用于形成多孔硅层的方法和装置制造方法及图纸

提供了用于形成多孔硅层的方法和装置。在一些实施方式中，阳极化浴槽包括：外壳，具有用于保持化学溶液的第一容积；阴极，设置在外壳的第一侧处的第一容积之内；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的表面具有给定的表面面积；基板保持器，被构造以在多个基板保持位置中在第一容积之内沿着多个基板的周边保持所述多个基板；多个排放口，流体地耦接至第一容积以释放处理气体，其中所述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。

Method and apparatus for forming porous silicon layer

Methods and apparatus for forming porous silicon layers are provided. In some embodiments, the anodizing bath comprises: a housing is provided with a first volume to maintain the chemical solution; the cathode is disposed on a first side of the casing within the first volume; the anode, within the first volume set second on the side opposite the first side of the shell of the surface area of the surface of each one the cathode and the anode is given; the substrate holder is configured to maintain the position in a plurality of substrates in the first volume along the surrounding a substrate holding the plurality of substrate; a plurality of discharge outlet fluidly coupled to the first volume to the release of gas, wherein the plurality of discharge of chemical solution in each of the top is set in the first volume of the filling level.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成多孔硅层的方法和装置
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。
技术介绍
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(Poroussilicon；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(hydrogenfluoride；HF)(典型的在水(H2O)中是49％)、异丙醇(isopropylalcohol；IPA)(和/或乙酸)，和去离子水(DiH2O)。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，专利技术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。
技术实现思路
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。附图说明简要概述于上文中并在下文中更详细论述的本公开内容的实施方式可参考在附图中描绘的本公开内容的说明性实施方式来理解。然而，应将注意，附图仅示出本公开内容的典型实施方式且不应被视为对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可允许其他同等有效的实施方式。图1描绘单晶片多孔硅电解浴槽的布置。图2描绘典型地用于行业中的n批次堆叠系列阵列多孔硅电解浴槽的布置。图3A至图3C描绘根据本公开内容的一些实施方式的设置在浴槽之内的基板保持器的俯视图、侧视图和透视图。图4描绘根据本公开内容的一些实施方式的基板保持器的下部。图5描绘根据本公开内容的一些实施方式的具有多个基板的基板保持器的下部。图6描绘根据本公开内容的一些实施方式的基板保持器的上部。图7描绘根据本公开内容的一些实施方式的当上部设置在下部的顶上时，第一密封材料和第二密封材料的交叉。图8描绘根据本公开内容的一些实施方式的多个基板保持器。图9描绘典型地用于行业中的浴槽设计的浴槽的一个实施方式。图10描绘典型地用于行业中的浴槽设计布置的浴槽的一个实施方式。图11描绘根据本公开内容的一些实施方式的阳极化浴槽的配置。图12A至图12B描绘根据本公开内容的一些实施方式的基板保持器的上部。图13A至图13D描绘根据本公开内容的一些实施方式的将基板传递进入和离开阳极化浴槽的配置的方法。图14A至图14C描绘根据本公开内容的一些实施方式的阳极化浴槽的配置。图15描绘根据本公开内容的一些实施方式的基板保持器。为了促进理解，在可能的情况下，已使用相同的元件符号指示所附附图中共用的相同元件。所附附图并未按比例绘制且可为了清晰起见将其简化。可以预期，一个实施方式的元件和特征可有益地并入其他实施方式，而无需进一步叙述。具体实施方式本文提供了用于形成多孔硅层的方法和装置的实施方式。在至少一些实施方式中，本文公开的本专利技术的方法和装置可有利地以低成本提供多孔硅层的高产量生产，其中在基板的两侧上具有全多孔硅层覆盖。另外，本专利技术的方法可进一步有利地通过减少从分批处理反应器填充和排出化学溶液的时间来提供增强的分批基板处理。虽然不意欲作为限制，但是专利技术者已观察到，本专利技术的方法和装置可在诸如太阳能光伏、半导体微电子学、微机电系统(micro-electro-mechanicalsystems；MEMS)，和光电子学的应用中特别有利。在光伏领域中，本公开内容实现了基于半导体的牺牲分离层(由诸如多孔硅的多孔半导体制成)、埋入式光反射器(由诸如多孔硅的多层/多孔隙多孔半导体制成)的高生产率制造，和用于抗反射涂层、钝化层和多结点，多带隙太阳能电池(例如，通过在结晶硅薄膜或基于晶片的太阳能电池上形成较宽带隙的多孔硅发射极)的多孔半导体形成。在半导体领域中，本专利技术的方法和装置实现了用于高速和射频装置的绝缘体基板上的硅以及用于晶粒(die)分离的牺牲MEMS分离层，和浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation；STI)多孔硅(使用具有最佳孔隙率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳极化浴槽，包含：(a)外壳，具有保持化学溶液的第一容积和沿着所述外壳的长度的纵轴；(b)阴极，设置在所述外壳的第一侧处的所述第一容积之内；(c)阳极，设置在与所述第一侧相对的所述外壳的第二侧处的所述第一容积之内，其中所述阴极和所述阳极的每一个的表面具有给定表面面积；(d)基板保持器，被以在多个基板保持位置中的所述第一容积之内沿着基板周边按照一个方向保持多个基板，以使得所述基板的表面大体上垂直于纵轴，其中所述基板保持器被构造以保持具有所述基板的表面的给定表面面积的基板，所述基板的表面的所述给定表面面积大体上等于阳极和阴极的所述表面的所述给定表面面积，其中第一基板保持位置被设置在相距所述阴极的第一距离处，第二基板保持位置被设置在相距所述阳极的第二距离处，且其余基板保持位置被设置在所述第一和第二基板保持位置之间，其中所述第一距离和所述第二距离分别小于或等于所述多个基板保持位置中相邻基板保持位置之间的距离；其中所述基板保持器在围绕每个基板的周边形成密封，以当基板被设置在所述基板保持器之内时，在所述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，流体地耦接至所述第一容积以释放处理气体，其中所述多个排放口的每一个的顶端被设置在所述第一容积中的化学溶液填充水平之上。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.04 US 62/046,1521.一种阳极化浴槽，包含：(a)外壳，具有保持化学溶液的第一容积和沿着所述外壳的长度的纵轴；(b)阴极，设置在所述外壳的第一侧处的所述第一容积之内；(c)阳极，设置在与所述第一侧相对的所述外壳的第二侧处的所述第一容积之内，其中所述阴极和所述阳极的每一个的表面具有给定表面面积；(d)基板保持器，被以在多个基板保持位置中的所述第一容积之内沿着基板周边按照一个方向保持多个基板，以使得所述基板的表面大体上垂直于纵轴，其中所述基板保持器被构造以保持具有所述基板的表面的给定表面面积的基板，所述基板的表面的所述给定表面面积大体上等于阳极和阴极的所述表面的所述给定表面面积，其中第一基板保持位置被设置在相距所述阴极的第一距离处，第二基板保持位置被设置在相距所述阳极的第二距离处，且其余基板保持位置被设置在所述第一和第二基板保持位置之间，其中所述第一距离和所述第二距离分别小于或等于所述多个基板保持位置中相邻基板保持位置之间的距离；其中所述基板保持器在围绕每个基板的周边形成密封，以当基板被设置在所述基板保持器之内时，在所述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，流体地耦接至所述第一容积以释放处理气体，其中所述多个排放口的每一个的顶端被设置在所述第一容积中的化学溶液填充水平之上。2.如权利要求1所述的阳极化浴槽，其中所述第一容积包含：第三容积，设置在所述第一基板保持位置和所述阴极之间；和第四容积，设置在所述第二基板保持位置和所述阳极之间；其中处于或低于化学溶液填充水平的化学溶液在每个所述第二容积、第三容积，和第四容积之间被隔离。3.如权利要求1所述的阳极化浴槽，其中所述基板保持器包含：下部，具有由密封材料组成的整体凹形主体；第一多个凹槽，设置在所述下部的所述整体凹形主体中并被构造以支撑所述多个基板；上部，设置在所述下部的顶上并具有由密封材料组成的整体凸形主体，其中所述整体凸形主体包含内表面，所述内表面被构造以沿着设置在所述下部的第一多个凹槽中的基板的周边形成密封；第二多个凹槽，设置在所述上部的所述整体凸形主体中并大体上与所述第一多个凹槽相对设置；和多个开口，以穿过所述上部的所述整体凸形主体的形式设置以释放处理气体。4.如权利要求3所述的阳极化浴槽，其中设置在所述下部的所述整体凹形主体中的所述第一多个凹槽和设置在所述上部的所述整体凸形主体中的所述第二多个凹槽被构造以支撑大体上彼此平行的多个基板。5.如权利要求3所述的阳极化浴槽，其中设置在所述下部的所述整体凹形主体中的所述第一多个凹槽和设置在所述上部的所述整体凸形主体中的所述第二多个凹槽被构造以仅在所述基板的所述周边处支撑所述多个基板的每一个基板。6.如权利要求3所述的阳极化浴槽，其中以通过所述上部的所述整体凸形主体的形式设置的所述多个开口...

【专利技术属性】
技术研发人员：米原隆夫，马修·西马斯，乔纳森·S·弗兰克尔，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US