[发明专利]用于形成多孔硅层的方法和装置

说明书

技术领域

本公开内容的实施方式一般涉及半导体工艺，且更具体而言，涉及用于形成多孔硅层的方法和装置。

背景技术

结晶硅(包括多晶硅和单晶硅)是用于商业太阳能光伏(photovoltaic；PV)应用的最主要的吸收材料，当前占太阳能光伏市场的80％以上。存在形成单晶硅膜和释放或转移所生长的半导体(例如，单晶硅)层的不同已知方法。无论所使用的方法，伴随大量值得生产的释放层形成的低成本方法，低成本外延硅沉积工艺是更广泛使用硅太阳能电池的前提。此外，通过多孔Si降低成本和释放层形成对于大量生产是决定性的。

多孔硅(Porous silicon；PS)形成是具有扩大的应用前景的相当新的领域。多孔硅是通过在电解液浴中电化学蚀刻具有适当掺杂的硅晶片来生成的。用于多孔硅的电解液如下：氟化氢(hydrogen fluoride；HF)(典型的在水(H2O)中是49％)、异丙醇(isopropyl alcohol；IPA)(和/或乙酸)，和去离子水(Di H2O)。IPA(和/或乙酸)充当表面活性剂并有助于均匀生成多孔硅。可使用额外的添加剂(诸如某些盐)来增强电解液的导电性，从而通过欧姆损失降低热量和功率消耗。

多孔硅已用作MEMS和相关应用中的牺牲层，其中与太阳能光伏相比，对于晶片和所得产品的每单位面积的成本存在高得多的公差。典型地，多孔硅是在较简单且较小的单晶片电化学处理腔室上生产的，且在较小的晶片占位面积上具有相对低的产量处理腔室。当前，没有允许高产量、高成本效益的多孔硅制造的市售多孔硅设备。太阳能光伏应用中的技术可行性取决于将工艺工业化至大规模的能力(以低得多的成本)，需要开发非常低购置成本、高生产率的多孔硅制造设备。

因此，发明者已提供用于形成在具有降低成本的高容量下具有高产量的多孔硅层的方法和装置。

发明内容

本文提供了用于形成多孔硅层的方法和装置的实施方式。在一些实施方式中，阳极化浴槽包括：(a)外壳，具有保持化学溶液的第一容积和沿着外壳长度的纵轴；(b)阴极，设置在外壳的第一侧处的第一容积之内；(c)阳极，设置在与第一侧相对的外壳的第二侧处的第一容积之内，其中阴极和阳极的每一个表面具有给定表面面积；(d)基板保持器，被构造以在多个基板保持位置中的第一容积之内沿着基板周边按照一定方向保持多个基板，以使得基板表面大体上垂直于纵轴，其中基板保持器被构造以保持具有基板表面的给定表面面积的基板，所述基板表面的给定表面面积大体上等于阳极和阴极的表面的给定表面面积；其中第一基板保持位置被设置在相距阴极的第一距离处，第二基板保持位置被设置在相距阳极的第二距离处，且其余基板保持位置被设置在第一基板保持位置和第二基板保持位置之间；其中第一距离和第二距离分别小于或等于多个基板保持位置中的相邻位置之间的距离；其中基板保持器围绕基板的周边形成密封以当基板被设置在基板保持器之内时，在多个基板的相邻对基板之间形成多个第二容积；和(e)多个排放口，流体地耦接至第一容积以释放处理气体，其中多个排放口的每一个的顶端被设置在第一容积中的化学溶液填充水平之上。

在一些实施方式中，将基板传递至阳极化浴槽中的方法包括：提供将多个基板以第一距离分开保持的匣盒；将多个基板从匣盒传递至基板对准托盘；将基板保持器的上部定向在多个基板之上，其中基板保持器的上部包含多个第一主体和相应多个第二主体；对每个第一主体施加第一力以将每个第一主体朝向每个相应第二主体移动；对每个第二主体施加第二力以将每个第二主体朝向每个相应第一主体移动，直至每个第一主体和第二主体围绕每个基板周边形成密封；将上部下降至具有被构造以保持化学溶液的第一容积的外壳中，以将基板沉浸在化学溶液中，其中第一容积包含沿着外壳的底表面设置的基板保持器的下部；对基板保持器的上部施加垂直于外壳底表面的方向的力，同时将基板浸没于化学溶液中；对设置在外壳的第一端处的第一容积之内的阴极和设置在与第一端相对的在外壳的第二端处的第一容积之内的阳极施加电流以在基板上形成多孔Si，其中阴极和阳极的直径等于基板的直径；从外壳去除基板；将基板暴露于异丙醇清洗剂；将基板暴露于去离子水，快速倾卸清洗；和将基板暴露于旋转干燥工艺。

本公开内容的其他和进一步实施方式被描述于下文中。

附图说明