[發(fā)明專利]一種外延層剛性-柔性襯底無機(jī)鍵合轉(zhuǎn)移方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810386947.9
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108598218B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范襄;于振海;沈靜曼;付坤;雷剛;王凱;馬聚沙;王訓(xùn)春;楊廣
• 申請（專利權(quán)）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/683
• 代理公司: 上海元好知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴

本發(fā)明公開了一種外延層剛性?柔性襯底無機(jī)鍵合轉(zhuǎn)移方法，該方法包含：分別在外延片和柔性襯底的表面鍍制鍵合金屬層，并進(jìn)行熱壓鍵合，得到柔性襯底?外延片；在剛性支撐襯底和柔性襯底?外延片的柔性襯底上分別鍍制無機(jī)鍵合金屬層，并進(jìn)行熱壓可逆鍵合；將外延片制備成太陽電池器件；通過加熱進(jìn)行剛性支撐襯底剝離，完成外延層剛性?柔性襯底轉(zhuǎn)移。其中，外延片包含：生長襯底，以及在該生長襯底上生長的太陽電池材料；太陽電池器件的剛性支撐襯底的熱剝離溫度不低于鍵合金屬層材料的熔點(diǎn)。本發(fā)明的方法在鍵合過程無有機(jī)污染，實(shí)現(xiàn)一步外延?轉(zhuǎn)移鍵合，轉(zhuǎn)移的外延層厚度均勻一致，與現(xiàn)有太陽電池器件工藝兼容性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種外延層剛性-柔性襯底轉(zhuǎn)移方法，具體涉及一種外延層剛性-柔性襯底無機(jī)鍵合轉(zhuǎn)移方法。

背景技術(shù)

薄型砷化鎵太陽電池因其具有較高的重量比功率及可撓性，非常適合對重量敏感或曲面貼裝的空間或民用領(lǐng)域應(yīng)用，但由于其薄型砷化鎵外延材料自身機(jī)械強(qiáng)度較差、無自支撐能力，無法進(jìn)行電池器件制程。因此，需要將減薄前的晶圓或半成品電池轉(zhuǎn)移至剛性或機(jī)械強(qiáng)度高的支撐襯底上，待減薄或器件工藝制程完畢后，將支撐襯底去除，從而實(shí)現(xiàn)薄型太陽電池制作以及保證電池的可靠和高效研制或生產(chǎn)。

薄型砷化鎵太陽電池的傳統(tǒng)制程有兩種：

(1)采用雙面金屬鍵合和多次襯底腐蝕或剝離的方式進(jìn)行剛性-柔性轉(zhuǎn)移，如揚(yáng)州乾照光電公開的專利CN201610062060.5，高比功率GaAs多結(jié)柔性薄膜太陽電池及其制備方法，其缺點(diǎn)在于對支撐襯底要求高，工藝復(fù)雜、成本高等；

(2)采用有機(jī)粘結(jié)劑直接將支撐襯底與太陽電池綁定在一起，待電池器件工藝制作完成后，采用機(jī)械熱滑移的方式將支撐襯底剝離，如中電第十八研究所公開的專利CN201610855761.4，一種將砷化鎵外延層轉(zhuǎn)移至有機(jī)柔性襯底的方法，該發(fā)明的僅適合襯底機(jī)械減薄或腐蝕減薄支撐，難以滿足清洗、光刻、顯影、有機(jī)剝離等半導(dǎo)體制程，同時(shí)過程中砷化鎵電池難以進(jìn)行熱氮?dú)怆x心干燥，與現(xiàn)有工藝兼容性差，且工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種外延層剛性-柔性襯底無機(jī)鍵合轉(zhuǎn)移方法，該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中外延材料自身機(jī)械強(qiáng)度較差、無自支撐能力，難以適應(yīng)電池器件工藝制程的問題，本發(fā)明的方法簡單，鍵合過程無有機(jī)污染，可實(shí)現(xiàn)一步外延-轉(zhuǎn)移鍵合，轉(zhuǎn)移的外延層厚度均勻一致，與現(xiàn)有太陽電池器件工藝兼容性好、可靠性高，能夠?yàn)楸⌒吞栯姵氐闹苽浠蛏a(chǎn)提供剛-柔轉(zhuǎn)移技術(shù)支持。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種外延層剛性-柔性襯底無機(jī)鍵合轉(zhuǎn)移方法，該方法包含：

(1)分別在外延片和柔性襯底的表面鍍制鍵合金屬層，并進(jìn)行熱壓鍵合，得到柔性襯底-外延片；

(2)在剛性支撐襯底的待鍵合面和所述的柔性襯底-外延片的柔性襯底上分別鍍制無機(jī)鍵合金屬層，并進(jìn)行熱壓可逆鍵合；

(3)將所述的外延片制備成太陽電池器件；

(4)通過加熱進(jìn)行剛性支撐襯底剝離，完成外延層剛性-柔性襯底轉(zhuǎn)移。

其中，所述的外延片包含：生長襯底，以及在該生長襯底上生長的太陽電池材料。

其中，所述的太陽電池器件的剛性支撐襯底的熱剝離溫度不低于鍵合金屬層材料的熔點(diǎn)。

所述的柔性襯底為金屬襯底或鍍有金屬的聚合物襯底中的任意一種。

所述的金屬襯底包含：鐵鎳合金。

所述的鍵合金屬層為金-金鍵合層或共晶鍵合層。

所述的鍵合溫度為150～360℃，鍵合壓力為10～20kN。

所述的剛性支撐襯底包含：玻璃、硅、不銹鋼、藍(lán)寶石中的任意一種。