氫氧化鈉所組成之群且鹼的濃度為0.05~0.5質量%的鹼性水溶液。
  2. 如申請專利範圍第1項之氮化鋁單結晶基板之洗淨方法，其中上述擦刷洗淨步驟中，上述鹼性水溶液含有檸檬酸。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之氮化鋁單結晶基板之洗淨方法，其中上述擦刷洗淨步驟中，上述高分子化合物材料係由三聚氰胺泡棉樹脂、多孔性聚乙烯醇樹脂、纖維狀聚酯樹脂、或尼龍樹脂所組成。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之氮化鋁單結晶基板之洗淨方法，其中上述氮化鋁單結晶基板係經由使用膠態二氧化矽的化學機械研磨法研磨該基板表面。
  5. 一種層疊體之製造方法，其包含：將申請專利範圍第1至4項任一項所述之氮化鋁單結晶基板之洗淨方法所得之氮化鋁單結晶基板，浸漬於磷酸及硫酸的混合液，去除基板表面的氧化膜之氧化膜去除步驟；及於上述氧化膜去除步驟所得之基板上，以MOCVD法層疊AlXGa1-XN之層疊步驟，其中0
    Figure 104128067-A0305-02-0022-33
    X
    Figure 104128067-A0305-02-0022-34
    1。
  6. 如申請專利範圍第5項之層疊體之製造方法，其中該氮化 鋁單結晶基板上的AlXGa1-XN的膜厚超過1μm，其中0
    Figure 104128067-A0305-02-0023-31
    X
    Figure 104128067-A0305-02-0023-32
    1。
  7. 一種氮化鋁單結晶基板，其係在基板表面每400μm2，大於1μm的異物數小於1個，1μm以下異物數小於1個，且基板表面每4μm2的均方根粗糙度為0.06~0.30nm。
  8. 一種層疊體，其係於申請專利範圍第7項所述之基板上，具有AlXGa1-XN，其中0
    Figure 104128067-A0305-02-0023-26
    X
    Figure 104128067-A0305-02-0023-35
    1。
  9. 如申請專利範圍第8項之層疊體，其中AlXGa1-XN的膜厚大於1μm，其中0
    Figure 104128067-A0305-02-0023-29
    X
    Figure 104128067-A0305-02-0023-30
    1。
  10. 一種高分子化合物材料，其係吸收選自由氫氧化鉀及氫氧化鈉所組成之群且鹼的濃度為0.05~0.5質量%的鹼性水溶液而成，用於氮化鋁單結晶基板的洗淨。
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