(57)【要約】【課題】これまで好んで用いられてきた塩基性洗浄を意図的に用いず、素子特性を劣化させることなく、ウォータマークも発生させない窒化物半導体基板の洗浄方法を提供する。【解決手段】エピタキシャル成長用に用いられる窒化物半導体自立基板を、エピタキシャル成長前に洗浄する窒化物半導体基板の洗浄方法において、塩基性洗浄液を用いず、非塩基性洗浄液のみを用いて洗浄する方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャル成長用に用いられる窒化物半導体自立基板を、エピタキシャル成長前に洗浄する窒化物半導体基板の洗浄方法において、塩基性洗浄液を用いず、非塩基性洗浄液のみを用いて洗浄することを特徴とする窒化物半導体基板の洗浄方法。
【請求項２】
前記非塩基性洗浄液として、抵抗率が５ＭΩｃｍ以上である超純水を用いる請求項１に記載の窒化物半導体基板の洗浄方法。
【請求項３】
前記超純水中の溶存酸素濃度が１ｍｇ／Ｌ以下である超純水を用いる請求項２に記載の窒化物半導体基板の洗浄方法。
【請求項４】
前記超純水の温度が１８℃以上７０℃以下である超純水を用いる請求項２又は３に記載の窒化物半導体基板の洗浄方法。
【請求項５】
前記超純水中の全有機体炭素量が０．３ｍｇ／Ｌ以下である超純水を用いる請求項２〜４のいずれかに記載の窒化物半導体基板の洗浄方法。
【請求項６】
前記超純水中のＦｅ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｚｎの濃度がいずれも５μｇ／Ｌ以下である超純水を用いる請求項２〜５のいずれかに記載の窒化物半導体基板の洗浄方法。
【請求項７】
前記超純水中による洗浄は、前記超純水への窒化物半導体自立基板の漬け置きにより行い、その漬け置き時間を１０秒以上５分以下とする請求項２〜６のいずれかに記載の窒化物半導体基板の洗浄方法。
【請求項８】
前記超純水による洗浄は、超純水製造設備からの流水によって行う請求項２〜７のいずれかに記載の窒化物半導体基板の洗浄方法。
【請求項９】
前記超純水による洗浄は、基板洗浄の最終工程で実施する請求項２〜８のいずれかに記載の窒化物半導体基板の洗浄方法。
【請求項１０】
前記窒化物半導体自立基板としては、ＧａＮ自立基板を用いる請求項２〜９のいずれかに記載の窒化物半導体基板の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャル成長用に用いられる窒化物半導体自立基板を、エピタキシャル成長前に洗浄する窒化物半導体基板の洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＶＰＥ法によるＧａＮ自立基板が開発され、主に発光素子のエピタキシャル成長用に用いられている。それら発光素子などのエピタキシャル成長に先立ち、エピタキシャル成長用のＧａＮ自立基板表面の洗浄を行うのが通常である。
【０００３】
その際、塩基性の洗浄液が好んで用いられる。例えば、特許文献１，２にそのような記載が見られる。その理由としては、一般的に、窒化物はアンモニア水や水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリと反応しやすい傾向があるためと考えられる。すなわち、塩基性洗浄液によってＧａＮ自立基板の表面を洗浄すると、表面が若干エッチングされ、表面の異物や加工変質層などが除去されるのと同時に、新鮮な洗浄面が出現することが期待できるためと考えられる。
【０００４】
また、ほとんどの場合、洗浄の最終工程では、それまでの段階で付着した薬剤を純水によって洗浄除去する。特許文献３に示されるように、洗浄の最終工程を有機溶媒で行う場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３７７０５号公報
【特許文献２】特開２００８−２９７１７５号公報
【特許文献３】特許第３９９４６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような、塩基性洗浄液による洗浄方法は、例えばサファイア基板上にＧａＮの薄膜を成長させたような、いわゆるテンプレート基板に対しては確かに有効であった。
【０００７】
しかしながら、異種基板の付着していない、いわゆる自立基板の場合には、塩基性洗浄液で洗浄を行うと、発光素子の特性がかえって悪化する場合がある。
【０００８】
また、塩基性洗浄液による洗浄後は、塩基性洗浄液を洗い流すために純水で最終洗浄を行うことが一般的である。最終洗浄工程を有機洗浄とする場合もあるが、洗浄液から基板を引き上げてから乾燥終了までの間に有機溶媒が蒸発し、有機溶媒中に分散していた汚染物質が基板表面に濃縮・残留し、いわゆるウォータマークができやすいという問題がある。
【０００９】
純水洗浄の場合は、そのような蒸発は有機溶媒に比べて格段に起こりにくく、主として「（スピンナーや窒素ブローによる）吹き飛ばし」によるメカニズムで乾燥が進むので、より清浄な表面が得られやすいはずである。
【００１０】
ところが、そのようにして洗浄した基板上に作製した発光素子の特性は、有機洗浄を行った場合の、ウォータマークの無い部分に作製した発光素子の特性に比べて劣る傾向がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、これまで好んで用いられてきた塩基性洗浄を意図的に用いず、素子特性を劣化させることなく、ウォータマークも発生させない窒化物半導体基板の洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、エピタキシャル成長用に用いられる窒化物半導体自立基板を、エピタキシャル成長前に洗浄する窒化物半導体基板の洗浄方法において、塩基性洗浄液を用いず、非塩基性洗浄液のみを用いて洗浄することを特徴とする窒化物半導体基板の洗浄方法である。
【００１３】
請求項２の発明は、前記非塩基性洗浄液として、抵抗率が５ＭΩｃｍ以上である超純水を用いる請求項１に記載の窒化物半導体基板の洗浄方法である。
【００１４】
請求項３の発明は、前記超純水中の溶存酸素濃度が１ｍｇ／Ｌ以下である超純水を用いる請求項２に記載の窒化物半導体基板の洗浄方法である。
【００１５】
請求項４の発明は、前記超純水の温度が１８℃以上７０℃以下である超純水を用いる請求項２又は３に記載の窒化物半導体基板の洗浄方法である。
【００１６】
請求項５の発明は、前記超純水中の全有機体炭素量が０．３ｍｇ／Ｌ以下である超純水を用いる請求項２〜４のいずれかに記載の窒化物半導体基板の洗浄方法である。
【００１７】
請求項６の発明は、前記超純水中のＦｅ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｚｎの濃度がいずれも５μｇ／Ｌ以下である超純水を用いる請求項２〜５のいずれかに記載の窒化物半導体基板の洗浄方法である。
【００１８】
請求項７の発明は、前記超純水中による洗浄は、前記超純水への窒化物半導体自立基板の漬け置きにより行い、その漬け置き時間を１０秒以上５分以下とする請求項２〜６のいずれかに記載の窒化物半導体基板の洗浄方法である。
【００１９】
請求項８の発明は、前記超純水による洗浄は、超純水製造設備からの流水によって行う請求項２〜７のいずれかに記載の窒化物半導体基板の洗浄方法である。
【００２０】
請求項９の発明は、前記超純水による洗浄は、基板洗浄の最終工程で実施する請求項２〜８のいずれかに記載の窒化物半導体基板の洗浄方法である。
【００２１】
請求項１０の発明は、前記窒化物半導体自立基板としては、ＧａＮ自立基板を用いる請求項２〜９のいずれかに記載の窒化物半導体基板の洗浄方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、これまで好んで用いられてきた塩基性洗浄を意図的に用いず、素子特性を劣化させることなく、ウォータマークも発生させない窒化物半導体基板の洗浄方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２４】
本実施の形態に係る窒化物半導体基板の洗浄方法では、塩基洗浄工程を含まず、かつ特性の制御された超純水を窒化物半導体自立基板の洗浄に用いる方法である。すなわち、窒化物半導体自立基板を、塩基性洗浄液を用いず、非塩基性洗浄液のみを用いて洗浄する方法である。本実施の形態における窒化物半導体自立基板とはＧａＮ自立基板のことである。本発明の創出の過程での重要な考察や発見について以下に述べる。
【００２５】
先ず、塩基洗浄工程の弊害について述べる。
【００２６】
なぜ、テンプレート基板ではうまくいっていた塩基洗浄が、自立基板ではうまくいかないのであろうか。自立基板がテンプレート基板と大きく違うのは、自立基板は窒化物結晶の「裏面」を有することである。表面が＋ｃ面（Ｇａ極性面）であれば、裏面に−ｃ面（Ｎ極性面）が露出しているということである。−ｃ面は、＋ｃ面に比べると、化学的安定性が著しく劣るという特徴がある。例えば、−ｃ面は、＋ｃ面に比べ塩基性洗浄液によって格段にエッチングされやすいということである。
【００２７】
本発明者は、この性質により必要以上にエッチングされ、これにより生じた残渣のようなものが洗浄中に分散し、自立基板の表面に付着することで悪影響をもたらしているのではないかと考えた。そうだとすれば、これまで好ましいと考えて用いてきた塩基洗浄は、自立基板の場合にはむしろ行わない方がよいという考えに至った。しかし、塩基洗浄を行わないということは、洗浄効果自体は低下してしまう可能性がある。つまり、塩基洗浄をやめるだけでなく、十分な洗浄効果を有する別の方法を模索する必要があり、次に述べる超純水による洗浄方法こそが我々の解決策なのである。
【００２８】
超純水による洗浄について述べる。
【００２９】
半導体の洗浄工程において、純水による洗浄工程は当然行うものである。しかし、純水に求められる純度の水準は、洗浄の対象や目的によって様々である。同じ半導体とはいっても、近年の大規模集積回路の製造工程におけるＳｉ基板の純水洗浄では、極めて高度な処理を経た純水が用いられている。いわゆる超純水である。単に純度が高いだけでなく、高度に精製したうえで意図的に別の物質を添加した「機能水」が用いられる場合もある。ただし、非常に高度な精製処理を必要とするだけに、そのコストもまた膨大なものとなる。
【００３０】
一方、発光素子などが主な用途である窒化物半導体の分野では、ＬＳＩのような微細加工を必要としないことと、デバイスを構成するエピタキシャル層の成長温度が１０００℃以上と他の半導体に比べて極めて高温であることから、表面の多少の不純物は焼き飛ばされるような期待があり（実際はそうではないのだが）、純水の具体的な要求特性に関して議論されたことは皆無である。
【００３１】
窒化物半導体産業自体の歴史がまだ若いこともあり、それぞれの研究所や開発設備の一般的な純水が用いられ、要するに、用いられる純水の特性はまちまちであったというのが実態であろう。
【００３２】
しかしながら、本発明者は、鋭意検討の結果、窒化物半導体においても、実はデバイスのエピタキシャル成長前の基板の純水洗浄で、特性の制御された超純水を用いることが有効であることを見出した。具体的に重要なのは、次に列挙する項目である。それぞれの項目に関して、以下で説明する。
【００３３】
（ａ）比抵抗
超純水中の導電性不純物の総量の評価指標である。もちろん数値が大きい方が好ましい。室温における完全に純粋な水の比抵抗の理論値は１８ＭΩｃｍ程度である。本実施の形態において使用する超純水の比抵抗（抵抗率）は、望ましくは５ＭΩｃｍ以上であり、１５ＭΩｃｍ以上であることがさらに望ましい。
【００３４】
（ｂ）溶存酸素量（ＤＯ）
溶存酸素量値の大きい水で洗浄を行うと、基板の表面の酸化が進行し、その上に成長されるデバイスの特性に悪影響を与える。本実施の形態において使用する超純水におけるＤＯは１ｍｇ／Ｌ以下が望ましく、０．３ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに望ましい。
【００３５】
（ｃ）水温
溶存酸素量とも関係するが、水温が低いと、例えば溶存酸素量値が大きくなってしまう。本実施の形態で用いる超純水の温度は、１８℃以上であることが望ましく、２３℃以上であることがさらに望ましい。水温が高いほど、水への気体の溶解度は小さくなり、洗浄効果も増大するが、純水中から基板を抜き上げた後、基板表面の水滴の蒸発が早くなり、窒素ブローなどで吹き飛ばす前に乾燥してしまい、ウォータマークができやすくなる。これを防止するために、超純水の温度は７０℃以下にすることが好ましい。
【００３６】
（ｄ）全有機体炭素量（ＴＯＣ）
ＴＯＣ値が大きいと、基板表面に有機体が残留しやすい。有機体が付着した部分は、エピタキシャル成長後にピッチができやすい。これは、エピタキシャル成長前の昇温段階で有機体が炭化し、結晶成長を阻害する核になるためと考えられる。本実施の形態で用いる超純水のＴＯＣは、０．３ｍｇ／Ｌ以下であることが望ましく、０．０５ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに望ましい。
【００３７】
（ｅ）Ｆｅ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｚｎの濃度
これらの物質は、ＧａＮのドーパントになったり、ＧａＮとの混晶を形成したりする物質群である。これらの物質が基板表面に付着した状態でエピタキシャル成長を行うと、その界面において電気的な障壁が形成されるなどして、デバイス特性を悪化させる原因となる。本実施の形態で用いる超純水中では、これらの物質の濃度はいずれも５μｇ／Ｌ以下であることが好ましい。
【００３８】
また、せっかく特性の制御された超純水を用いても、洗浄の方法次第では、超純水の特性が劣化し、所望の効果が得られない。例えば、洗浄にかける時間（超純水を大気暴露する時間）が問題である。溶存酸素量値が極端に小さい超純水は、大気中に放置すると大気中の酸素が溶け込み、溶存酸素量が増大してしまう。それゆえ、溜め水によって行う洗浄（いわゆるバッチ処理）の場合には、十分に短時間で行わなければならない。具体的な時間は、容器の形状や一度に注ぐ超純水の量にもよるが、標準的には５分以下とするのが望ましい、ただし、あまり短時間では、超純水による洗浄効果が不十分である。そのため少なくと１０秒以上は超純水に浸かっている必要がある。あるいは、溜め水にせず、流水洗浄法を用いてもよい。流水洗浄法を用いた方が超純水の特性が劣化しにくいので好ましい。
【００３９】
以上要するに、本実施の形態に係る窒化物半導体基板の洗浄方法によれば、塩基性洗浄液を用いず、非塩基性洗浄液のみを用いて洗浄するため、洗浄した窒化物半導体自立基板上にエピタキシャル成長させた場合に特性のよいデバイスを得られる。
【００４０】
また、本実施の形態では、窒化物半導体自立基板を、抵抗率が５ＭΩｃｍ以上であり、溶存酸素濃度が１ｍｇ／Ｌ以下であり、温度が１８℃以上７０℃以下であり、全有機体炭素量が０．３ｍｇ／Ｌ以下であり、Ｆｅ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｚｎの濃度がいずれも５μｇ／Ｌ以下である超純水を用いて洗浄しているため、基板表面の酸化、ピットの形成、導電性不純物の付着、混晶の形成などの問題を常時させず、デバイスの特性を劣化させることなく、またウォータマークも発生させない。
【００４１】
さらに、本実施の形態では、超純水中による洗浄は、超純水への窒化物半導体自立基板の漬け置きにより行い、その漬け置き時間を１０秒以上５分以下とするので、超純水が長時間大気暴露されて超純水の特性が劣化されることがなく、十分な洗浄効果を得ることができる。
【００４２】
本実施の形態においては、窒化物半導体自立基板を超純水による洗浄のみに供したが、窒化物半導体自立基板を予め酸で洗浄しておき、その後で超純水による洗浄を行うようにしてもよい。この酸としては、例えば塩酸と過酸化水素水との混合溶液を用いてもよい。さらにその混合溶液による洗浄の後に硝酸による洗浄を行うようにしてもよい。
【００４３】
つまり、基板洗浄の最終工程で超純水による洗浄を実施するようにするとよい。
【実施例】
【００４４】
１，洗浄方法による相対比較
ここでは、いろいろな洗浄方法で洗浄した窒化物半導体自立基板上にＬＥＤエピタキシャル構造を成長させ、そのＬＥＤの出力と順方向電圧（駆動電圧）を評価した。
【００４５】
（実施例１）酸→超純水
はじめに、基板表面（エピタキシャル成長を行う面）がｃ面（Ｇａ極性面）である直径２インチのＧａＮ自立基板を準備した。このＧａＮ自立基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてＬＥＤエピタキシャル構造を成長させた。
【００４６】
この実施例１のエピタキシャル構造の成長に先立ち、次に述べるような基板洗浄を行った。はじめに、塩酸と過酸化水素水との混合溶液にＧａＮ自立基板を漬け、いわゆるバブリング洗浄を行った。その後、７０℃に加熱した硝酸に３０分間浸漬した。その後、十分に洗浄した石英製のビーカ中に超純水を満たし、その中にＧａＮ自立基板を１分間浸漬し、超音波洗浄を行った。超純水を交換しながら、同じ工程を合計５回繰り返した。さらに超純水を交換し、そのまま超純水を注ぎ続け、いわゆる流水洗浄を３０分間行った。このとき用いた超純水の比抵抗は１７．５ＭΩｃｍ、ＤＯは０．１５ｍｇ／Ｌ、水温は２５℃、ＴＯＣは０．０４５ｍｇ／Ｌ、Ｆｅ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｚｎの濃度はいずれも０．５μｇ／Ｌ未満であった。その後、ＧａＮ自立基板を超純水中から引き上げ、清浄な乾燥窒素でブローして乾燥させた。洗浄の済んだＧａＮ自立基板をＭＯＶＰＥ炉にセットし、ｎ型ＧａＮ層４μｍと、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ／ＧａＮ−３ＭＱＷ活性層（ｗｅｌｌ層３ｎｍ、ｂａｒｒｉｅｒ層１０ｎｍ）と、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層４０ｎｍ、ｐ型ＧａＮ層５００ｎｍをＭＯＶＰＥ法を用いて順次積層して、ＬＥＤエピタキシャル構造を作製した。
【００４７】
（比較例１）アルカリ→超純水
はじめに、基板表面（エピタキシャル成長を行う面）がｃ面（Ｇａ極性面）である直径２インチのＧａＮ自立基板を準備した。このＧａＮ自立基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてＬＥＤエピタキシャル構造を成長させた。
【００４８】
この比較例１のエピタキシャル構造の成長に先立ち、次に述べるような基板洗浄を行った。はじめに、水酸化カリウム水溶液（１規定）中にＧａＮ自立基板を１０分間浸漬した。その後、実施例１で用いたのと同じ超純水で水酸化カリウム水溶液を十分に洗い流した。その後は実施例１と同様のＬＥＤエピタキシャル構造を作製した。
【００４９】
（比較例２）酸→純水
はじめに、基板表面（エピタキシャル成長を行う面）がｃ面（Ｇａ極性面）である直径２インチのＧａＮ自立基板を準備した。このＧａＮ自立基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてＬＥＤエピタキシャル構造を成長させた。
【００５０】
この比較例２のエピタキシャル構造の成長に先立ち、実施例１と同様の洗浄・乾燥工程を行ったが、超純水のかわりに、純水を用いた。用いた純水の比抵抗は４ＭΩｃｍ、ＤＯは１０ｍｇ／Ｌ、水温は１７℃、ＴＯＣは２ｍｇ／Ｌ、Ｆｅ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｚｎの濃度はそれぞれ１２，８，９，１１μｇ／Ｌであった。このＧａＮ自立基板をＭＯＶＰＥ炉にセットし、実施例１と同様のＬＥＤエピタキシャル構造を作製した。
【００５１】
（比較例３）酸→純水→有機
はじめに、基板表面（エピタキシャル成長を行う面）がｃ面（Ｇａ極性面）である直径２インチのＧａＮ自立基板を準備した。このＧａＮ自立基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてＬＥＤエピタキシャル構造を成長させた。
【００５２】
この比較例３のエピタキシャル構造の成長に先立ち、次に述べるような基板洗浄を行った。はじめに、塩酸と過酸化水素水との混合溶液にＧａＮ自立基板を漬け、いわゆるバブリング洗浄を行った。その後、７０℃に加熱した硝酸に３０分間浸漬した。その後、十分に洗浄した石英製のビーカ中に比較例２と同じ仕様の純水を満たし、その中にＧａＮ自立基板を１分間浸漬し、超音波洗浄を行った。純水を交換しながら、同じ工程を合計５回繰り返した。さらに純水を交換し、そのまま純水を注ぎ続け、いわゆる流水洗浄を３０分間行った。その後、ＧａＮ自立基板を純水中から引き上げ、清浄な乾燥窒素でブローして乾燥させた。洗浄後のＧａＮ自立基板アセトンとエタノールで順次超音波洗浄し、エタノールからＧａＮ自立基板を引き上げ、清浄な乾燥窒素でブローして乾燥させた。このＧａＮ自立基板をＭＯＶＰＥ炉にセットし、実施例１と同様のＬＥＤエピタキシャル構造を作製した。エピタキシャル成長前は、基板表面にウォータマークは肉眼では見られなかったが、エピタキシャル成長後は、ウォータマーク様の分布をもったモフォロジ悪化部分が、面積比にして４０％程度現れていた。
【００５３】
（ＬＥＤの性能比較）
これら実施例１及び比較例１〜３で作製したＬＥＤエピタキシャル構造を持つエピタキシャルウェハをチップ化し、２０ｍＡの電流を通電し、特性を比較した。比較例３のＬＥＤは、モフォロジ悪化部分から作製した。その結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2010278357.tif 000002
【００５５】
実施例１のＬＥＤの出力と駆動電圧とをそれぞれ１００％として相対的な比較を行った。その結果、実施例１のＬＥＤは出力が最も高く、駆動電圧値も小さく、最も優れた特性であることがわかった。
【００５６】
塩基性洗浄液を用いて洗浄した比較例１では、−ｃ面が必要以上にエッチングされ、これにより生じた残渣のようなものが洗浄中に分散し、基板表面に付着することで悪影響をもたらしているのではないかと考えられる。また、純水を用いて洗浄した比較例２では、基板表面を十分に洗浄することができず、その結果デバイス特性が悪化したものと考えられる。有機洗浄を行った比較例３では、基板表面に有機体が残留し、エピタキシャル成長前の昇温段階でその有機体が炭化し、結晶成長を阻害する核になり、デバイス特性が悪化したものと考えられる。
【００５７】
これに対して、実施例１では塩基性洗浄液を用いず、非塩基性洗浄液のみを用いて洗浄したことで、基板表面が必要以上にエッチングされたり、基板表面に有機体が残留したりしなかったため、特性のよいデバイスが得られたものと考えられる。
【００５８】
以上の結果から、窒化物半導体自立基板を、非塩基性洗浄液のみを用いて洗浄することで、特性のよいデバイスを得られることが確認できた。
【００５９】
２，比抵抗依存性
はじめに、基板表面（エピタキシャル成長を行う面）がｃ面（Ｇａ極性面）である直径２インチのＧａＮ自立基板を準備した。このＧａＮ自立基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてＬＥＤエピタキシャル構造を成長させた。
【００６０】
エピタキシャル成長に先立つ洗浄工程は実施例１と同様だが、比抵抗の異なる数種類（実験例１−１から１−４）の超純水を用い、それぞれの場合で上記と同様にしてＬＥＤの性能を、実験例１−１のＬＥＤの出力と駆動電圧とをそれぞれ１００％として相対的に比較して○×で判定した。その結果を表２に示す。
【００６１】
【表２】
2010278357.tif 000003
【００６２】
その結果、表２に示すように、比抵抗が小さくなるほど出力は低下し、駆動電圧は増大する傾向があり、しかも５ＭΩｃｍ未満の場合には急激に特性劣化が起こることが確認された。また、相対出力が低く、相対駆動電圧が高い実験例１−４を×、良好な特性が得られている実験例１−１から１−３を○と判定した。
【００６３】
実験例１−１から１−３では、超純水中の導電性不純物の総量が少なく比抵抗が大きいため、デバイス特性の悪化に影響を及ぼすことはないが、実験例１−４では超純水中の導電性不純物の総量が多く比抵抗が小さいため、デバイス特性が悪化したものと考えられる。
【００６４】
以上の結果より、洗浄に用いる超純水は、比抵抗（抵抗率）が５ＭΩｃｍ以上であるとよいことが確認できた。
【００６５】
３，ＤＯ（溶存酸素濃度）依存性
はじめに、基板表面（エピタキシャル成長を行う面）がｃ面（Ｇａ極性面）である直径２インチのＧａＮ自立基板を準備した。このＧａＮ自立基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてＬＥＤエピタキシャル構造を成長させた。
【００６６】
エピタキシャル成長に先立つ洗浄工程は実施例１と同様だが、ＤＯの異なる数種類（実験例２−１から２−４）の超純水を用い、それぞれの場合で上記と同様にしてＬＥＤの性能を、実験例２−１のＬＥＤの出力と駆動電圧とをそれぞれ１００％として相対的に比較して○×で判定した。その結果を表３に示す。
【００６７】
【表３】
2010278357.tif 000004
【００６８】
その結果、表３に示すように、ＤＯ値が大きくなるほど出力は低下し、駆動電圧は増加する傾向があり、しかも１ｍｇ／Ｌより大きい場合には急激に特性劣化が起こることが確認された。また、相対出力が低く、相対駆動電圧が高い実験例２−３，２−４を×、良好な特性が得られている実験例２−１，２−２を○と判定した。
【００６９】
実験例２−１，２−２では、ＤＯが１ｍｇ／Ｌ以下であり問題はないが、実験例２−３，２−４では、ＤＯ値が大きいため、基板の表面の酸化が進行し、その上に成長されるデバイスの特性に悪影響を与えたものと考えられる。
【００７０】
以上の結果より、洗浄に用いる超純水は、ＤＯが１ｍｇ／Ｌ以下であるとよいことが確認できた。
【００７１】
４，水温依存性
はじめに、基板表面（エピタキシャル成長を行う面）がｃ面（Ｇａ極性面）である直径２インチのＧａＮ自立基板を準備した。このＧａＮ自立基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてＬＥＤエピタキシャル構造を成長させた。
【００７２】
エピタキシャル成長に先立つ洗浄工程は実施例１と同様だが、温度の異なる数種類（実験例３−１から３−６）の超純水を用い、それぞれの場合で上記と同様にしてＬＥＤの性能を、実験例３−３のＬＥＤの出力と駆動電圧とをそれぞれ１００％として相対的に比較して○×で判定した。その結果を表４に示す。
【００７３】
【表４】
2010278357.tif 000005
【００７４】
その結果、表４に示すように、温度が高くなるほど出力が増大し、駆動電圧が減少する傾向があるものの、高温では特性は劣化傾向に転じ、特に７０℃を超えると急激に悪化することが明らかになった。また、相対出力が低く、相対駆動電圧が高い実験例３−１，３−６を×、良好な特性が得られている実験例３−２から３−５を○と判定した。
【００７５】
実験例３−１では、水温が１８℃未満と低いため、超純水中のＤＯ値が大きくなり、基板の表面の酸化が進行し、その上に成長されるデバイスの特性に悪影響を与えたものと考えられる。また、実験例３−６では、水温が７０℃より高いため、基板表面の水滴の蒸発が早くなり、窒素ブローで吹き飛ばす前に乾燥してしまい、ウォータマークができやすくなり、デバイス特性が悪化したものと考えられる。
【００７６】
これに対し、実験例３−２から３−５では、超純水への気体の溶解度が小さくなり、洗浄効果が増大し、良好な特性のデバイスが得られたものと考えられる。
【００７７】
以上の結果より、洗浄に用いる超純水は、水温が１８℃以上７０℃以下であるとよいことが確認できた。
【００７８】
５，ＴＯＣ（全有機体炭素量）依存度
はじめに、基板表面（エピタキシャル成長を行う面）がｃ面（Ｇａ極性面）である直径２インチのＧａＮ自立基板を準備した。このＧａＮ自立基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてＬＥＤエピタキシャル構造を成長させた。
【００７９】
エピタキシャル成長に先立つ洗浄工程は実施例１と同様だが、ＴＯＣの異なる数種類（実験例４−１から４−４）の超純水を用い、それぞれの場合で上記と同様にしてＬＥＤの性能を、実験例４−１のＬＥＤの出力と駆動電圧とをそれぞれ１００％として相対的に比較して○×で判定した。その結果を表５に示す。
【００８０】
【表５】
2010278357.tif 000006
【００８１】
その結果、表５に示すように、ＴＯＣ値が大きくなるほど出力は低下し、駆動電圧は増大する傾向があり、しかも０．３ｍｇ／Ｌより大きくなると急激に特性劣化が起こることが確認された。また、相対出力が低く、相対駆動電圧が高い実験例４−３，４−４を×、良好な特性が得られている実験例４−１，４−２を○と判定した。
【００８２】
実験例４−３，４−４では、基板表面に有機体が残留し、エピタキシャル成長前の昇温段階でその有機体が炭化し、結晶成長を阻害する核になり、デバイス特性が悪化したものと考えられる。
【００８３】
これに対し、実験例４−１，４−２では、ＴＯＣが０．３ｍｇ／Ｌ以下と小さく基板表面に有機体が残留しなかったため、良好なデバイス特性が得られたものと考えられる。
【００８４】
以上の結果より、洗浄に用いる超純水は、ＴＯＣが０．３ｍｇ／Ｌ以下であるとよいことが確認できた。
【００８５】
６，金属不純物依存性
はじめに、基板表面（エピタキシャル成長を行う面）がｃ面（Ｇａ極性面）である直径２インチのＧａＮ自立基板を準備した。このＧａＮ自立基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてＬＥＤエピタキシャル構造を成長させた。
【００８６】
エピタキシャル成長に先立つ洗浄工程は実施例１と同様だが、Ｆｅの総濃度の異なる数種類（実験例５−１から５−４）の超純水を用い、それぞれの場合で上記と同様にしてＬＥＤの性能を、実験例５−１のＬＥＤの出力と駆動電圧とをそれぞれ１００％として相対的に比較して○×で判定した。その結果を表６に示す。
【００８７】
【表６】
2010278357.tif 000007
【００８８】
その結果、表６に示すように、濃度値が大きくなるほど出力は低下し、駆動電圧は増大する傾向があり、しかも５μｇ／Ｌより大きくなると急激に特性劣化が起こることが確認された。また、相対出力が低く、相対駆動電圧が高い実験例５−４を×、良好な特性が得られている実験例５−１から５−３を○と判定した。
【００８９】
Ｆｅなどの物質は、ＧａＮのドーパントになったり、ＧａＮとの混晶を形成したりする物質群であるため、これらの物質が基板表面に付着した状態でエピタキシャル成長を行うと、その界面において電気的な障壁が形成されるなどして、デバイス特性を悪化させる原因となる。そのため、Ｆｅ濃度が５μｇ／Ｌ以下の実験例５−１から５−３では問題ないが、Ｆｅ濃度が５μｇ／Ｌより高い実験例５−４では、デバイス特性が悪化したものと考えられる。
【００９０】
以上の結果より、洗浄に用いる超純水は、Ｆｅなどの濃度が５μｇ／Ｌ以下であるとよいことが確認できた。
【００９１】
７，水洗時間依存性及び流水の場合
はじめに、基板表面（エピタキシャル成長を行う面）がｃ面（Ｇａ極性面）である直径２インチのＧａＮ自立基板を準備した。このＧａＮ自立基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてＬＥＤエピタキシャル構造を成長させた。
【００９２】
エピタキシャル成長に先立つ洗浄工程は実施例１と同様だが、最終工程の流水洗浄工程をバッチ処理工程に変え、超純水中への浸漬時間を変えて（実験例６−１から６−５）、それぞれの場合で上記と同様にしてＬＥＤの性能を相対的に比較・判定した。その際、流水洗浄の場合の相対出力と駆動電圧をそれぞれ１００％とした。その結果を表７に示す。
【００９３】
【表７】
2010278357.tif 000008
【００９４】
その結果、表７に示すように、あまり浸漬時間が短い場合は、十分な洗浄効果が得られないためか、特性は悪化する傾向にあった（実験例６−１）。また、時間が長すぎる場合も、特性は劣化する傾向にあり、しかも、５分を超えると急激に劣化する傾向があった（実験例６−５）。
【００９５】
これに対して、漬け置き時間を１０秒以上５分以下とした実験例６−２から６−４では、超純水の特性が劣化せず、十分な洗浄効果を得ることができた。
【００９６】
また、相対出力が低く、相対駆動電圧が高い実験例６−１，６−５を×、良好な特性が得られている実験例６−２から６−４を○と判定した。
【００９７】
以上の結果より、超純水への窒化物半導体自立基板の漬け置き時間を１０秒以上５分以下とするとよいことが確認できた。
【００９８】
上記実施例においては、ＧａＮ自立基板についてのみ記したが、ＡｌＮやＡｌＧａＮ、あるいはそれらの自立基板にエピタキシャル成長膜を形成してあるような基板に対しても同様に適用可能である。また、ＧａＮ自立基板はｃ面を主面とするものについてのみ記したが、Ｍ面やＡ面、｛１１−２２｝面などの他の面を主面とする基板についても同様に適用することができる。