[发明专利]改善剥脱衬底的表面质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及衬底制造方法和由其制造的衬底。更具体地，本发明涉及在可控剥脱工艺期间改善衬底表面质量的方法。

背景技术

例如，如可以制造成薄膜形式的光伏和电光器件，其具有相对于体对应物的三个明显的优点。第一，因为使用更少的材料，薄膜器件减少器件制造中的材料成本。第二，低器件重量是激发宽范围薄膜应用的工业级努力的明确优点。第三，如果尺寸足够小，在其薄膜形式中器件会表现出机械挠性。另外，如果从可以重复使用的衬底去除器件层，可以实现附加的制造成本降低。

（i）从体材料（即，半导体）制造薄膜衬底并且（ii)通过从在其上继续形成器件的下面的体衬底去除器件层形成薄膜器件层的努力正在进行。最新进展，参见，例如Bedell等人的称为“受控剥脱技术”的新颖层转移方法的U.S.专利申请No.2010/0311250A1，已经允许通过从基础衬底去除表面层进行低成本、薄膜、高质量衬底的制造。通过此受控剥脱技术去除的薄膜衬底层可以用于1）增加传统光伏技术每瓦特成本值（the cost per Watt value）或者2）允许制造挠性的并且可以用于制造新产品的新颖的、高效率光伏、电子和光电材料。

尽管能够制造薄膜衬底，但仍需要一种在受控剥脱之后改善基础衬底的可循环利用性以及改善剥脱表面的表面质量的方法。

发明内容

在进行受控剥脱工艺之前在基础衬底和支撑结构之间形成顺从（compliant）材料。通过将顺从材料设置在基础衬底和支撑结构之间，可以减少表面扰动（颗粒、晶片制品（artifact）等）对剥脱模式断裂的局域效果。因此，本公开的方法导致剥脱材料层和剩余基础衬底的表面质量的改善。另外，本公开的方法还能减少劈裂制品（cleaving artifact）的密度。

本发明的一个方面，提供了一种用于从基础衬底去除材料层的方法。在一个实施例中，本公开的方法包括在基础衬底的第一表面顶上形成应力源层。然后，将与所述基础衬底的所述第一表面相对的所述基础衬底的第二表面固定到支撑结构上，其中在所述基础衬底的所述第二表面和所述支撑结构之间形成插入的顺从层；下一步，通过剥脱去除基础衬底的材料层。根据本公开，从基础衬底去除的材料层被至少附着到应力源层。

在本发明的另一个实施例中，该方法包括在基础衬底的第一表面顶上形成金属应力源层。下一步，将与所述基础衬底的所述第一表面相对的所述基础衬底的第二表面固定到支撑结构，其中在所述基础衬底的所述第二表面和所述支撑结构之间形成插入的顺从层。然后，在金属应力源层顶上形成处理衬底。下一步，通过剥脱去除基础衬底的材料层。根据此实施例，材料层被至少附着到应力源层，并且剥脱包括从顶部金属应力源层拉或者剥离处理衬底。

附图说明

图1A示出了（通过截面图）可以在本发明的一个实施例中应用的具有最上表面和最下表面的基础衬底的示意图。

图1B示出了（通过截面图）根据本发明的另一个实施例的同样包括在基础衬底的边缘处的边缘排斥（exclusion）材料的如图1A示出的基础衬底的示意图。

图2示出了（通过截面图）根据本发明的实施例的在基础衬底的最上表面上形成含金属粘接层之后的图1A的基础结构的示意图。

图3示出了（通过截面图）根据本发明的实施例的在含金属粘接层的表面上形成应力源层之后的图2的结构示意图。

图4示出了（通过截面图）用插入基础衬底的最下表面和支撑结构之间的顺从层将基础衬底的最下表面固定到支撑结构之后的图3的结构示意图。

图5示出了（通过截面图）根据本发明的实施例的在应力源层的表面上形成处理衬底之后的图4的结构示意图。

图6A示出了（通过截面图）根据本发明的实施例的在进行剥脱工艺之后的图5的结构示意图。

图6B示出了（通过截面图）根据其中使用了图1B中示出的结构的本发明的实施例的在进行剥脱工艺之后形成的另一个结构的示意图。

图7A示出了使用现有剥脱工艺从4英寸Ge晶片（175μm）剥脱的17μm厚的GaAs/Ge层的图像，其中在Ge晶片的最下表面和真空卡盘的表面之间没有形成顺从（compliant）层。

图7B示出了使用剥脱工艺从4英寸Ge晶片（175μm）剥脱的17μm厚的GaAs/Ge层的图像，其中在Ge晶片的最下表面和真空卡盘的表面之间形成顺从层。

具体实施方式