CN113897683A - 一种n型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及碳化硅单晶片制造领域，公开了一种n型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置，包括：提供n型碳化硅晶锭，包括非晶层和位于非晶层表面的单晶层；将n型碳化硅晶锭浸泡入刻蚀液中，基于三电极体系将n型碳化硅晶锭作为阳极并在刻蚀液中设置阴极和参比电极；采用特定波长的入射光对n型碳化硅晶锭进行照射，入射光照射在非晶层表面形成光生空穴‑电子对；在照射的过程中，向n型碳化硅晶锭提供正恒电位，非晶层表面的光生电子沿电流转移到阴极上与刻蚀液发生反应，刻蚀液对非晶层表面进行选择性刻蚀，实现单晶层的剥离，得到n型碳化硅单晶片。通过本发明得到的单晶片表面或亚表面无损伤层、无应力残余，操作简单，成本低。

Description

一种n型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置
技术领域
本发明涉及单晶片制造技术领域，具体为一种n型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置。
背景技术
目前，在碳化硅晶锭切片工序中，“激光切割法”是一种新型的生产碳化硅单晶片的方法，有望替代传统的“金刚石线切割法”。在干燥环境下，激光聚焦在平行于碳化硅晶锭基面的切割面上，局部加热产生高密度位错，在碳化硅晶锭的预定深度处形成一层很薄的混有非晶硅、非晶碳和非晶碳化硅的非晶层，其中，所述非晶层的厚度大约为50μm；然后通过机械剥离非晶层的方式得到碳化硅单晶片。
该方法切割损失少、晶圆表面或亚表面加工痕迹少，能够显著降低下一步研磨工序的难度。然而，激光处理得到的非晶层内部结构并不均匀，在机械剥离过程中可能会因受力不均而造成碳化硅单晶片破裂，并且剥离后的碳化硅单晶片表面会有残余应力存在，不利于下一步加工；因此截至目前，由“激光切割法”得到的碳化硅晶锭尺寸均较小（＜1cm×1cm），不能满足2-8英寸n型碳化硅单晶片的生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有剥离方法效果不好的问题，提供了一种n型碳化硅单晶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n型碳化硅单晶片剥离方法。包括：提供n型碳化硅晶锭，其中，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n型碳化硅晶锭浸泡入刻蚀液中，基于三电极体系将所述n型碳化硅晶锭作为阳极并在所述刻蚀液中设置阴极和参比电极；
采用特定波长的入射光对所述n型碳化硅晶锭进行照射，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；
在照射的过程中，向所述n型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所述刻蚀液发生反应，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，实现所述单晶层的剥离，得到n型碳化硅单晶片。
作为一种可实施方式，基于三电极体系将所述n型碳化硅晶锭作为阳极并在所述刻蚀液中设置阴极和参比电极的步骤包括：基于三电极体系将所述n型碳化硅晶锭作为工作电极并在所述刻蚀液中设置对电极和参比电极，其中，所述工作电极为阳极，所述对电极为阴极，电压输出端分别连接所述阳极的一端和所述参比电极的一端，所述阴极的一端连接电压输入端。
作为一种可实施方式，所述阴极为铂网。
作为一种可实施方式，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所述刻蚀液发生反应，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。
作为一种可实施方式，所述氧化剂为氢离子H+，所述氧化硅腐蚀液为氢氟酸HF，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的反应过程包括： H+与所述光生电子e-发生还原反应，其中，发生还原反应的化学公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；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：
Figure 625648DEST_PATH_IMAGE002
；光生空穴h+和Si-Si发生反应的化学公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；生成SiO2后，SiO2和所述氢氟酸HF发生反应，其中，SiO2和氢氟酸HF发生反应的化学公式为：
Figure 198843DEST_PATH_IMAGE004
。
作为一种可实施方式，采用特定波长的入射光对所述n型碳化硅晶锭进行照射的步骤包括：采用大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值的入射光垂直照射在所述n型碳化硅晶锭表面；当采用的单晶层的晶型为4H型或者6H型时， 4H型和6H型对应的吸收光波长临界值分别为380nm和410nm。
作为一种可实施方式，向所述碳化硅晶锭上施加的恒电位的电压范围为1-8V，所述n型碳化硅晶锭的电阻率为0.015-0.028Ω•cm，所述n型碳化硅晶锭的尺寸范围为2-8英寸，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。
作为一种可实施方式，还包括，在所述刻蚀液和发射入射光的光源中间采用滤光片进行滤波，使得到达所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值；
或者，在所述刻蚀液和发射入射光的光源中间采用与所述单晶层属于同种晶型的n型碳化硅晶圆片进行滤波，入射光经过所述n型碳化硅晶圆片照射在所述n型碳化硅晶锭表面，所述n型碳化硅晶圆片用于吸收小于等于所述n型碳化硅晶圆片对应的吸收光波长临界值的入射光，使得照射在所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值。
作为一种可实施方式，所述非晶层的形成过程包括以下步骤：聚焦激光在位于所述n型碳化硅晶锭预定深度处并平行于n型碳化硅晶锭基面的切割面上，对所述n型碳化硅晶锭进行局部加热产生高密度位错，从而在n型碳化硅晶锭的预定深度处形成一层非晶层，其中，所述非晶层包括非晶硅、非晶碳和非晶碳化硅。
相应的，本发明还提供一种n型碳化硅单晶片剥离装置，包括电解槽和光源；
所述电解槽用于容纳刻蚀液，所述刻蚀液内部设置有安装结构，所述安装结构用于安装n型碳化硅晶锭、三电极体系中的参比电极和阴极，所述n型碳化硅晶锭的一端和所述参比电极的一端分别连接电压输出端，所述阴极连接电压输入端；其中，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；
所述光源设于所述刻蚀液表面上方的预定位置处，所述光源发射的具有特定波长的入射光经过所述n型碳化硅晶锭表面的单晶层照射在所述非晶层表面，使得所述非晶层表面形成光生空穴-电子对，在照射的过程中，向所述n型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所述刻蚀液发生反应，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，实现所述单晶层的剥离，得到n型碳化硅单晶片。
作为一种可实施方式，所述安装结构用于安装n型碳化硅晶锭、三电极体系中的参比电极和阴极，所述n型碳化硅晶锭的一端和所述参比电极的一端分别连接电压输出端，所述阴极连接电压输入端具体包括：所述安装结构用于安装n型碳化硅晶锭、三电极体系中的对电极和参比电极，其中，所述n型碳化硅晶锭为工作电极且为阳极，所述对电极为阴极，所述电压输出端分别连接所述阳极的一端和所述参比电极的一端，所述阴极的一端连接电压输入端。
作为一种可实施方式，所述光源和所述刻蚀液之间还设有滤光片，所述滤光片用于滤波，使得到达所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值；
或者，所述刻蚀液与所述光源之间还设有与所述单晶层属于同种晶型的n型碳化硅晶圆片，入射光通过所述n型碳化硅晶圆片照射在所述n型碳化硅晶锭表面，所述n型碳化硅晶圆片用于吸收小于等于所述n型碳化硅晶圆片对应的吸收光波长临界值的入射光，使得照射在所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值。
作为一种可实施方式，所述光源包括氙灯、汞灯或led紫外光灯。
本发明的有益效果：本发明提供了一种n型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置，包括：提供n型碳化硅晶锭，n型碳化硅晶锭包括非晶层和位于非晶层表面的单晶层；将n型碳化硅晶锭浸泡入刻蚀液中，基于三电极体系将n型碳化硅晶锭作为阳极并在刻蚀液中设置阴极和参比电极；采用特定波长的入射光对n型碳化硅晶锭进行照射，入射光照射在非晶层表面形成光生空穴-电子对；在照射的过程中，向n型碳化硅晶锭提供正恒电位，非晶层表面的光生电子沿电流转移到阴极上与刻蚀液发生反应，刻蚀液对非晶层表面进行选择性刻蚀，实现单晶层的剥离，得到n型碳化硅单晶片。通过本发明得到的单晶片表面或亚表面无损伤层、无应力残余，操作简单，成本低。
附图说明
图1为本发明实施例一种n型碳化硅单晶片剥离方法流程步骤示意图。
图2为本发明实施例一种n型碳化硅单晶片剥离方法中碳化硅晶锭的结构示意图。
图3为本发明实施例一种n型碳化硅单晶片剥离装置的结构示意图。
图4为本发明实施例一种n型碳化硅单晶片剥离装置中三电极体系的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本实施例提供一种技术方案：一种n型碳化硅单晶片剥离方法，包括以下步骤：
步骤S100：提供n型碳化硅晶锭，其中，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；
步骤S200：将所述n型碳化硅晶锭浸泡入刻蚀液中，基于三电极体系将所述n型碳化硅晶锭作为阳极并在所述刻蚀液中设置阴极和参比电极；
步骤S300：采用特定波长的入射光对所述n型碳化硅晶锭进行照射，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；
步骤S400：在照射的过程中，向所述n型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所述刻蚀液发生反应，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，实现所述单晶层的剥离，得到n型碳化硅单晶片。
如图2所示为n型碳化硅晶锭示意图，所述n型碳化硅晶锭的厚度约为1000μm，所述n型碳化硅晶锭包括非晶层12和分别位于所述非晶层两个表面的单晶层，所示非晶层12位于所述n型碳化硅晶锭内部的预定深度处并贯穿所述n型碳化硅晶锭的横截面，所述单晶层具体包括位于所述非晶层12上表面的第一单晶层11和位于所述非晶层12下表面的第二单晶层13，箭头所示方向为入射光照射方向，所述非晶层的厚度约50μm，所述非晶层12包括非晶硅、非晶碳和非晶碳化硅，且非晶硅、非晶碳和非晶碳化硅对应的禁带宽度均低于单晶碳化硅。
基于三电极体系将所述n型碳化硅晶锭作为阳极并在所述刻蚀液中设置阴极和参比电极的步骤包括：基于三电极体系将所述n型碳化硅晶锭作为工作电极并在所述刻蚀液中设置对电极和参比电极，其中，所述工作电极为阳极，所述对电极为阴极，电压输出端分别连接所述阳极的一端和所述参比电极的一端，所述阴极的一端连接电压输入端。
如图3所示，所述n型碳化硅晶锭1、对电极3、参比电极2都浸泡在所述刻蚀液4中，如图4所示，所述n型碳化硅晶锭1的一端分别连接电压输出端和电压表的一端，所述电压表的另一端连接参比电极2的一端，所述对电极3的一端连接电流表的一端，所述电流表的另一端连接电压输入端；在本实施例中，是采用三电极体系进行光电化学刻蚀，刻蚀过程中，刻蚀液要同时浸没三个电极，即工作电极、参比电极和对电极均要浸入刻蚀液中，其中工作电极和对电极构成电流回路，工作电极和参比电极构成电压回路。
所述阴极包括金属催化剂，所述金属催化剂包括铂网，所述铂网的面积范围为1×1cm-20×20cm，但在其他实施例中，也可以采用其他金属催化剂。
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所述刻蚀液发生反应，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n型碳化硅的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。
在本实施例中，所述氧化剂为氢离子H+，所述氧化硅腐蚀液为氢氟酸HF，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还原反应的反应过程包括：H+与所述光生电子e-发生还原反应，其中，发生反应的化学公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；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：
Figure 137980DEST_PATH_IMAGE006
；光生空穴h+和Si-Si发生反应的化学公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；生成SiO2后，SiO2和所述氢氟酸HF发生反应，其中，SiO2和氢氟酸HF发生反应的化学公式为：
Figure 727093DEST_PATH_IMAGE008
。
需要注意的是，在本实施例中，氧化剂即氢离子H+来自氢氟酸，这是因为氢氟酸是弱酸，在水溶液中会发生部分电离。
如图2所示，为当所述第一单晶层11连接电压输出端，在电流作用下光生电子e-的移动方向，具体的，非晶层12导带中的光生电子e-向第一单晶层11的上表面移动，而非晶层12剩下的光生空穴H+则在非晶层表面与Si-C和Si-Si发生反应形成SiO2 ，SiO2与氢氟酸HF发生反应生成
Figure 81458DEST_PATH_IMAGE009
。
所述刻蚀液还包括无水乙醇，当所述氧化硅腐蚀液为氢氟酸HF水溶液时，所述氢氟酸HF水溶液的浓度为3%-30%，所述氢氟酸HF水溶液和无水乙醇的质量比为1:0.5-1：2，按该质量比混合搅拌后制成浓度范围为1-20%的HF醇水溶液；其中，乙醇在这里面的作用可认为是用来降低刻蚀液的表面张力，有利于刻蚀液浸入非晶层的缝隙中。
本实施例基于光、电刻蚀的n型碳化硅单晶片剥离方法还包括：采用搅拌器对所述刻蚀液进行恒速搅拌，使得所述刻蚀液保持固定范围内的流速，使得所述刻蚀液能进行充分反应。
在本实施例中，向所述碳化硅晶锭施加的恒电位的电压范围为1-8V，所述n型碳化硅晶锭的电阻率为0.015-0.028Ω•cm，所述n型碳化硅晶锭的尺寸范围为2-8英寸，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，所述搅拌器的转速范围为300-500 r/min。
采用特定波长的入射光对所述n型碳化硅晶锭进行照射的步骤包括：
采用大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值的入射光垂直照射在所述n型碳化硅晶锭表面；当采用的单晶层的晶型为4H型或者6H型时， 4H型和6H型对应的吸收光波长临界值分别为380nm和410nm。
在本实施例中，发射入射光的光源包括氙灯、汞灯或led紫外光灯。
为了使到达所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值，本实施例在所述刻蚀液和发射入射光的光源中间采用滤光片进行滤波，使得到达所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值；或者，在所述刻蚀液和发射入射光的光源中间采用与所述单晶层属于同种晶型的n型碳化硅晶圆片进行滤波，入射光经过所述n型碳化硅晶圆片照射在所述n型碳化硅晶锭表面，所述n型碳化硅晶圆片用于吸收小于等于所述n型碳化硅晶圆片对应的吸收光波长临界值的入射光，使得照射在所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值。
所述非晶层的形成过程包括以下步骤：聚焦激光在位于所述n型碳化硅晶锭预定深度处并平行于n型碳化硅晶锭基面的切割面上，对所述n型碳化硅晶锭进行局部加热产生高密度位错，从而在n型碳化硅晶锭的预定深度处形成一层非晶层，其中，所述非晶层包括非晶硅、非晶碳和非晶碳化硅。
本实施例所采用的基于光、电刻蚀的n型碳化硅单晶片的方法，能够获得厚度可控的n型碳化硅单晶片，无需减薄研磨处理，所述单晶片包括2英寸、4英寸、6英寸和8英寸的单晶片，所述单晶片表面或亚表面无损伤层、无应力残余，操作简单，成本低，替代了目前现有技术中所采用的高成本、低效率的“金刚石线切割法”。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种n型碳化硅单晶片剥离装置，包括电解槽和光源；
所述电解槽用于容纳刻蚀液，所述刻蚀液内部设置有安装结构，所述安装结构用于安装n型碳化硅晶锭、三电极体系中的参比电极和阴极，所述n型碳化硅晶锭的一端连接电压输出端，所述阴极连接电压输入端；其中，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；
所述光源设于所述刻蚀液表面上方的预定位置处，所述光源发射的具有特定波长的入射光经过所述n型碳化硅晶锭表面的单晶层照射在所述非晶层表面，使得所述非晶层表面形成光生空穴-电子对，在照射的过程中，向所述n型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所述刻蚀液发生反应，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，实现所述单晶层的剥离，得到n型碳化硅单晶片。
所述安装结构用于安装n型碳化硅晶锭、三电极体系中的参比电极和阴极，所述n型碳化硅晶锭的一端和所述参比电极的一端分别连接电压输出端，所述阴极连接电压输入端具体包括：所述安装结构用于安装n型碳化硅晶锭、三电极体系中的对电极和参比电极，其中，所述n型碳化硅晶锭为工作电极且为阳极，所述对电极为阴极，所述电压输出端分别连接所述阳极的一端和所述参比电极的一端，所述阴极的一端连接电压输入端。
为了使到达所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值，所述光源和所述刻蚀液之间还设有滤光片，所述滤光片用于滤波，使得到达所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值；或者，所述刻蚀液与所述光源之间还设有与所述单晶层属于同种晶型的n型碳化硅晶圆片，入射光通过所述n型碳化硅晶圆片照射在所述n型碳化硅晶锭表面，所述n型碳化硅晶圆片用于吸收小于等于所述n型碳化硅晶圆片对应的吸收光波长临界值的入射光，使得照射在所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值。
如图3所示，碳化硅晶圆片8完全覆盖所述电解槽，所述光源发射的入射光按箭头所示方向通过碳化硅晶圆片8照射到所述n型碳化硅晶锭1表面，所述刻蚀液内部浸泡有n型碳化硅晶锭1、参比电极2和所述金属催化剂。
在本实施例中，所述光源包括氙灯、汞灯或led紫外光灯等。
在本实施例中，所述安装结构为开孔，所述开孔用于固定n型碳化硅晶锭1、参比电极2和所述金属催化剂，所述电解槽的左右两侧分别设有刻蚀液入口6、刻蚀液出口7，其中，所述刻蚀液入口6的高度低于所述刻蚀液出口7的高度，使得电解槽中的刻蚀液能够方便更换。
所述电解槽的底部还设有搅拌器5，所述搅拌器5用于对所述刻蚀液进行恒速搅拌，使所述刻蚀液保持固定范围内的流速，使得所述刻蚀液能够进行充分的反应。
在本实施例中，所述安装结构为聚四氟乙烯材料，所述电解槽为聚四氟乙烯材料。
本发明所采用的剥离n型碳化硅单晶片的方法以及n型碳化硅单晶片剥离装置，能够获得厚度可控的n型碳化硅单晶片，无需减薄研磨处理，所述单晶片包括2英寸、4英寸、6英寸和8英寸的单晶片，所述单晶片表面或亚表面无损伤层、无应力残余，操作简单，成本低，替代了目前现有技术中所采用的高成本、低效率的“金刚石线切割法”。
本发明虽然己以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (13)

1.一种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，其中，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n型碳化硅晶锭浸泡入刻蚀液中，基于三电极体系将所述n型碳化硅晶锭作为阳极并在所述刻蚀液中设置阴极和参比电极；
采用特定波长的入射光对所述n型碳化硅晶锭进行照射，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；
在照射的过程中，向所述n型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所述刻蚀液发生反应，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n型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，基于三电极体系将所述n型碳化硅晶锭作为阳极并在所述刻蚀液中设置阴极和参比电极的步骤包括：基于三电极体系将所述n型碳化硅晶锭作为工作电极并在所述刻蚀液中设置对电极和参比电极，其中，所述工作电极为阳极，所述对电极为阴极，电压输出端分别连接所述阳极的一端和所述参比电极的一端，所述阴极的一端连接电压输入端。
3.根据权利要求1所述的n型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，所述阴极为铂网。
4.根据权利要求1所述的基于光、电刻蚀的n型碳化硅单晶片剥离方法，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所述刻蚀液发生反应，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。
5.根据权利要求4所述的n型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，所述氧化剂为氢离子H+，所述氧化硅腐蚀液为氢氟酸HF，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的反应过程包括：H+与所述光生电子e-发生还原反应，其中，发生还原反应的化学公式为：
Figure 91503DEST_PATH_IMAGE001
；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：
Figure 743065DEST_PATH_IMAGE002
；光生空穴h+和Si-Si发生反应的化学公式为：
Figure 194906DEST_PATH_IMAGE003
；生成SiO2后，SiO2和所述氢氟酸HF发生反应，其中，SiO2和氢氟酸HF发生反应的化学公式为：
Figure 573803DEST_PATH_IMAGE004
。
6.根据权利要求1所述的n型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，采用特定波长的入射光对所述n型碳化硅晶锭进行照射的步骤包括：
采用大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值的入射光垂直照射在所述n型碳化硅晶锭表面；当采用的单晶层的晶型为4H型或者6H型时， 4H型和6H型对应的吸收光波长临界值分别为380nm和410nm。
7.根据权利要求1所述的n型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，向所述碳化硅晶锭上施加的恒电位的电压范围为1-8V，所述n型碳化硅晶锭的电阻率为0.015-0.028Ω•cm，所述n型碳化硅晶锭的尺寸范围为2-8英寸，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。
8.根据权利要求1所述的n型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，还包括，在所述刻蚀液和发射入射光的光源中间采用滤光片进行滤波，使得到达所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值；
或者，在所述刻蚀液和发射入射光的光源中间采用与所述单晶层属于同种晶型的n型碳化硅晶圆片进行滤波，入射光经过所述n型碳化硅晶圆片照射在所述n型碳化硅晶锭表面，所述n型碳化硅晶圆片用于吸收小于等于所述n型碳化硅晶圆片对应的吸收光波长临界值的入射光，使得照射在所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值。
9.根据权利要求1所述的n型碳化硅单晶片剥离方法，其特征在于，所述非晶层的形成过程包括以下步骤：聚焦激光在位于所述n型碳化硅晶锭预定深度处并平行于n型碳化硅晶锭基面的切割面上，对所述n型碳化硅晶锭进行局部加热产生高密度位错，从而在n型碳化硅晶锭的预定深度处形成一层非晶层，其中，所述非晶层包括非晶硅、非晶碳和非晶碳化硅。
10.一种n型碳化硅单晶片剥离装置，其特征在于，包括电解槽和光源；
所述电解槽用于容纳刻蚀液，所述刻蚀液内部设置有安装结构，所述安装结构用于安装n型碳化硅晶锭、三电极体系中的参比电极和阴极，所述n型碳化硅晶锭的一端和所述参比电极的一端分别连接电压输出端，所述阴极连接电压输入端；其中，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；
所述光源设于所述刻蚀液表面上方的预定位置处，所述光源发射的具有特定波长的入射光经过所述n型碳化硅晶锭表面的单晶层照射在所述非晶层表面，使得所述非晶层表面形成光生空穴-电子对，在照射的过程中，向所述n型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所述刻蚀液发生反应，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，实现所述单晶层的剥离，得到n型碳化硅单晶片。
11.根据权利要求10所述的n型碳化硅单晶片剥离装置，其特征在于，所述安装结构用于安装n型碳化硅晶锭、三电极体系中的参比电极和阴极，所述n型碳化硅晶锭的一端和所述参比电极的一端分别连接电压输出端，所述阴极连接电压输入端具体包括：所述安装结构用于安装n型碳化硅晶锭、三电极体系中的对电极和参比电极，其中，所述n型碳化硅晶锭为工作电极且为阳极，所述对电极为阴极，所述电压输出端分别连接所述阳极的一端和所述参比电极的一端，所述阴极的一端连接电压输入端。
12.根据权利要求10所述的n型碳化硅单晶片剥离装置，其特征在于，所述光源和所述刻蚀液之间还设有滤光片，所述滤光片用于滤波，使得到达所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值；
或者，所述刻蚀液与所述光源之间还设有与所述单晶层属于同种晶型的n型碳化硅晶圆片，入射光通过所述n型碳化硅晶圆片照射在所述n型碳化硅晶锭表面，所述n型碳化硅晶圆片用于吸收小于等于所述n型碳化硅晶圆片对应的吸收光波长临界值的入射光，使得照射在所述n型碳化硅晶锭表面的入射光的波长大于所述单晶层对应的吸收光波长临界值。
13.根据权利要求12所述的n型碳化硅单晶片剥离装置，其特征在于，所述光源为氙灯、汞灯或led紫外光灯。
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