[发明专利]一种半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置

权利要求书

1.一种半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，包括：

提供半绝缘型碳化硅晶锭，将所述半绝缘型碳化硅晶锭浸泡入刻蚀液中，其中，所述半绝缘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半绝缘型碳化硅晶锭内部的预定深度处，所述刻蚀液包含氧化剂和氧化硅腐蚀液；

采用大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值的入射光垂直照射在所述半绝缘型碳化硅晶锭表面，入射光经过所述半绝缘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，所述氧化剂将所述非晶层表面的光生电子吸收，所述氧化硅腐蚀液对所述非晶层表面进行选择性刻蚀，实现所述单晶层的剥离，得到半绝缘型碳化硅单晶片。

2.根据权利要求1所述的半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，所述氧化剂将所述非晶层表面的光生电子吸收，所述氧化硅腐蚀液对所述非晶层表面进行选择性刻蚀的步骤包括：所述氧化剂将所述非晶层表面的光生电子吸收并发生氧化反应，所述非晶层表面剩余的光生空穴与所述非晶层表面的半绝缘型碳化硅的Si-C和Si-Si发生反应生成氧化硅，所述氧化硅腐蚀液与所述氧化硅发生反应，从而对所述非晶层表面进行选择性刻蚀。

3.根据权利要求2所述的半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，所述氧化硅腐蚀液包括氢氟酸HF，所述非晶层表面剩余的光生空穴与所述非晶层表面的半绝缘型碳化硅的Si-C和Si-Si发生反应生成氧化硅，所述氧化硅腐蚀液与所述氧化硅发生反应的反应过程包括：

所述非晶层表面剩余的光生空穴h⁺与所述非晶层表面的Si-C和Si-Si发生反应生成SiO₂，其中，光生空穴h⁺和Si-C发生反应的化学公式为：；光生空穴h⁺和Si-Si发生反应的化学公式为：；生成SiO₂后，SiO₂和所述氢氟酸HF发生反应，其中，SiO₂和氢氟酸HF发生反应的化学公式为：。

4.根据权利要求1所述的半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，所述氧化剂包括三氧化铬CrO₃、双氧水H₂O₂或者过硫酸钾K₂S₂O₈。

5.根据权利要求1所述的半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，当所述氧化剂为三氧化铬CrO₃、所述氧化硅腐蚀液为氢氟酸HF时，所述氢氟酸HF的摩尔浓度范围为5-10mol/L，所述氢氟酸HF和所述三氧化铬CrO₃的摩尔浓度比范围为5：1-25：1。

6.根据权利要求1所述的半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，所述单晶层的晶型为4H型或者6H型，其中，4H型和6H型对应的吸收光波长临界值分别为380nm和410nm。

7.根据权利要求1所述的半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，还包括：采用搅拌器对所述刻蚀液进行恒速搅拌，使得所述刻蚀液保持固定范围内的流速。

8.根据权利要求7所述的半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，所述半绝缘型碳化硅晶锭的电阻率为10⁵-10⁸Ω•cm，所述半绝缘型碳化硅晶锭的尺寸范围为2-8英寸，发射入射光的光源距离所述刻蚀液表面的高度范围为5-10cm，所述刻蚀液的流速范围为1-5mL/min，所述搅拌器的转速范围为300-500 r/min。

9.根据权利要求1所述的半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，在所述刻蚀液和发射入射光的光源中间采用滤光片进行滤波，使得到达所述半绝缘型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值。