[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

说明书

本发明涉及单晶片剥离技术领域，公开了一种半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置，包括：提供半绝缘型碳化硅晶锭，将半绝缘型碳化硅晶锭浸泡入刻蚀液中，其中，半绝缘型碳化硅晶锭包括非晶层和位于非晶层表面的单晶层，非晶层位于半绝缘型碳化硅晶锭内部的预定位置处；采用特定波长的入射光对半绝缘型碳化硅晶锭进行照射，入射光经过单晶层照射在非晶层表面，在非晶层表面形成光生空穴‑电子对；在照射的过程中，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，得到半绝缘型碳化硅单晶片；本发明能够获得厚度可控的半绝缘型碳化硅单晶片，无需减薄研磨处理，且得到的单晶片表面或亚表面无损伤层、无应力残余，操作简单，成本低。

技术领域

本发明涉及单晶片剥离技术领域，具体为一种半绝缘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英寸半绝缘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，提供了一种半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法，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；

采用特定波长的入射光对所述半绝缘型碳化硅晶锭进行照射，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，实现所述单晶层的剥离，得到半绝缘型碳化硅单晶片。

作为一种可实施方式，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：所述刻蚀液将所述非晶层表面的光生电子吸收，所述非晶层表面剩余的光生空穴破坏所述非晶层表面的Si-C和Si-Si，所述刻蚀液对破坏后的非晶层表面进行选择性刻蚀。

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；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：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。

作为一种可实施方式，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：；