[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

权利要求书

1.一种基于光刻蚀的n型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，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，采用大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值的入射光照射在所述n型碳化硅晶锭表面，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；其中，所述刻蚀液包含氧化剂和氧化硅腐蚀液，所述氧化硅腐蚀液为碱性刻蚀液；

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氧化剂发生还原反应，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，实现所述单晶层的剥离，得到n型碳化硅单晶片。

2.根据权利要求1所述的基于光刻蚀的n型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，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，所述导电材料层为金属材料层；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。

3.根据权利要求1所述的基于光刻蚀的n型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，所述金属催化剂为铂网。

4.根据权利要求1所述的基于光刻蚀的n型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，所述氧化剂包括K₂S₂O₈，所述氧化硅腐蚀液包括KOH；光生电子沿电路富集于所述金属催化剂上与所述氧化剂发生还原反应的反应过程包括：光生电子e^-与所述氧化剂中的S₂O₈^2-发生还原反应，其中，化学公式为：S₂O₈^2-+2e^-→2SO₄^2-；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：SiC+4H₂O+8h⁺→SiO₂+CO₂↑+8H⁺；光生空穴h⁺和Si-Si发生反应的化学公式为：Si+2H₂O+4h⁺→SiO₂+4H⁺；生成SiO₂后，SiO₂和所述KOH发生反应，其中，SiO₂和KOH发生反应的化学公式为：SiO₂+2OH^-→SiO₃^2-+H₂O；

当所述氧化硅腐蚀液为KOH水溶液、所述氧化剂为K₂S₂O₈水溶液时，KOH水溶液的浓度范围为0.01-1.00mol/L，K₂S₂O₈水溶液的浓度范围为0.05-1.00mol/L。