[发明专利]用于光电子器件制造的脱模层下的生长结构

说明书

在脱模层下具有晶格过渡的生长结构被用作用于生长光电子器件的籽晶。光电子器件可以是单结或多结光伏器件。可以在外延剥离(ELO)工艺中选择性地去除脱模层，以将光电子器件与生长结构分离，并保留晶格过渡完整的区域，以重新利用该生长结构来生长另外的器件。描述一种制造方法，该方法包括：提供具有衬底和从第一晶格常数到第二晶格常数的晶格过渡的生长结构；在生长结构上沉积脱模层；在脱模层上沉积具有与第二晶格常数匹配的晶格常数并包括光电子器件的外延层；以及去除脱模层以将外延层和光电子器件与生长结构分离。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2018年6月14日提交的标题为“用于光电子器件制造的脱模层下的生长结构”的美国非临时申请No.16/008,919和于2017年6月16日提交的标题为“用于光电子器件制造的脱模层下的生长衬底”的美国临时申请No.62/521,241的优先权，其通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开的各方面总体上涉及在光电子器件的制造中使用的半导体衬底，更具体地，涉及具有半导体晶片或衬底的某些生长结构，其中该生长结构在脱模层下提供特定的晶格常数，该脱模层随后将被去除以使生长结构与在脱模层上生长的光电子器件分离。

背景技术

可以在市售晶片(例如，GaAs和InP)上生长的半导体的带隙对于某些类型的光电子器件不是理想的，所述光电子器件包括但不限于光伏器件(例如，太阳能电池)和发光器件(LED)。这是由于对于给定的晶格参数只能获得某些带隙的限制。例如，用于制造多结光伏器件(例如，太阳能电池)的市售晶片的晶格常数会将太阳能电池内的带隙的选择限制到非理想的值(例如，导致低性能的器件)。因此，可获得的效率可能小于热力学可能的效率。在具有不匹配的晶格常数的衬底上生长具有接近理想带隙的材料的常规方法是使用渐变缓冲层来改变外延层或叠层内部的晶格常数。种子衬底和在该衬底上生长的外延层之间的晶格常数失配通过使用作为外延层或叠层的一部分生长的渐变缓冲层来解决。渐变缓冲层生长缓慢且成本高昂，增加了成品器件的重量和厚度，并使工艺复杂化。

因此，期望能够制造光电子器件而在光电子器件内没有渐变缓冲层以解决与衬底不匹配的技术。

发明内容

以下给出了一个或多个方面的简述，以便提供对这些方面的基本理解。该简述不是所有考虑方面的详尽概述，并且既不旨在确定所有方面的关键或重要要素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其目的是以简化的形式给出一个或多个方面的一些概念，作为稍后给出的更详细描述的序言。

一方面，晶格常数从生长结构的晶格常数(例如，对于GaAs，约为5.653埃)过渡到约的晶格过渡(或晶格过渡层)，例如渐变缓冲层，被并入生长结构中而不是光电子器件(例如，光伏器件或太阳能电池的外延叠层)中。生长结构是包括单晶晶片或衬底的层状结构。晶片或衬底可以由半导体、绝缘体/氧化物(例如，La₂O₃、NaCl)或其组合制成。在该示例中，生长结构可以提供的晶格常数，以能够生长所有晶格匹配的光电子器件，该光电子器件不包含渐变缓冲层，但包括一个或多个具有接近理想带隙的子单元。随后可以使用外延剥离(ELO)工艺将该晶格匹配的光电子器件与衬底分离。ELO工艺使光电子器件分离，留下完好无损衬底和生长结构，使得它们可被重复使用。这样，可以在多次使用中分担在生长结构中产生晶格过渡所涉及的时间和成本。

例如，描述一种制造光电子器件的方法，其中该方法包括：提供具有半导体衬底或晶片以及从第一晶格常数到第二晶格常数的晶格过渡的生长结构；在生长结构上沉积脱模层或牺牲层；在脱模层上沉积外延层或叠层，该外延层包括该光电子器件并且具有与生长结构的第二晶格常数匹配的晶格常数；以及去除脱模层以将带有光电子器件的外延层生长结构分离(例如，通过ELO工艺)。