[发明专利]碳化硅衬底回收方法、碳化硅衬底及回收系统

说明书

本发明涉及半导体及半导体制造技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅衬底回收方法、碳化硅衬底及回收系统。其中，所述回收方法通过采用化学腐蚀及物理研磨相结合的方式对外延片进行处理，可以快速有效的去除外延片上的外延层，获得表面平整光滑的碳化硅衬底。再通过退火处理，能够修复研磨造成的表面缺陷(比如，划痕)，获得可直接使用的碳化硅衬底。该方法具有原理简单、回收过程可控的优点。

技术领域

本发明涉及半导体及半导体制造技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅衬底回收方法、碳化硅衬底及回收系统。

背景技术

半导体材料氮化镓(GaN)因具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、击穿所需场强高、导热性能好等特点，已经成为目前的研究热点。在电子器件方面，氮化镓材料比硅和砷化镓更适合于制造高温、高频、高压和大功率器件，因此氮化镓基电子器件具有很好的应用前景。

由于GaN同质衬底的匮乏，制作GaN基的光电器件和功率器件均需要在异质衬底上外延生长GaN基材料。碳化硅(SiC)、蓝宝石(Sapphire)和硅(Si)均是常用的衬底材料，相比于蓝宝石和硅衬底，碳化硅衬底具有更高的热导率、与GaN之间具有更小的晶格失配的特点，因此碳化硅衬底是GaN基大功率光电器件和功率器件的首选衬底。但受SiC体单晶的制造工艺所限，目前相同尺寸的碳化硅衬底的成本远高于Sapphire衬底和Si衬底。在外延生产中，受工艺、设备、人员等因素，不可避免的会产生不良品，这些不合格的外延片往往会被直接报废处理，如果将这些报废的外延片回收，使用一定的方法去除表面的GaN外延层，留下碳化硅衬底，可实现碳化硅衬底的重复使用，降低生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碳化硅衬底回收方法、碳化硅衬底及回收系统，以解决上述问题。

就碳化硅衬底回收方法而言，本发明提供如下技术方案：

一种碳化硅衬底回收方法，所述方法包括：

将外延片放入腐蚀性溶液中进行腐蚀处理，其中，所述外延片包括碳化硅衬底及由氮化物半导体材料组成的外延层；

将腐蚀处理后的外延片放入研磨设备进行研磨处理，去除所述碳化硅衬底表面的外延层获得碳化硅衬底；

将研磨处理后得到的碳化硅衬底放入清洗设备中，对所述碳化硅衬底进行清洗；

将清洗后的所述碳化硅衬底放置在退火设备内，进行退火处理，修复碳化硅衬底的表面缺陷。

可选地，所述腐蚀性溶液为碱性溶液。

可选地，所述碱性溶液是浓度为10％-60％的氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。

可选地，所述碱性溶液是浓度为20％-40％的氢氧化钾溶液或浓度为20％-30％氢氧化钠溶液。

可选地，所述碱性溶液的温度为50-80摄氏度。

可选地，退火处理采用的退火气氛为氢气、退火温度为1300-1600℃，退火压力为0.1-1atm，退火时间为10-30分钟。

可选地，所述退火温度为1300-1500℃，退火压力为0.1-1atm，退火时间为15-20分钟。

就碳化硅衬底而言，本发明提供一种通过上述碳化硅衬底回收方法获得的碳化硅衬底，其中，所述碳化硅衬底为4H-SiC或6H-SiC。

可选地，在所述研磨处理后，所述碳化硅衬底表面粗糙度低于5nm，所述碳化硅衬底翘曲低于20um。

可选地，经过清洗后的所述碳化硅衬底表面的粘污金属低于5×10¹⁰atoms/cm²

可选地，经过退火处理后所述碳化硅衬底的表面粗糙度RMS低于1nm。