[发明专利]一种碳化硅晶圆片剥离方法及剥离装置

权利要求书

1.一种碳化硅晶圆片剥离方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供碳化硅晶锭，将所述碳化硅晶锭浸泡入刻蚀液中，其中，所述碳化硅晶锭的底部还设有导电层，所述碳化硅晶锭作为阳极通过所述导电层连接电压输出端，所述刻蚀液中还设有阴极连接电压输入端；

在所述碳化硅晶锭浸泡在所述刻蚀液的过程中，将激光聚焦在所述碳化硅晶锭内部的预定深度处从所述碳化硅晶锭的边缘开始向内进行扫描形成非晶层，其中，扫描形成的所述非晶层位于所述碳化硅晶锭内部的预定深度处，且所述非晶层两侧分别为碳化硅晶锭的第一单晶层和第二单晶层，所述第一单晶层为待剥离的碳化硅晶圆片，所述导电层具体设在所述第二单晶层的外侧表面；

在进行激光扫描的过程中采用大于所述第一单晶层对应的吸收光波长临界值的入射光照射在所述碳化硅晶锭表面，入射光经过所述碳化硅晶锭表面的第一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；

在采用入射光进行照射的过程中向所述碳化硅晶锭提供正恒电位，所述非晶层表面的光生电子沿电流转移到所述阴极上与刻蚀液发生反应，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，实现所述第一单晶层的剥离，得到碳化硅晶圆片。

2.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆片剥离方法，其特征在于，进行激光扫描的激光波长为530～1030nm、频率为1-600kHz；激光扫描采用Mach-Zehnder型双脉冲光学装置，实现双脉冲输出，双脉冲之间的时间延迟为+2皮秒～+70皮秒，脉冲持续时间为10飞秒～6皮秒；聚焦在碳化硅晶锭内部的激光焦点以10～100μm/s的速度扫描，相邻激光写入轨迹间距为5～50μm。

3.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆片剥离方法，其特征在于，在向所述碳化硅晶锭提供正恒电位的过程中，还包括对所述刻蚀液进行微波加热。

4.根据权利要求3所述的碳化硅晶圆片剥离方法，其特征在于，进行微波加热时的微波输出功率为100～300W，对应的所述刻蚀液的温度为30～90℃。

5.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆片剥离方法，其特征在于，将所述碳化硅晶锭作为阳极通过所述导电层连接电压输出端并在所述刻蚀液中设置阴极连接电压输入端具体为基于二电极体系将所述碳化硅晶锭作为阳极通过所述导电层连接电压输出端并在所述刻蚀液中设置阴极连接电压输入端，或者基于三电极体系将所述碳化硅晶锭作为阳极通过所述导电层连接电压输出端并在所述刻蚀液中设置阴极连接电压输入端。

6.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆片剥离方法，其特征在于，所述刻蚀液包含氧化剂和氧化硅腐蚀液；所述非晶层表面的光生电子沿电流转移到所述阴极上与刻蚀液发生反应，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的过程具体包括：

所述非晶层表面的光生电子沿电流转移到所述阴极上与所述氧化剂发生反应，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。

7.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆片剥离方法，其特征在于，所述导电层的外侧还设有绝缘层，所述阴极为铂网，所述碳化硅晶锭的氮掺杂浓度范围为5×10¹⁴～3×10¹⁹ /cm³，所述碳化硅晶锭的厚度范围为0.5～50毫米，所述碳化硅晶锭的尺寸范围为2-8英寸，所述非晶层的深度范围为5~600微米，所述非晶层的厚度范围为2～50微米，所述非晶层距离所述第一单晶层上侧表面的距离范围为5～600微米；向所述碳化硅晶锭提供正恒电位的电压范围为1-8V；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1-5 mL/min，所述刻蚀液的浓度范围为1-20%。