[发明专利]用于外延剥离的多个堆栈沉积

说明书

发明背景

发明领域

本发明的实施例大体而言关于电子器件制造，诸如光伏器件或半导体器件的制造，且更具体地关于薄膜及用于形成此等膜的方法(诸如通过外延剥离(ELO)技术)。

背景技术的描述

电子器件制造的关键阶段涉及处理及封装用于太阳能工业和半导体工业的薄膜。此类器件可通过在生长衬底上的牺牲层上沉积外延层，接着蚀刻牺牲层以使外延层与生长衬底分离而得以制造。此技术称作外延剥离(ELO)，且薄外延层称作ELO薄膜。这些薄膜通常用作光伏电池、激光二极管、半导体器件，或另一类型的电子器件。外延薄膜非常难以处理、结合至衬底及封装，因为每一膜非常易碎(例如，在非常小的力下断裂)且具有极窄尺寸(例如，难以对准)。

而且，ELO工艺对于商业上生产薄膜器件而言一直为成本高昂的技术。当前的ELO工艺包括在产生单一薄膜之前，通过许多制造步骤转移单一的生长衬底。该当前的工艺耗时、成本高，且很少生产商业质量的薄膜。

因此，需要更强健的ELO薄膜材料及形成这种材料的方法，其中该方法比已知的工艺省时且低廉。

发明内容

本发明的实施例提供含有布置于衬底上的多个外延堆栈的薄膜堆栈，及形成该薄膜堆栈的方法。每一外延堆栈含有布置于牺牲层上的至少一外延膜。通过在外延剥离(ELO)过程期间蚀刻掉牺牲层而使外延膜与衬底分离并自衬底移除外延膜。所述外延膜为可用于制造光伏电池、激光二极管、半导体器件或其它电子器件或材料的ELO薄膜材料及器件。

在一实施例中，提供布置于衬底表面上的薄膜堆栈，其包括布置于衬底(例如，砷化镓衬底)上的多个外延堆栈，其中每一外延堆栈含有布置于牺牲层上的外延膜。在所述实例中，该多个外延堆栈可含有2个或更多的外延堆栈，诸如3个、4个、5个、6个、10个、12个、20个、30个、50个、100个，或更多外延堆栈。多个外延堆栈中的外延膜中的每一个可具有相同的成分或具有不同的成分。而且，多个外延堆栈中的牺牲层中的每一个可具有相同的成分或具有不同的成分。

在一些实施例中，提供布置于衬底表面上的外延堆栈，其含有布置于衬底上的第一牺牲层、布置于该第一牺牲层上的第一外延膜、布置于该第一外延膜上的第二牺牲层，及布置于该第二牺牲层上的第二外延膜。该外延堆栈可还含有布置于该第二外延膜上的第三牺牲层及布置于该第三牺牲层上的第三外延膜。在其他实施例中，该外延膜可还含有布置于牺牲层上的额外的数对外延膜，其中每一对布置在先前最后沉积的外延膜上。

在一具体实例中，布置于衬底表面上的该外延堆栈含有布置于含有砷化镓的衬底上的第一牺牲层、布置于该第一牺牲层上的第一外延膜、布置于该第一外延膜上的第二牺牲层、布置于该第二牺牲层上的第二外延膜、布置于该第二外延膜上的第三牺牲层，及布置于该第三牺牲层上的第三外延膜，其中该第一外延膜、该第二外延膜及该第三外延膜中的每一个独立地含有砷化镓或砷化镓合金，且该第一牺牲层、该第二牺牲层、该第三牺牲层及任何额外的牺牲层中的每一个独立地含有砷化铝或砷化铝合金。

在另一实施例中，提供一种用于在衬底表面上形成外延堆栈的方法，其包括在衬底上沉积第一牺牲层、在该第一牺牲层上沉积第一外延膜、在该第一外延膜上沉积第二牺牲层、在该第二牺牲层上沉积第二外延膜，及在ELO过程期间使该第一外延膜及该第二外延膜与该衬底分离。

在一些实例中，该方法提供在该ELO过程之前，在处理腔室的第一沉积区域内的该第二外延膜上形成第三牺牲层，及在该处理腔室的第二沉积区域内的该第三牺牲层上形成第三外延膜。

该ELO过程可包括蚀刻掉第二牺牲层并同时去除第二外延膜及蚀刻掉第一牺牲层并同时去除第一外延膜。在一些实施例中，该方法提供了将第一外延膜、第二外延膜及任何附加的外延膜同时与衬底分离。在其他实施例中，该方法提供了从离衬底最远到离衬底最近的下降顺序蚀刻牺牲层，这样将以同样的顺序去除外延膜。例如，蚀刻掉第一牺牲层同时去除第一外延膜在蚀刻掉第二牺牲层同时去除第二外延膜之后。同样，蚀刻掉第二牺牲层同时去除第二外延膜在蚀刻掉第三牺牲层同时去除第三外延膜之后。