[發明專利]一種基于光刻蝕的n型碳化硅單晶片剝離方法及剝離裝置

有效

• 申請號: 202111490843.0
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114150382B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 王蓉;耿文浩;皮孝東;楊德仁
• 申請（專利權）人: 浙江大學杭州國際科創中心
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B33/10;C30B33/04
• 代理公司: 杭州五洲普華專利代理事務所(特殊普通合伙) 33260
• 代理人: 姚宇吉

本發明涉及碳化硅單晶片制造領域，公開了一種基于光刻蝕的n型碳化硅單晶片剝離方法及剝離裝置，包括：提供n型碳化硅晶錠和金屬催化劑，n型碳化硅晶錠的表面鍍有導電材料層，將導電材料層和金屬催化劑形成電路短路后浸泡入刻蝕液中，采用特定波長的入射光進行照射，入射光照射在晶錠內部的非晶層表面，在非晶層表面形成光生空穴?電子對；在照射的過程中，光生電子沿電路富集于金屬催化劑上，刻蝕液對具有光生空穴的非晶層表面進行刻蝕，得到n型碳化硅單晶片；本發明在光電壓作用下，非晶層表面導帶中的光生電子沿外電路富集于金屬催化劑上，而非晶層表面價帶中留下的光生空穴則在刻蝕液的參與下對非晶層進行刻蝕，所得單晶片表面無應力殘余。

技術領域

本發明涉及碳化硅單晶片制造技術領域，具體為一種基于光刻蝕的n型碳化硅單晶片剝離方法及剝離裝置。

背景技術

目前，在碳化硅晶錠切片工序中，“激光切割法”是一種新型的生產碳化硅單晶片的方法，有望替代傳統的“金剛石線切割法”。在干燥環境下，激光聚焦在平行于碳化硅晶錠基面的切割面上，局部加熱產生高密度位錯，在碳化硅晶錠的預定深度處形成一層很薄的混有非晶硅、非晶碳和非晶碳化硅的非晶層，其中，所述非晶層的厚度大約為50μm；然后通過機械剝離非晶層的方式得到碳化硅晶錠。

該方法切割損失少、晶圓表面或亞表面加工痕跡少，能夠顯著降低下一步研磨工序的難度。然而，激光處理得到的非晶層內部結構并不均勻，在機械剝離過程中可能會因受力不均而造成碳化硅單晶片破裂，并且剝離后的碳化硅單晶片表面會有殘余應力存在，不利于下一步加工；因此截至目前，由“激光切割法”得到的碳化硅晶錠尺寸均較小(＜1cm×1cm)，不能滿足2-8英寸n型碳化硅單晶片的生產。

發明內容

本發明的目的在于克服現有剝離方法效果不好的問題，提供了一種基于光刻蝕的n型碳化硅單晶片剝離方法及剝離裝置。

為了實現上述目的，本發明提供一種基于光刻蝕的n型碳化硅單晶片剝離方法，包括：

提供n型碳化硅晶錠和金屬催化劑，其中，所述n型碳化硅晶錠的表面鍍有導電材料層，所述n型碳化硅晶錠包括非晶層和位于所述非晶層表面的單晶層，所述非晶層位于所述n型碳化硅晶錠內部的預定深度處；

將所述導電材料層的一端連接所述金屬催化劑的一端，所述導電材料層的另一端連接所述金屬催化劑的另一端，形成電路短路；

將所述n型碳化硅晶錠和所述金屬催化劑浸泡入刻蝕液中，采用特定波長的入射光對所述n型碳化硅晶錠進行照射，入射光經過所述n型碳化硅晶錠表面的單晶層照射在所述非晶層表面，在所述非晶層表面形成光生空穴-電子對；

在照射的過程中，光生電子沿電路富集于所述金屬催化劑上與所述刻蝕液發生反應，所述刻蝕液對具有光生空穴的非晶層表面進行選擇性刻蝕，實現所述單晶層的剝離，得到n型碳化硅單晶片。

作為一種可實施方式，所述單晶層包括所述n型碳化硅晶錠上表面的第一單晶層和位于所述n型碳化硅晶錠下表面的第二單晶層；所述n型碳化硅晶錠的表面鍍有導電材料層，將所述導電材料層的一端連接所述金屬催化劑的一端，所述導電材料層的另一端連接所述金屬催化劑的另一端的步驟包括：

所述導電材料層為金屬材料層，所述第二單晶層表面鍍有金屬材料層，將所述n型碳化硅晶錠作為光陽極，所述金屬催化劑作為光陰極，將所述金屬材料層的一端連接所述金屬催化劑的一端，所述金屬材料層的另一端連接所述金屬催化劑的另一端。

作為一種可實施方式，所述金屬催化劑為鉑網。

作為一種可實施方式，所述刻蝕液包含氧化劑和氧化硅腐蝕液；光生電子沿電路富集于所述金屬催化劑上與所述刻蝕液發生反應，所述刻蝕液對具有光生空穴-電子對的非晶層表面進行選擇性刻蝕的步驟包括：