碳化硅衬底回收方法、碳化硅衬底及回收系统技术方案

本发明专利技术涉及半导体及半导体制造技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅衬底回收方法、碳化硅衬底及回收系统。其中，所述回收方法通过采用化学腐蚀及物理研磨相结合的方式对外延片进行处理，可以快速有效的去除外延片上的外延层，获得表面平整光滑的碳化硅衬底。再通过退火处理，能够修复研磨造成的表面缺陷(比如，划痕)，获得可直接使用的碳化硅衬底。该方法具有原理简单、回收过程可控的优点。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅衬底回收方法、碳化硅衬底及回收系统
本专利技术涉及半导体及半导体制造
，具体而言，涉及一种碳化硅衬底回收方法、碳化硅衬底及回收系统。
技术介绍
半导体材料氮化镓(GaN)因具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、击穿所需场强高、导热性能好等特点，已经成为目前的研究热点。在电子器件方面，氮化镓材料比硅和砷化镓更适合于制造高温、高频、高压和大功率器件，因此氮化镓基电子器件具有很好的应用前景。由于GaN同质衬底的匮乏，制作GaN基的光电器件和功率器件均需要在异质衬底上外延生长GaN基材料。碳化硅(SiC)、蓝宝石(Sapphire)和硅(Si)均是常用的衬底材料，相比于蓝宝石和硅衬底，碳化硅衬底具有更高的热导率、与GaN之间具有更小的晶格失配的特点，因此碳化硅衬底是GaN基大功率光电器件和功率器件的首选衬底。但受SiC体单晶的制造工艺所限，目前相同尺寸的碳化硅衬底的成本远高于Sapphire衬底和Si衬底。在外延生产中，受工艺、设备、人员等因素，不可避免的会产生不良品，这些不合格的外延片往往会被直接报废处理，如果将这些报废的外延片回收，使用一定的方法去除表面的GaN外延层，留下碳化硅衬底，可实现碳化硅衬底的重复使用，降低生产成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种碳化硅衬底回收方法、碳化硅衬底及回收系统，以解决上述问题。就碳化硅衬底回收方法而言，本专利技术提供如下技术方案：一种碳化硅衬底回收方法，所述方法包括：将外延片放入腐蚀性溶液中进行腐蚀处理，其中，所述外延片包括碳化硅衬底及由氮化物半导体材料组成的外延层；将腐蚀处理后的外延片放入研磨设备进行研磨处理，去除所述碳化硅衬底表面的外延层获得碳化硅衬底；将研磨处理后得到的碳化硅衬底放入清洗设备中，对所述碳化硅衬底进行清洗；将清洗后的所述碳化硅衬底放置在退火设备内，进行退火处理，修复碳化硅衬底的表面缺陷。可选地，所述腐蚀性溶液为碱性溶液。可选地，所述碱性溶液是浓度为10％-60％的氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。可选地，所述碱性溶液是浓度为20％-40％的氢氧化钾溶液或浓度为20％-30％氢氧化钠溶液。可选地，所述碱性溶液的温度为50-80摄氏度。可选地，退火处理采用的退火气氛为氢气、退火温度为1300-1600℃，退火压力为0.1-1atm，退火时间为10-30分钟。可选地，所述退火温度为1300-1500℃，退火压力为0.1-1atm，退火时间为15-20分钟。就碳化硅衬底而言，本专利技术提供一种通过上述碳化硅衬底回收方法获得的碳化硅衬底，其中，所述碳化硅衬底为4H-SiC或6H-SiC。可选地，在所述研磨处理后，所述碳化硅衬底表面粗糙度低于5nm，所述碳化硅衬底翘曲低于20um。可选地，经过清洗后的所述碳化硅衬底表面的粘污金属低于5×1010atoms/cm2可选地，经过退火处理后所述碳化硅衬底的表面粗糙度RMS低于1nm。就回收系统而言，本专利技术提供如下技术方案：所述回收系统包括：腐蚀设备、研磨设备、清洗设备及退火设备，其中，所述腐蚀设备中装有腐蚀性溶液；所述腐蚀设备，用于对放入腐蚀性溶液中的外延片进行腐蚀处理，其中，所述外延片包括碳化硅衬底及由氮化物半导体材料组成的外延层；所述研磨设备，用于将腐蚀处理后的外延片进行研磨处理，去除所述碳化硅衬底表面的外延层获得碳化硅衬底；所述清洗设备，用于对研磨处理后得到的碳化硅衬底进行清洗；所述退火设备，用于对清洗后的所述碳化硅衬底进行退火处理，修复碳化硅衬底的表面缺陷。本专利技术提供的碳化硅衬底回收方法、碳化硅衬底及回收系统。通过采用化学腐蚀及物理研磨相结合的方式对外延片进行处理，可以快速有效的去除外延片上的外延层，获得表面平整光滑的碳化硅衬底。再通过退火处理，能够修复研磨造成的表面缺陷(比如，划痕)，获得可直接使用的碳化硅衬底。该方法具有原理简单、回收过程可控的优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的外延片的结构示意图。图2为图1中外延片的具体结构示意图。图3为本专利技术实施例提供的碳化硅衬底回收方法的流程示意图。图4为本专利技术实施例提供的回收系统的方框示意图。图标：100-外延片；110-碳化硅衬底；120-外延层；121-缓冲层；122-沟道层；123-势垒层；200-回收系统；210-腐蚀设备；220-研磨设备；230-清洗设备；240-退火设备。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。对于以SiC为生长衬底的GaN基外延片，无论是光电器件还是电子器件，外延层可以是GaN、AlN、InN及其合金等常见的半导体材料。为了便于说明本专利技术的实施例。下面简单介绍常见的碳化硅衬底上GaN电子器件的外延结构。请参照图1，图1示出了本专利技术实施例提供的外延片100的结构示意图。外延片100通常包括碳化硅衬底110和GaN外延层120。请参照图2，更加具体地，GaN外延层120包括但不限于依次叠加在碳化硅衬底110上的缓冲层121、沟道层122、势垒层123。经过专利技术人研究发现，现有技术中去除碳化硅衬底110表面的外延层120的方式主要包括化学方法和物理方法。其中，化学方法主要分为湿法腐蚀或者干法腐蚀。湿法腐蚀指的是使用酸溶液或碱溶液腐蚀外延层材料(比如，GaN)，干法刻蚀指的是使用感应耦合等离子体(InductivelyCoupledPlasma，简称ICP)或反应离子刻蚀(ReactiveIonEtching，简称，RIE)等刻蚀设备刻蚀外延层材料。但由于碳化硅衬底110上的GaN外延层120晶体质量较高，使用湿法腐蚀的方法，难以获得较高的腐蚀速率；干法刻蚀是将氯基气体转化为等离子体状态，再刻蚀GaN外延层120，此过程可能会对碳化硅衬底110造成不可恢复的损伤，不利于后续重复利用。也有在专门的烘烤设备中，通入氯气、氯化氢等气体，在高温下刻蚀GaN材料的，此方法容易在碳化硅衬底110表面产生缺陷。其中，物理方法包括高温烘烤、机械研磨、化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，简称CMP)等。然高温烘烤效率较低，且较难完全去除表面的GaN材料。而机械研磨、CMP方法去除效率高，但会在碳化硅衬底110表面留下划痕、缺陷等可修复的损伤。为了克服上述现有碳化硅衬底110回收方法存在的缺陷，专利技术人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅衬底回收方法，其特征在于，所述方法包括：将外延片放入腐蚀性溶液中进行腐蚀处理，其中，所述外延片包括碳化硅衬底及由氮化物半导体材料组成的外延层；将腐蚀处理后的外延片放入研磨设备进行研磨处理，去除所述碳化硅衬底表面的外延层获得碳化硅衬底；将研磨处理后得到的碳化硅衬底放入清洗设备中，对所述碳化硅衬底进行清洗；将清洗后的所述碳化硅衬底放置在退火设备内，进行退火处理，修复碳化硅衬底的表面缺陷。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅衬底回收方法，其特征在于，所述方法包括：将外延片放入腐蚀性溶液中进行腐蚀处理，其中，所述外延片包括碳化硅衬底及由氮化物半导体材料组成的外延层；将腐蚀处理后的外延片放入研磨设备进行研磨处理，去除所述碳化硅衬底表面的外延层获得碳化硅衬底；将研磨处理后得到的碳化硅衬底放入清洗设备中，对所述碳化硅衬底进行清洗；将清洗后的所述碳化硅衬底放置在退火设备内，进行退火处理，修复碳化硅衬底的表面缺陷。2.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述腐蚀性溶液为碱性溶液。3.如权利要求2所述的回收方法，其特征在于，所述碱性溶液是浓度为10％-60％的氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。4.如权利要求2-3任意一项所述的碳化硅衬底回收方法，其特征在于，所述碱性溶液的温度为50-80摄氏度。5.如权利要求1-3任意一项所述的碳化硅衬底回收方法，其特征在于，所述退火处理采用的退火气氛为氢气、退火温度为1300-1600℃，退火压力为0.1-1atm，退火时间为10-30分钟。6.一种碳化硅衬底，其特征在于，所述碳化硅衬底为采用权利要求1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔苏苏，
申请(专利权)人：苏州能讯高能半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32