用于形成多孔硅层的方法和装置与流程

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。

背景技术：

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(Porous silicon；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(hydrogen fluoride；HF)(典型的在水(H2O)中是49％)、异丙醇(isopropyl alcohol；IPA)(和/或乙酸)，和去离子水(Di H2O)。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，发明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。

技术实现要素：

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，本文公开的本发明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，本发明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，但是发明者已观察到，本发明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-mechanical systems；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，本发明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(shallow trench isolation；STI)多孔硅(使用具有最佳孔隙率(porosity)和后续氧化的多孔硅形成)的制造。多孔Si的其他应用包括Si微电子器件的三维集成。外延活性层能够外延地沉积在多孔Si上，和传统的二维集成电路(integrated circuit.IC)相比，由于三维集成电路和设计，所述外延活性层增加了的器件封装密度。其他应用包括MEMS的一般领域，包括独立的，或与集成半导体微电子器件集成的传感器和致动器。

图1描绘单个基板多孔硅电解浴槽布置(现有技术)的最为基本的图。基板100被放置在电解液浴槽102(即，化学溶液)中，并位于阳极104和阴极106之间。在一个实施方式中，电解液浴槽102可以是氟化氢/异丙醇(HF/IPA)溶液。在一些实施方式中，化学溶液在填充进浴槽之前被预混合。监测HF、H2O和IPA的组成比例来进行自动尖峰化(automated spiking)以稳定晶片产量和化学溶液的寿命，从而在较低的成本下产生较高的产量。当电流通过系统时，在基板前侧108上产生多孔硅膜；在基板背侧110上则无多孔硅形成。当电流穿过系统时，氢气可在阴极106和基板背侧110以及阳极104处形成；氧气可在阳极104和基板前侧108处形成。

图2展示可用于行业中的“n”批次堆叠系列阵列的基本形式(现有技术)。在所述布置中，基板100(例如半导体晶片)大体上相对于彼此平行堆叠且可在分批处理反应器120(即，浴槽)的任一端上与电极组件垂直地(或者水平地或以其他方向)定向。

如图2中所示，电极组件是分隔的电极腔室114。电极腔室114与反应腔室116分离，该反应腔室保持电解质化学溶液和基板100。电极腔室114通过导电膜118与反应腔室116分离，所述导电膜允许电场通过，但是防止在阳极化期间的污染基板表面的化学离子和分子的传递。导电膜118可以是自立(self-standing)的或者夹在一些穿孔的非导电板之间以提供机械稳定性。所述分离或分隔允许在电极腔室114和反应腔室116中使用不同的电解质化学溶液(各种组成、化学成分)，而无互相的干扰。基板100是通过传递来自放置在氟化氢(HF)化学溶液中的电极的电流，或者改变所述电流的极性而被阳极化；基板表面的两侧可对称地阳极化从而在多孔Si形成之后产生较少的翘曲，此举对于在双面多孔硅形成之上的双面外延是有利的特征。多孔层的孔隙率可通过逐步改变电流来改变，从而产生了对于在具有各种孔隙率的层界面处积聚内应力而言关键的多层结构(例如，单层、双层和三层结构)，此结构导致了从多孔硅层的外延层剥落的更高的产量的更好的分裂能力。多个浴槽系统可被应用以结合双面多孔Si形成来极大地提高产量至超过2000晶片/小时。

图2所示的反应腔室116保持基板和电解液。在图2的反应腔室116中，基板100是通过基板保持器(例如晶片夹具)保持就位。基板的数目可从1增加至n(其中n的最小值是2且最多至少为数十个基板)且较大数量的基板可仅通过增加反应器的长度来堆叠。“n”的最大值基于用于最佳工具占位面积的分批处理反应器的可接受大小、化学利用率、用于“n”个晶片的适当的电功率，等等。处理多个基板有利地降低了系统的购置成本(cost-of-ownership；CoO)。分批设计的优点包括共用化学溶液，使用单对电极，和减少多晶片方案中的总体材料/元件的能力中的一个或多个。图2的实施方式的其他进一步描述被描述于Yonehara等人所著且在2013年7月18日出版的美国专利公开案第2013/0180847号中。

如图2中所示，所有元件、基板和电极被封闭在单个分批处理反应器120中，所述分批处理反应器将每个基板和电极隔离。如图2中所示，在当前用于行业中的典型多孔硅电解浴槽的布置中，电极的大小小于基板100的大小，因为在位于反应腔室116的端部处的基板(即，端基板)与电极之间的化学溶液充当即将阳极化的端基板上的假想电极。然而，所述配置利用电极和端基板之间的一些距离通过由电极注入的电荷的扩散来稀释进入化学溶液的电功率，从而在由电极部分组成的反应腔室116的两端利用大量的化学溶液。

此外，位于基板100周边的密封应最小化基板间距，以使得阳极电流不被任何表面密封方法阻塞或遮蔽。另外，密封元件应紧密连接而无阳极化电流和电解质化学溶液的渗漏，以确保通过阳极化的多孔Si层的均匀性和安全性，因为浴槽中的化学溶液(例如，氟化氢)是剧毒材料。

典型的湿式化学浴槽和处理腔室使用处理腔室的直接流体填充/排放，其中化学品被直接地泵送于处理腔室中。因此，在工艺可以开始和产生生产率损失之前可能使用额外的填充和排放时间。在一些实施方式中，可以使用“浴槽套浴槽(bath in bath)”设计。图9和图10描绘了浴槽套浴槽设计(现有技术)的两个现有技术实施方式。在一些实施方式中，如图9中所示，预填充内部腔室被完全浸入浴槽和被完全提升出浴槽。在一些实施方式中，如图10中所示，常驻浴槽套浴槽使用自动装载机，所述自动装载机将一批次基板放置到内部浴槽的下部基板保持器部分中，且随后被退却。

在图9中所示的实施方式中，处理腔室900预装载基板902且填充有化学溶液906。整个处理腔室900随后浸入到预填充有化学溶液906的较大浴槽904中。如果且当由于反应或诸如蒸发损失的其他手段而导致处理腔室900中的液面下降时，在处理腔室900的顶部的孔口/出口908允许化学溶液906填充处理腔室900。然而，在图9的配置中，在多孔Si层的形成期间，阳极化电流通过孔口/出口908在应被隔离的基板902之间泄露，从而导致在多孔Si层中的厚度和孔隙率的不均匀性。一旦工艺完成，处理腔室900从较大浴槽904中被取出并且将就位的(standby)处理腔室立即浸入较大浴槽904以最小化由于基板装载/卸载和腔室填充与排放导致的生产率损失。较大浴槽904被设计具有泵送和再循环系统以维持适当的浓度和温度。此方法允许具有可被引入主浴槽且的多个处理腔室且无任何生产率损失。

在图10中所示的其他现有技术实施方式中，处理腔室900是工具或较大浴槽904的组成部分，且被连续地浸入到较大浴槽904中，但是处理腔室900可被开启和关闭以装载和卸载基板902。诸如机器人装卸装置的装载机构可将保持在基板保持器中的一批次n个基板902传递到处理腔室900的底座中。在基板搬运装置已离开处理腔室900后，处理腔室900的外壁关闭。此动作不仅固定基板902，而且将化学溶液906封闭在了处理腔室900中。额外的孔口/出口908允许处理腔室900被完全地填充至适当的水平，且在整个工艺期间维持相同水平。在任何情况下，出口的顶部可在化学溶液906外部，从而避免了在内部浴槽之外的电连接路径。电极1002位于处理腔室900的端部，与作为电极金属污染物的扩散屏障的薄膜隔离。如图2所描述，电极1002的大小小于基板902的大小，从而利用一些距离以通过由电极1002注入的电荷的扩散稀释进入到化学溶液906中的电功率，如此在由电极部分组成的腔室的两端利用更大量的电解液(阳极化化学溶液)。图9和图10的实施方式的其他进一步描述被描述在Yonehara等人所著且在2013年7月18日出版的美国专利公开案第2013/0180847号中。

发明者已观察到，最小化总化学品量有利地降低了电解质溶液的耗费，还提高了基板产量并降低了由于化学活性的降低而产生的更换电解质溶液的停工时间。为了降低和最小化浴槽中的化学品消耗，基板的周期以及基板端与电极之间的距离应被减小。还应仔细地设计基板间距以允许反应气泡朝向位于基板顶部处的排放口释放。

因此，图11描绘具有如上所述的有利特征的、根据本公开内容的一些实施方式的阳极化浴槽1100配置。图11描绘具有外壳1102的阳极化浴槽1100。外壳1102具有第一容积1114。第一容积1114保持用于在多个基板1104上形成多孔Si的适当量的化学溶液。外壳1102具有沿着外壳1102的长度的纵轴1128。外壳1102包含在第一容积1114之内的阴极1120。阴极1120具有带有给定表面面积的表面。外壳1102包含在第一容积1114之内的阳极1118。阳极1118具有带有给定表面面积的面。阴极1120被设置在外壳1102的第一侧1122处。阳极1118被设置在与第一侧1122相对的外壳1102的第二侧1124处。基板保持器1126被构造以在第一容积1114内保持多个基板1104。基板保持器1126被构造以在多个基板保持位置处沿着基板周边保持多个基板1104。基板被按照一定方向保持，例如使得基板的表面大体上垂直于纵轴1128。用于阳极化浴槽(诸如阳极化浴槽1100)的适当基板保持器1126的实施方式描述于下文中。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(例如，阴极和阳极的直径，或宽度和长度大体上等于基板的直径，或宽度和长度)。发明者已观察到，与图2、图9和图10中所示的配置相比，使电极大小与基板大小大体上相同提高了层形成的均匀性并降低了化学品消耗。在一些实施方式中，阳极和阴极所具有的表面的表面面积在基板表面的表面面积的大约10％以内。在一些实施方式中，阳极和阴极所具有的表面的表面面积大约等于基板表面的表面面积。

电极(即，阳极1118和阴极1120)位于第一容积1114之内，且在电极电极1118、1120和由基板保持器1126保持的基板1104之间没有任何隔膜或屏障(如相对于图2所述)。基板保持器1126包含相距阴极1120第一距离1132的第一基板保持位置1130，和相距阳极第二距离1136的第二基板保持位置1134。其余基板保持位置被设置在第一基板保持位置1130和第二基板保持位置1334之间。第一距离1132和第二距离1136分别小于或等于多个基板保持位置中相邻位置之间的距离1138。在一些实施方式中，在第一基板保持位置1130和阴极1120之间的第一距离1132是约4mm至约12mm，在第二基板保持位置1134和阳极1118之间的第二距离1136是约4mm至约12mm，且在基板保持器1126内部的每个基板之间的距离是约4mm至约12mm。发明者已观察到，使第一距离1132和第二距离1136小于或等于多个基板保持位置中相邻位置之间的距离1138有利地提高了层形成的均匀性并降低了化学溶液消耗。基板保持器1126围绕每个基板1104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1140。阳极化浴槽1100进一步包含流体地耦接至第一容积1114的多个排放口1106，且在一些实施方式中，具体而言，多个排放口1106是流体地耦接至多个基板的相邻对基板之间的多个第二容积1140，以允许释放在多孔Si形成期间产生的处理气体。多个排放口1106的每个排放口的顶部被设置在第一容积中的化学溶液填充液位之上。

电极1118、1120被基板保持器1126电性分离，从而导致了朝向基板1104的整个表面的均匀电荷流动。第一容积包含第三容积1142和第四容积1152，所述第三容积设置在第一基板保持位置1130和阴极1120之间，且所述第四容积设置在第二基板保持位置1134和阳极1118之间。处于或低于化学溶液填充水平的化学溶液在每一个第二容积1140、第三容积1142，和第四容积1152之间被隔离。

图3A至图3C描绘根据本公开内容的一些实施方式的基板保持器300，所述基板保持器适用于诸如图11中所示的浴槽配置。图3A描绘由基板保持器300保持且设置在浴槽302之内的基板100的前视图。图3B描绘设置在浴槽302之内的基板保持器300的侧视图。图3C描绘设置在浴槽302之内的基板保持器300的透视图。

基板保持器300保持基板100且将多个基板100传输至浴槽302中。在一些实施方式中，基板100是半导体晶片。虽然图3A至图3C描绘了保持圆形基板100的基板保持器300，但是可使用各种不同的处理腔室尺寸以在具有各种几何形状的基板上产生多孔硅，所述几何形状诸如但不限于，圆形、正方形、带有具有各种度数的圆角的准正方形(具有切角的正方形)，以及矩形结构。所涉及的基板可具有各种粗糙度而实质上平坦，或可被结构化以形成三维图案或可被结构化而具有局部抑制或局部允许多孔硅形成的膜。由基板保持器300和浴槽302保持的基板数目可通过增加反应器的长度从1增加至n(n的最小值是2且最大至少是几十个基板)。对称的浴槽配置可容易地增加腔室运输工具中的基板数目、最小化基板间距并在基板的两侧上形成双面多孔Si。

在一些实施方式中，浴槽302的内壁可衬有单层化学惰性(即，抗HF和有机物的)的绝缘橡胶或泡沫，以在基板保持器300和浴槽302的内壁之间提供无泄漏密封。绝缘层有利地最小化或防止化学泄漏或电场泄漏。

在一些实施方式中，如图3A至图3C中所示，基板保持器300包含下部(即，底部)304和上部306。发明者已观察到，仅具有整体式下部304和整体式上部306才可最小化基板100周围的结点数目，从而有利地降低在基板100周围的结点处的泄漏电流。

在一些实施方式中，下部304和上部306可由具有各种刚度和柔软度的堆叠和热焊Zotek复合材料制成。该材料的优点是材料的重量轻，使得使用更便宜的机器人成为可能，且复合结构易于在无任何粘合剂的情况下通过热成型产生。

图4描绘基板保持器300的下部304。下部304包含用于支撑一个或多个基板的单个整体凹形物体400。第一密封材料402涂覆下部304的内表面。第一密封材料402是适合于形成密封且抗氟化氢溶液的材料。在一些实施方式中，第一密封材料402是聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)泡沫。第一多个凹槽404被设置在第一密封材料402中。

如图5中所示，多个基板100的每个基板在多个凹槽404的每个凹槽中被支撑。如图5中所示，多个基板100以大体上彼此平行的方式被保持且其中前表面和背表面大体上垂直于下部的底部。第一密封材料402中的凹槽404仅在基板100的周边处支撑和密封多个基板100。

本系统的一个优点是在无任何周边排斥的情况下在基板的完整表面上获得大体上均匀的多孔硅覆盖的能力。因此，本公开内容的实施方式支撑基板以使得基板周边无任何区域被任何阻碍均匀电场分布和与浴槽化学物质的直接接触的材料阻塞或覆盖。一些实施方式涵盖可将晶片保持就位，但在晶片上具有零到可忽略的接触点和阻塞点的机械特征的设计。第一密封材料402的凹槽404有利地允许浴槽中的化学溶液接触基板100的前表面和背表面，以防止在靠近基板支撑区域的基板100的前表面和背表面上形成无硅区域。

返回至图4，下部304包含以通过第一密封材料402和通过凹形主体400的方式设置的第一多个开口406。在一些实施方式中，第一多个开口406被设置在第一多个凹槽404之间。当基板保持器300被插入至诸如图11中所示的化学溶液填充的电解液浴槽中时，化学品流动通过第一多个开口406以填充下部304且将基板浸入电解液浴槽中。

在多孔硅形成之前加载晶片和在多孔硅形成之后卸载起始晶片的阶段，间距或间隔可有利地符合传统基板匣盒的间距或间隔，其中在相邻硅(Si)基板之间具有6mm的间隔，所述间隔已在硅(Si)集成电路(IC)工业中长期使用。或者，在一些实施方式中，可连同传统匣盒一起使用12mm的双间距以将基板装载到基板保持器的下部中。基板可通过将基板匣盒放置在下部的顶端之上并将匣盒180旋转180度以让基板自动落入下部中，从而依靠重力进行装载。或者，基板可通过传统基板装载机器人提升基板并运输至下部中而从匣盒中装载。

图6描绘了上部306。上部306包含凸形主体602。在一些实施方式中，凸形主体602是如图6中所示的单个整体式结构。第二密封材料604涂覆上部306的内表面。类似于如上所述的第一密封材料402，第二密封材料604是适合于形成密封且抗氟化氢溶液的材料。在一些实施方式中，第二密封材料604是聚偏二氟乙烯泡沫。第二多个凹槽606被设置在第二密封材料604中。在一些实施方式中，第二多个凹槽606大体上与第一多个凹槽404相对设置。当上部306被放置在下部304的顶上时，多个基板100被第一多个凹槽404和第二多个凹槽606的每一个支撑。类似于第一多个凹槽404，第二多个凹槽606仅在基板100的周边支撑和密封基板100，以有利地允许电解液浴槽的化学品接触基板100的前表面和背表面，以防止在靠近基板支撑区域的基板100的前表面和背表面上形成无硅区域。上部304进一步包含以穿过第二密封材料604和穿过凸形主体602的方式设置的第二多个开口608。在一些实施方式中，第二多个开口608是设置在第二多个凹槽606之间以允许化学溶液在电解液浴槽之内流动。

图7表示当上部306设置在下部304的顶上时，在基板100周围的第一密封材料402和第二密封材料604的交叉700。如图7中所示，第一密封材料402具有锥形表面702，所述锥形表面被构造以与第二密封材料604的锥形表面704紧密配合。锥形表面702、704确保围绕整个基板周边的密封。圆形基板有利地最小化围绕密封区域处的泄漏并进一步通过利用在基板位置的中间的上部和下部的结点处的锥角来提高密封。

在一些实施方式中，如上所述且如图3A至图3C、图4、图5和图6中所示，包含下部304和具有单个整体凸形主体602的上部306的单个基板保持器300可保持多个基板100。或者，在图8中所示的一些实施方式中，多个相连的基板保持器300可分别保持单个基板100。如图8中所示，每个基板保持器300包含上部306和下部304。每个基板保持器300的上部306和下部304的细节描述在上文中。每个基板保持器300可通过一个或多个连杆800连接在一起。在一些实施方式中，如图8中所示，多个上部306是由三个连杆800A、800B、800C连接的。在图8中所示的实施方式中，连杆800A被耦接至凸形主体602的顶部802，连杆800B被耦接至凸形主体602的第一支腿804，和连杆800C被耦接至凸形主体602的第二支腿806。在一些实施方式中，如图8中所示，多个相应下部304是通过三个连杆800D、800E、800F连接。在图8中所示的实施方式中，连杆800D被耦接至凹形主体400的底部808，连杆800E被耦接至凹形主体400的第一支腿810，和连杆800F被耦接至凹形主体400的第二支腿812。虽然图8描绘了连杆800的一个可能的布置，但是可使用更多或更少的连杆800且可在基板保持器300的表面上的不同点处将这些连杆耦接至所述多个基板保持器300。在一些实施方式中，下部304和上部306可具有诸如把手的附着件，用于由机器人运输至图11中所示的浴槽中。

或者，在一些实施方式中，如图12A所示，基板保持器300的上部306包含第一主体1201和第二主体1202。在一些实施方式中，第一主体1201和第二主体1202可由具有各种刚度和柔软度的堆叠和热焊Zotek复合材料制成。在一些实施方式中，第三密封材料1204涂覆第一主体1201和第二主体1202的外表面。类似于如上所述的第一密封材料402和第二密封材料604，第三密封材料1204是适合于形成密封且抗氟化氢溶液的材料。在一些实施方式中，第三密封材料1204是聚偏二氟乙烯泡沫。第一主体1201和第二主体1202包含顶表面1206、锥形侧壁1208，和锥形底表面1210。第一主体1201和第二主体1202进一步包含用于沿着基板100的周边1214的一部分保持基板100的内部凹面1212。图12B表示沿着基板100的周边1214的一部分保持基板100的第一主体1201和第二主体1202。沿着锥形侧壁1208对第一主体1201施加第一力1220以朝向第二主体1202移动第一主体1201，并且沿着锥形侧壁1208对第二主体1202施加第二力1222以朝向第一主体1201移动第二主体1202，直至由围绕基板100的周边1214的内部凹面1212形成密封为止。在一些实施方式中，如图12B中所示，锥形底表面1210在基板100的中心1224的下方延伸适当距离1216，例如约30mm。

或者，在如图14A至图14C所示的一些实施方式中，基板保持器包含多个具有用于保持多个基板的真空夹盘的板。图14A描绘具有底部1402和可拆卸的上部1408的多晶片浴槽1400的剖视图。上部1408和底部1402可由与参考上文论述的实施方式描述的相同材料组成。底部1402包含在第一端1404处的阳极和在第二端1406处的阴极。上部1408包含用于保持多个基板100的多个结构1410。如图14A中所示，当上部1408被耦接至底部1402时，每个结构1410分别地密封至底部1402的底表面，从而将化学溶液1414在每个基板之间与其他基板隔离。另外，当上部1408耦接至底部1402时，在界面1416处形成密封以防止化学溶液1414的泄漏。

上部1408可从底部1402拆卸以将基板100装载至多个结构1410中。在一些实施方式中，多个结构1410可以是被夹紧在一起的多个板。如图15A中所示，每个板1500由主体1502组成。在一些实施方式中，主体1502是由聚偏二氟乙烯制成。板1500包含用于保持基板100的开口1504。基板使用由图14A所示的真空歧管1412提供的真空压力保持在开口1504之内。开口1504可适当地制造以用于具有各种几何形状的基板，所述形状诸如但不限于，圆形、正方形、带有具有各种度数的圆角的准正方形(具有切角的正方形)，以及矩形结构。板1500的主体1502进一步包括切入每个板1500的前端的溢流(overflow)路径1506，使得再循环化学溶液1414与每个基板100完全分离。

图14B表示耦接至底部1402的上部1408的剖面图。上部1408进一步包含供在工艺期间形成的气体进行换气的多个开口1422。图14B还表示了流体地耦接至排水通道1418的基板100的周围的溢流路径1506，所述排水通道流体地耦接至排水出口1420。排水出口1420流体地耦接至图14C所示的排水收集器1424。图14A至图14C和图15所示的实施方式通过将工艺与基板处置(handling)分离而在多孔硅形成工艺中的有利地使基板易于处置。对于任何多孔硅腔室的一个挑战是处置由于阳极蚀刻反应而产生的氢气(H2)。氢气从基板和每个电极的表面产生。因为电流传输和浴槽是一体的，而H2气体阻断电流流动并阻断向反应表面供应化学品，从而影响多孔硅形成和连续性/均匀性。因此，有效且快速地从晶片和电极的表面净化或扫除H2副产物是有利的。在图3A至图3C，和图4至图6所示的实施方式中，多孔硅形成工艺产生的氢气泡可轻易地经由以通过第二密封材料604和凸形主体602的方式设置的第二多个开口608逸散至浴槽结构之上的排放口。在图8和图12中所示的实施方式中，在基板100分别被一定间隔分离，多孔硅形成工艺产生的氢气泡可轻易地在浴槽302的表面上向上逸散到基板保持器每个部分之间的排放口。在图14A至图14C中所示的实施方式中，多孔硅形成工艺产生的氢气泡可轻易地经由多个开口1422逸散，所述多个开口有利地使得基板之间的间隔和间距最小化并使得浴槽中的基板数目的最大化，从而以更高的产量和产率在基板表面更均匀地形成多孔硅层，同时通过降低每个基板的化学品消耗量来提供更低的成本。如图11中所示，排放口位于浴槽中的化学品表面之上以当排放口位于浴槽中的化学品之内时有利地防止阳极化电流通过基板之间的排放口泄漏。

图13A至图13D描绘用于使用如图12A至图12B中所示的基板保持器300的多孔Si形成的，传递基板进入和离开如图11中所示的浴槽结构的方法。在1302处，提供保持多个基板100的标准匣盒1320(以侧视图表示)，例如8mm间距的25个基板。可使用其他适当的间距，例如6mm或12mm。其次，在1304处，基板100被传递至基板对准托盘1322以用于凹口对准(notch alignment)。基板可例如使用传递机器人传递。然后，在1306处，如上文关于图12A至图12B所述，包含多个第一主体1201和多个第二主体1202的基板保持器300的上部306(以前视图表示)被定向在多个基板100之上。其次，在1308处，上部306在浴槽1324之上保持多个基板100，在一些实施方式中，所述浴槽是关于如图11所述的浴槽。如关于图12B所述，对多个第一主体1201的每一主体施加第一力1220以朝向每个相应第二主体1202移动每个第一主体1201，并且对多个第二主体1202施加第二力1222以朝向每个相应第一主体1201移动每个第二主体1202，直至围绕多个基板100的周边1214形成密封为止。基板保持器300的下部304是沿着浴槽1324的底表面1326设置的。在一些实施方式中，下部304保持在浴槽1324中。在一些实施方式中，下部304可被构造为如上文关于图3A至图3C，和图4与图5所描述的那样。在一些实施方式中，下部可被构造为如图8中所示。其次，在1310处，保持多个基板100的上部306被降低至浴槽1324中，以将基板浸入化学溶液1328中。多个基板100的没有被上部306保持的部分被插入基板保持器300的下部304。在一些实施方式中，浴槽的内侧壁可具有凹槽(未表示)或适当锥形的侧壁以将上部306引导至下部304之上的适当位置中。对上部306的顶端施加向下的力1330以使得锥形侧壁1208和下部304对多个基板100的周边施加大体上均匀的力1332，从而防止每个基板之间的泄漏。通过对位于如图11中所示的浴槽中的相对侧壁处的电极施加电流来进行阳极化。然后，在1312处，一旦多孔硅形成完成，多个基板100从浴槽1324去除并经受异丙醇(IPA)清洗。其次，在1314处，在IPA清洗之后，多个基板100经受去离子(deionizing；Di)水、快速倾卸冲洗(quick dump rinse；QDR)的冲洗。然后，在1316处，在去离子水快速倾卸冲洗之后，多个基板100被传递至标准匣盒1320。其次，在1318处，多个基板100经受旋转干燥工艺。

如上所述的分批多孔硅设备设计的实施方式可用于在所述批次中的基板的一侧或两侧上形成单层或双层多孔硅。可通过在仅一个方向上施加流动的电流且不改电流极性而仅在基板的一侧上形成多孔硅。另一方面，可通过至少一次或多次交替电流方向来在基板两侧上形成多孔硅。电流密度(连同高频浓度)控制层孔隙率。因此，层孔隙率可通过增加电流密度来增加和相反地可通过减小电流密度来减小。多层多孔硅可通过在多孔硅形成工艺期间随时间调制或改变电流水平来形成。例如，先以较低电流密度开始多孔硅工艺，接着以较高电流密度，从而导致在较高的孔隙率埋层顶上的形成较低孔隙率层。可通过例如线性调制或随时间改变电流密度来形成分级孔隙率多孔硅层。人们可使用本文的方法以形成具有1至多个孔隙率值的1至多个多孔硅层的任何多孔硅结构。

虽然上述内容针对本公开内容的实施方式，但是可在不背离本公开内容的基本范围的情况下设计本公开内容的其他和进一步的实施方式。