[发明专利]用于沉积和外延剥离过程的平铺衬底

说明书

发明背景

发明领域

本发明的实施例大体上涉及光伏、半导体和电子的材料和器件的制造方法，并且更具体地涉及外延剥离(ELO)过程和通过ELO过程形成的薄膜和器件。

相关技术的描述

通常通过使用多种制造过程来操作衬底的表面从而生产光伏或者太阳能器件、半导体器件、或者其他电子器件。这些制造过程可以包括沉积、退火、蚀刻、掺杂、氧化、氮化和许多其他的过程。一般地，所生产的器件通常将部分或者整个底部衬底包含到电子器件的最终结构中。例如，光伏器件经常在砷化镓晶片上形成，所述砷化镓晶片被包含作为最终的光伏器件的不可分割的部分。外延剥离(ELO)是用于制造薄膜器件和材料的不常见的技术，其不将底部衬底包含到最终生产的器件中。

ELO过程提供在牺牲层上生长外延层、膜、或者材料，所述牺牲层被布置在诸如砷化镓晶片的生长衬底上。随后，牺牲层被可选择地在湿酸浴中蚀刻掉，同时外延材料与生长衬底分离。所隔离的外延材料是薄层或者薄膜并且通常被称为ELO膜或者外延膜。每一个ELO膜相对于具体的器件诸如光伏或者太阳能器件、半导体器件、或者其他电子器件一般包含具有变化的组成的许多层。

生长衬底一般是砷化镓或者其他第III/V族元素的结晶晶片。生长衬底非常易碎并且昂贵。生长衬底是如此昂贵以至于如果被包含到所完成的ELO膜或者器件中则商业成本过高。因此，一旦ELO膜被去除，生长衬底被洗净、处理、并且重复利用以生产另外的ELO膜。尽管重复利用生长衬底降低了一些成本，但是重新清洁每一个制造的ELO膜的生长衬底的过程依然是非常昂贵的。即使ELO过程没有产生商业上可行的ELO膜，生长衬底也必须被重新清洁。另外，由于生长衬底非常易碎，在ELO或者重新清洁的过程中，在每一个额外的步骤中暴露生长衬底，碎裂、裂缝、或者断裂衬底的可能性增加。此外，即使衬底在制造过程中没有损坏，每一个生长衬底也具有有限的预期寿命。

虽然生长衬底的费用可能是促成ELO过程缺乏商业利用的一个因素，其他因素也使这个技术的使用遇到麻烦。对于商业上生产较薄的ELO膜器件，整个ELO过程一直都是成本较高的技术。由于当前的ELO过程提供了在生产单个ELO膜时通过许多制造步骤来转移单个生长衬底，因此产量非常低。当前的ELO过程费时、成本高，并且难以生产商业质量高的ELO膜。

所以，存在一种通过ELO过程来生长外延膜堆的方法的需求、和具有高产量并且比当前已知的ELO过程更加有效、消耗时间更少和更便宜的方法的需求。

发明概述

本发明的实施例大体上涉及外延剥离(ELO)膜和用于生产这样的膜的方法。实施例提供一种在公共支撑衬底上同时或者分别地生长多个ELO膜或者堆的方法，该公共支撑衬底平铺有许多外延生长衬底(例如外延的或者结晶的衬底、晶片、或者表面)。此后，在ELO过程中通过蚀刻步骤将ELO膜从外延生长衬底去除。因为当类似于批量制造法暴露每一个平铺的生长衬底到许多制造过程时，可以生产多个ELO膜，所以总产量是非常高的。但是，多个平铺的生长衬底(每一个包含多个布置在支撑衬底上的外延生长衬底)可能被连续地或者同时暴露于制造过程。包含布置在支撑衬底上的外延生长衬底的平铺的生长衬底可以被重复用于生长另外的ELO膜。

每一个ELO膜包含多个外延层，所述外延层通过化学气相沉积(CVD)在布置在每一个外延生长衬底上面或者上方的牺牲层上生长。支撑膜、柄、或者带可以布置在ELO膜与支撑衬底相对的一侧的上面或者上方。支撑膜用于在ELO过程的蚀刻和去除步骤及此后的步骤中通过保持压缩来稳定ELO膜并且保持ELO膜。