[发明专利]一种碳化硅晶圆片剥离方法及剥离装置

说明书

本发明涉及碳化硅晶圆片制造技术领域，公开了一种碳化硅晶圆片剥离方法及剥离装置，包括：将碳化硅晶锭作为阳极通过碳化硅晶锭上的导电层连接电压输出端并在刻蚀液中设置阴极连接电压输入端；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的同时采用大于非晶层表面两侧的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；在照射的过程中向碳化硅晶锭提供正恒电位对非晶层进行刻蚀，快速实现单晶层的剥离，得到碳化硅晶圆片。本发明采用的刻蚀工艺方法，可快速获得厚度可控的碳化硅晶圆片。

技术领域

本发明涉及碳化硅晶圆片制造技术领域，具体为一种碳化硅晶圆片剥离方法及剥离装置。

背景技术

目前，生产碳化硅晶圆片的方法普遍采用的是金刚石线锯切片工艺。虽然能够获得高产量的碳化硅晶圆片，但每根金刚石线造成碳化硅材料的切口损失厚度超过180μm，并且严重损耗金刚石线。另一方面，金刚石线锯过程中产生的机械振动和应力会造成晶圆片表面出现大量的划痕和裂纹等机械损伤，需要进一步去除总厚度约150μm的表面层来消除线切割工艺造成的影响。因此，生产一片厚度约350μm的碳化硅晶圆片，需要消耗掉约330μm厚的碳化硅材料。

在碳化硅晶锭切片工序中，激光切片技术与光电化学腐蚀技术相结合的方式是一种新型的生产碳化硅晶圆片的方法，有望替代传统的金刚石线锯切片工艺。在干燥环境下，通过激光切片技术将脉冲激光聚焦在平行于基面的切割面上，局部瞬态高温产生高密度位错，形成一层很薄的（＜50μm）混有非晶硅、非晶碳和非晶碳化硅的非晶层。由于非晶层的禁带宽度均低于单晶碳化硅，因此利用光电化学腐蚀技术在禁带宽度上的选择性对非晶层进行选择性的腐蚀，得到晶圆级的、表面无损伤层和应力残余的碳化硅晶圆片，能够显著降低下一步研磨工序的难度。然而，由于非晶层的光电化学腐蚀是从层边缘向层内部进行的，而窄的腐蚀面积严重限制反应过程中的物料传输速率，造成非晶层的腐蚀速率低下，不利于快速剥离，因此需要进一步提高腐蚀速率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有剥离方法效率不高的问题，提供了一种碳化硅晶圆片剥离方法及剥离装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种碳化硅晶圆片剥离方法，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；

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，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。

作为一种可实施方式，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。

作为一种可实施方式，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。