[发明专利]一种基于光刻蚀的n型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置

说明书

本发明涉及碳化硅单晶片制造领域，公开了一种基于光刻蚀的n型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置，包括：提供n型碳化硅晶锭和金属催化剂，n型碳化硅晶锭的表面镀有导电材料层，将导电材料层和金属催化剂形成电路短路后浸泡入刻蚀液中，采用特定波长的入射光进行照射，入射光照射在晶锭内部的非晶层表面，在非晶层表面形成光生空穴‑电子对；在照射的过程中，光生电子沿电路富集于金属催化剂上，刻蚀液对具有光生空穴的非晶层表面进行刻蚀，得到n型碳化硅单晶片；本发明在光电压作用下，非晶层表面导带中的光生电子沿外电路富集于金属催化剂上，而非晶层表面价带中留下的光生空穴则在刻蚀液的参与下对非晶层进行刻蚀，所得单晶片表面无应力残余。

技术领域

本发明涉及碳化硅单晶片制造技术领域，具体为一种基于光刻蚀的n型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置。

背景技术

目前，在碳化硅晶锭切片工序中，“激光切割法”是一种新型的生产碳化硅单晶片的方法，有望替代传统的“金刚石线切割法”。在干燥环境下，激光聚焦在平行于碳化硅晶锭基面的切割面上，局部加热产生高密度位错，在碳化硅晶锭的预定深度处形成一层很薄的混有非晶硅、非晶碳和非晶碳化硅的非晶层，其中，所述非晶层的厚度大约为50μm；然后通过机械剥离非晶层的方式得到碳化硅晶锭。

该方法切割损失少、晶圆表面或亚表面加工痕迹少，能够显著降低下一步研磨工序的难度。然而，激光处理得到的非晶层内部结构并不均匀，在机械剥离过程中可能会因受力不均而造成碳化硅单晶片破裂，并且剥离后的碳化硅单晶片表面会有残余应力存在，不利于下一步加工；因此截至目前，由“激光切割法”得到的碳化硅晶锭尺寸均较小(＜1cm×1cm)，不能满足2-8英寸n型碳化硅单晶片的生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有剥离方法效果不好的问题，提供了一种基于光刻蚀的n型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于光刻蚀的n型碳化硅单晶片剥离方法，包括：

提供n型碳化硅晶锭和金属催化剂，其中，所述n型碳化硅晶锭的表面镀有导电材料层，所述n型碳化硅晶锭包括非晶层和位于所述非晶层表面的单晶层，所述非晶层位于所述n型碳化硅晶锭内部的预定深度处；

将所述导电材料层的一端连接所述金属催化剂的一端，所述导电材料层的另一端连接所述金属催化剂的另一端，形成电路短路；

将所述n型碳化硅晶锭和所述金属催化剂浸泡入刻蚀液中，采用特定波长的入射光对所述n型碳化硅晶锭进行照射，入射光经过所述n型碳化硅晶锭表面的单晶层照射在所述非晶层表面，在所述非晶层表面形成光生空穴-电子对；

在照射的过程中，光生电子沿电路富集于所述金属催化剂上与所述刻蚀液发生反应，所述刻蚀液对具有光生空穴的非晶层表面进行选择性刻蚀，实现所述单晶层的剥离，得到n型碳化硅单晶片。

作为一种可实施方式，所述单晶层包括所述n型碳化硅晶锭上表面的第一单晶层和位于所述n型碳化硅晶锭下表面的第二单晶层；所述n型碳化硅晶锭的表面镀有导电材料层，将所述导电材料层的一端连接所述金属催化剂的一端，所述导电材料层的另一端连接所述金属催化剂的另一端的步骤包括：

所述导电材料层为金属材料层，所述第二单晶层表面镀有金属材料层，将所述n型碳化硅晶锭作为光阳极，所述金属催化剂作为光阴极，将所述金属材料层的一端连接所述金属催化剂的一端，所述金属材料层的另一端连接所述金属催化剂的另一端。

作为一种可实施方式，所述金属催化剂为铂网。

作为一种可实施方式，所述刻蚀液包含氧化剂和氧化硅腐蚀液；光生电子沿电路富集于所述金属催化剂上与所述刻蚀液发生反应，所述刻蚀液对具有光生空穴-电子对的非晶层表面进行选择性刻蚀的步骤包括：