(57)【要約】      （修正有）【課題】エピタキシャルリフトオフ後のウエハーの再利用のための犠牲エッチング保護層によるリフトオフ方法を提供する。【解決手段】基板保護層１は、成長基板の上方に位置し、基板保護層２は、基板保護層１の上方に位置し、基板保護層ｎは、基板保護層ｎ−１の上方に位置し、犠牲層は、基板保護層ｎの上方に位置し、セルは、犠牲層の上方に位置する。エッチング液を用い犠牲層をエッチングすることによりセルを分離し、基板保護層ｎから１を各々エッチングする。成長基板は、ＧａＡｓを含、基板保護層ｎは、格子整合したＡｌＩｎＰ、格子整合したＩｎＧａＰ、格子整合したＡｌＧａＡｓ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される材料を含む。【選択図】図１
2020155778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの成長表面を有する成長基板、セル、犠牲層、および基板保護層１からｎを含む構造を準備すること、ここで、ｎは、少なくとも３であり、かつ、基板保護層１は、前記成長基板の上方に位置し、基板保護層２は、前記基板保護層１の上方に位置し、基板保護層ｎは、基板保護層ｎ−１の上方に位置し、前記犠牲層は、前記基板保護層ｎの上方に位置し、前記セルは、前記犠牲層の上方に位置する；
エッチング液を用いて前記犠牲層をエッチングすることにより前記セルを分離すること；
エッチング液を用いて基板保護層ｎから１を各々エッチングすることによって、前記基板保護層ｎから１を順次除去すること；
を含み、
ここで、前記成長基板は、ＧａＡｓを含み；
ここで、前記基板保護層ｎは、格子整合したＡｌＩｎＰ、格子整合したＩｎＧａＰ、格子整合したＡｌＧａＡｓ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される材料を含む、
成長基板の完全性を保持する方法。
【請求項２】
前記基板保護層の少なくとも１つは、歪み層である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板保護層１と前記成長基板との間のエッチング選択性は１０：１以上である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板保護層１と前記成長基板との間のエッチング選択性は１００：１以上である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記基板保護層１と前記成長基板との間のエッチング選択性は１０００：１以上である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記基板保護層１からｎは、格子整合したＡｌＩｎＰ、格子整合したＩｎＧａＰ、格子整合したＡｌＧａＡｓ、格子整合したＧａＰＳｂ、格子整合したＡｌＰＳｂ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基板保護層の少なくとも１つは、歪んだＩｎＰ、歪んだＩｎＧａＡｓ、歪んだＡｌＩｎＰ、歪んだＩｎＧａＰ、歪んだＩｎＡｓ、歪んだＩｎＳｂ、歪んだＧａＰ、歪んだＡｌＰ、歪んだＧａＳｂ、歪んだＡｌＳｂ、および、格子整合した化合物との組み合わせを含む、これらの組み合わせからなる群より選択される材料を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記成長基板および前記基板保護層の少なくとも１つは、同じ材料を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記基板保護層のいずれもが、前記成長基板と同じ材料を含有しない、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板保護層１は、ＡｌＩｎＰを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板保護層１は、ＩｎＧａＰを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ｎは３であり、
前記基板保護層ｎから１を順次除去することは、
エッチング液を用いて基板保護層３をエッチングすることにより前記基板保護層３を除去すること、
エッチング液を用いて前記基板保護層２をエッチングすることにより前記基板保護層２を除去すること、および、
エッチング液を用いて前記基板保護層１をエッチングすることにより前記基板保護層１を除去することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板保護層３は、ＡｌＩｎＰを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板保護層１は、ＡｌＩｎＰを含み、前記基板保護層２は、ＩｎＧａＰを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板保護層３は、ＩｎＧａＰを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記基板保護層１は、ＩｎＧａＰを含み、前記基板保護層２は、ＧａＡｓを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ｎは４であり、
前記基板保護層ｎから１を順次除去することは、
エッチング液を用いて基板保護層４をエッチングすることにより前記基板保護層４を除去すること、
エッチング液を用いて基板保護層３をエッチングすることにより前記基板保護層３を除去すること、
エッチング液を用いて前記基板保護層２をエッチングすることにより前記基板保護層２を除去すること、および、
エッチング液を用いて前記基板保護層１をエッチングすることにより前記基板保護層１を除去することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板保護層１は、ＡｌＩｎＰを含み、前記基板保護層２は、ＩｎＧａＰを含み、前記基板保護層３は、ＧａＡｓを含み、前記基板保護層４は、ＡｌＩｎＰを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板保護層１は、希釈ＨＣｌを用いてエッチングされる、請求項１０または１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板保護層１は、希釈Ｈ３ＰＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏを用いてエッチングされる、請求項１１または１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記犠牲層は、ＡｌＡｓを含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年７月２９日に出願された米国仮出願Ｎｏ．６１／５０２，４０１の利益を主張し、その全体が参照により本願に引用される。
【０００２】
連邦政府支援の研究に関する声明
本出願は、陸軍研究局により授与された授与番号Ｗ９１１ＮＦ−０８−２−０００４の下でＵ．Ｓ．政府の支援を用いて作成された。本発明において、政府は一定の権利を有する。
【０００３】
共同研究契約
本開示の対象は、１つ以上の以下の合同大学法人研究協定の参加者の恩恵により、および／または関係して、作成された：ミシガン大学およびグローバルフォトニックエナジーコーポレーション（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）。この協定は有効であり、および本開示の対象が準備された日以前に存在し、並びにこの協定の範囲内で着手された活動の結果より作成された。
【０００４】
本開示は、一般的にはエピタキシャルリフトオフの使用を通して、例えばフレキシブルな光起電性デバイスなどの、電子および光電子デバイスを作製する方法に関係する。特に、開示はエピタキシャル成長を通したフレキシブルな光起電性デバイスの準備および再利用のための成長基板の完全性を保持する方法に関係する。
【背景技術】
【０００５】
光電子デバイスは電気的に電磁放射線を生成もしくは検出するか、または周囲の光電磁放射線より電気を生成する材料の光学的、および電気的な特性に依存している。
【０００６】
光電性光電子デバイスは電磁放射線を電気へと変換する。太陽電池は、光起電性（ＰＶ）デバイスとも呼ばれるが、特に電気的な力を生むのに使用される光電性光電子デバイスである。日光以外の光源から電気エネルギーを生成することができるＰＶデバイスは、例えば、照明、暖房、若しくは電気回路または計算機、ラジオ、コンピュータまたは遠隔モニタリングまたは通信設備のようなデバイスに電力を供給することのように、与える負荷を消費するための駆動力として生かされることができる。これらの電力生成の応用はまた、多くの場合はバッテリーまたは他のエネルギー貯蔵デバイスを充電すること含むので、太陽またはその他の光源からの直接照射は有効ではないときでも、駆動を続けることができ、また特定の応用の要求に用いるＰＶデバイスの出力のバランスを取り続けることができる。ここで、用語「負荷抵抗」は任意の電力を消費するまたは貯蔵する回路、デバイス、機器またはシステムを表す。
【０００７】
その他のタイプの光電性光電子デバイスは光伝導体セルである。この機能中で、信号検出回路は、光吸収に起因する電荷を検出する装置の抵抗を監視する。
【０００８】
その他のタイプの光電性光電子デバイスは光検出器である。動作中、光検出器が電磁放射線にさらされ、供給されたバイアス電圧を有していてもよいとき、光検出器は生成した電流を測定する電流検出回路と併せて使用される。ここで記載された検出回路は光検出器へ電圧を供給することができ、および光検出器の電磁放射線へ対する電気的な応答を測定することができる。
【０００９】
これらの光電性光電子デバイスの３つの分類は以下で定義される整流作用接合が存在するか否かに従って、およびデバイスがバイアスやバイアス電圧として知られる外部供給電圧で駆動されるか否かに従って特徴づけられてもよい。光伝導体セルは整流作用接合を有さず、通常バイアスで駆動される。ＰＶデバイスは少なくとも１つの整流作用接合を有し、バイアス電圧なしで駆動される。光検出器は少なくとも１つの整流作用接合と、常にではないが通常はバイアス電圧で駆動される。一般的な規則では、光伝導体セルは回路、装置または機器に電力を供給するが、検出回路を制御するための信号または電流は供給せず、並びに検出回路から情報を出力しない。反対に、光検出器や光伝導体は検出回路を制御するための信号または電流を供給し、若しくは検出回路から情報を出力するが、回路、装置、または機器に電力を供給しない。
【００１０】
伝統的に、光電性光電子デバイスは多数の無機半導体、例えば結晶、多結晶およびアモルファスシリコン、ガリウムヒ素、テルル化カドミウムなどより構成されてきた。ここで用語“半導体”は電荷キャリアが熱的または電磁的な励起により誘起されたときに電気を通すことができる材料を意味する。用語「光伝導性」は通常、キャリアが材料中で電荷が通ることができる、すなわち移動できるために、電磁的放射エネルギーが吸収され、電荷キャリアの励起エネルギーに変換されるプロセスに関係する。用語「光伝導性」および「光伝導性材料」は本明細書では、電磁放射線を吸収して電荷キャリアを生成する特性より選択された半導体材料を表すのに用いられる。
【００１１】
ＰＶデバイスは入射太陽光を有益な電力に変換することができる能力により特徴づけられてもよい。結晶性シリコンまたはアモルファスシリコンを利用したデバイスは商業的応用を支配しており、２３％以上の効率を達成しているものもある。しかしながら、高効率な結晶性デバイス、特に広い表面積を有するものは、重大な効率を低下させる欠陥なしに大きな結晶を製造することに内在する問題のため、生産することが困難および高価である。一方、高効率なアモルファスシリコンデバイスはまだ安定性の問題に悩まされている。現在の商業的に入手できるアモルファスシリコン太陽電池は４〜８％の安定化された効率を有する。
【００１２】
ＰＶデバイスは、光電流および光起電力の最大の積として、標準照射条件下（例えば、１０００Ｗ／ｍ２、ＡＭ１．５スペクトル照射の標準試験条件）での最大電力生成で最適化されてもよい。上記の太陽電池の標準照射条件下での電力変換効率は以下の３つのパラメータに依存する。（１）ゼロバイアス下での電流（すなわち短絡回路電流Ｉｓｃ）、単位はアンペア（２）開路状態下での光起電力（すなわち開路電圧Ｖｏｃ）単位はボルト、および（３）曲線因子（ＦＦ）。
【００１３】
ＰＶデバイスは、負荷の両端に接続され光照射されたときに光生成電流を生成する。無限負荷下で照射されたとき、ＰＶデバイスは最大可能電圧Ｖｏｐｅｎ‐ｃｕｒｃｕｉｔ（すなわち、Ｖｏｃ）を生成する。電気接点が短絡している状態で照射されるとき、ＰＶデバイスは最大可能電流Ｉｓｈｏｒｔ‐ｃｉｒｃｕｉｔ（すなわち、Ｉｓｃ）を生成する。実際に電力の生成に使用されるとき、ＰＶデバイスは有限抵抗負荷に接続されており、電流と電圧の積、Ｉ×Ｖで与えられる電力を出力する。ＰＶデバイスで生成した最大の全電力は本質的にＩｓｃ×Ｖｏｃの積を超えることができない。負荷の値が最大電力抽出のために最適化されるとき、電流および電圧はそれぞれＩｍａｘおよびＶｍａｘの値を有する。
【００１４】
ＰＶデバイスの性能指数は曲線因子（ＦＦ）であり、下記で定義される。
【００１５】
ＦＦ＝｛Ｉｍａｘ  Ｖｍａｘ｝／｛Ｉｓｃ  Ｖｏｃ｝          （１）
ここで、ＩｓｃおよびＶｏｃは実際の使用では同時には決して得られないので、ＦＦは常に１未満である。それにも関わらずＦＦを１に近づけることで、デバイスはより小さい直列のまたは内部の抵抗を有することになり、その結果、最適状況下で負荷に対してより大きなＩｓｃおよびＶｏｃの積の百分率を送ることになる。Ｐｉｎｃがデバイスの入射電力であるとき、デバイスの電力効率（ηｐ）は以下の式により計算することができる。
【００１６】
ηｐ＝ＦＦ＊（Ｉｓｃ＊Ｖｏｃ）／Ｐｉｎｃ
半導体の十分な量を満たす内部生成電場を発生させるための通常の方法は、適切に選択された導電性（特に分子量子エネルギー状態の分布に関して）を有する材料の２つの層を並べることである。これら２つの材料の界面は光起電性接合と呼ばれる。従来の半導体理論では、ＰＶ接合を形成するための材料はｎ型またはｐ型のいずれかとなるように製造されうる。ここでｎ型は多数キャリアの型が電子であることを表す。これは相対的に自由なエネルギー状態である多数の電子を有する材料としてみることができる。ここでｐ型は多数キャリアの型がホールであることを表す。このような材料は相対的に自由なエネルギー状態にある多数のホールを有する。素性の型、すなわち光生成しない、多数キャリア濃度は主に、意図されたまたは意図しないでのいずれかによる欠陥または不純物のドーピングに依存する。不純物の型および濃度が、伝導帯の最低エネルギーと価電子帯の最高エネルギーとの間のギャップ内にある、フェルミエネルギー（またはフェルミ準位）の値を決定する。フェルミエネルギーは、占有確率が１／２と等しくなるエネルギーの値で表される、分子量子エネルギー状態の統計の占有で特徴づけられる。伝導帯最低エネルギーに近いフェルミエネルギーは、電子が主要なキャリアであることを示す。価電子帯最高エネルギーに近いフェルミエネルギーは、ホールが主要キャリアであることを示す。その結果、フェルミエネルギーは主に従来の半導体特性を特徴づけており、原型的なＰＶ構造は伝統的にｐ−ｎ接合であった。
【００１７】
用語「整流作用」は、とりわけ、界面が非対称な伝導特性を有する、すなわち、界面が１方向の電荷移動を好んで支援することを示す。整流は一般的に最適に選択された材料間の接合で生じるビルトイン電場に関連する。
【００１８】
内部電場を設けるために、従来の無機半導体ＰＶセルはｐ−ｎ接合を採用している。高効率なＰＶデバイスは一般的に高価な、単結晶成長基板上に作製される。これらの成長基板は単結晶ウエハーを含んでもよく、これは活性層、またエピ層として知られるもののエピタキシャル成長のために、完全な格子を作り出すことおよび構造上の支持体として使用されることができる。元の成長基板を無傷の状態として、これらのエピ層はＰＶデバイス内に組み込まれてもよい。あるいは、これらエピ層は除去され、ホスト基板に結合されてもよい。
【００１９】
場合によっては、エピ層を望ましい光学的、機械的、または熱的特性を示すホスト基板に移動することも望ましい。例えば、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）エピ層はシリコン（Ｓｉ）基板上に成長させてもよい。しかしながら、得られる材料の電気的品質は特定の電気的応用には不十分である可能性がある。それ故、格子整合したエピ層の高い材料品質を保つことが望ましく、さらにこれらエピ層を他の基板と統合することができる。これはエピタキシャルリフトオフとして知られる方法により達成されることができる。エピタキシャルリフトオフプロセスにおいて、エピ層は成長層から「リフトオフ」され、新しいホスト基板と再結合される（例えば、結合されるまたは接着される）。
【００２０】
これらは望ましいエピタキシャル成長特性を提示できる可能性はあるが、一般的な成長基板は厚く、過度の重量を作り出す可能性があり、結果として得られるデバイスは脆く、嵩高い支持システムを要求する傾向にある。エピタキシャルリストオフは、エピ層をこれらの成長基板からより効率的で、軽量で、およびフレキシブルなホスト基板へと移動させるための望ましい方法でありうる。一般的な成長基板の相対的な不足およびそれらが結果として得られるセル構造にもたらす望ましい特性を考えると、後続のエピタキシャル成長において成長基板を再生利用および／または再利用することが望ましい。しかしながら、成長基板を再利用する先の試みは効率を減少させる結果となったか、またはウエハーから上部数ミクロンの材料を除去することによる、ウエハーの研磨による「艶出し」を要求した。
【００２１】
米国特許出願公開Ｎｏ．２０１０／００４７９５９はエピタキシャル層を単結晶基板から選択的に除去するための方法を説明している。開示された方法は第１の緩衝層、エッチング停止層、第２の緩衝層、および剥離層の堆積を含む。剥離層上に、一連の半導体層が堆積され、セルを形成する。この方法は次いで、剥離層をエッチングすることを含み、それによって半導体層は基板と結合した緩衝層とエッチングストップ層から離される。しかしながら、明細書は再利用のための解放された基板を準備する方法、例えば選択的にエッチングして緩衝層および／またはエッチング停止層を除去すること、は説明していない。その結果、再利用のための成長基板の完全性を保持する方法を開発する必要が残っている。
【００２２】
特に、元のウエハーから、さらにウエハーの再利用を複数回できるようにする、およびフレキシブルな高効率な薄膜太陽電池の組み立てを可能とするエピタキシャルリフトオフのためのホスト基板へと、ＩＩＩ−Ｖ太陽電池の活性領域を移動することを可能とする必要が残されている。ウエハーの再研磨はウエハーの上表面から数１０ミクロンの材料を消耗する。それ故、再研磨による材料のロスを回避しつつウエハーの再利用を可能とするために、エピタキシャルリフトオフ（「ＥＬＯ」）プロセス中において希釈ＨＦからウエハー表面を保護するために保護層が使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は層構造の例示を表しており、下から上へ向かって、基板ウエハー、基板（ｓｕｂ）保護層１〜ｎ、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）分離層、デバイス保護層ｍ〜１、デバイス、および最後にデバイス層上の任意の望ましい保護層である。
【図２Ａ】図２は（ａ）フレッシュなＧａＡｓウエハーの表面、およびエピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）シミュレーション後の（ｂ）ＡｌＩｎＰ、（ｃ）ＧａＩｎＰ、（ｄ）ＧａＡｓの表面の三次元表面プロファイリング像を表している。
【図２Ｂ】図２は（ａ）フレッシュなＧａＡｓウエハーの表面、およびエピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）シミュレーション後の（ｂ）ＡｌＩｎＰ、（ｃ）ＧａＩｎＰ、（ｄ）ＧａＡｓの表面の三次元表面プロファイリング像を表している。
【図３Ａ】図３は（ａ）フレッシュなＧａＡｓウエハーの表面、およびエピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）シミュレーション後の（ｂ）ＡｌＩｎＰ、（ｃ）ＧａＩｎＰ、（ｄ）ＧａＡｓの表面および（ｅ）保護層除去後のＧａＡｓの表面の原子間力顕微鏡写真を表している。表面の平均二乗粗さは（ａ）０．２０９ｎｍ、（ｂ）０．６７３ｎｍ、（ｃ）４．７１ｎｍ、（ｄ）３．０９ｎｍ、および（ｅ）０．５６３ｎｍである。
【図３Ｂ】図３は（ａ）フレッシュなＧａＡｓウエハーの表面、およびエピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）シミュレーション後の（ｂ）ＡｌＩｎＰ、（ｃ）ＧａＩｎＰ、（ｄ）ＧａＡｓの表面および（ｅ）保護層除去後のＧａＡｓの表面の原子間力顕微鏡写真を表している。表面の平均二乗粗さは（ａ）０．２０９ｎｍ、（ｂ）０．６７３ｎｍ、（ｃ）４．７１ｎｍ、（ｄ）３．０９ｎｍ、および（ｅ）０．５６３ｎｍである。
【図３Ｃ】図３は（ａ）フレッシュなＧａＡｓウエハーの表面、およびエピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）シミュレーション後の（ｂ）ＡｌＩｎＰ、（ｃ）ＧａＩｎＰ、（ｄ）ＧａＡｓの表面および（ｅ）保護層除去後のＧａＡｓの表面の原子間力顕微鏡写真を表している。表面の平均二乗粗さは（ａ）０．２０９ｎｍ、（ｂ）０．６７３ｎｍ、（ｃ）４．７１ｎｍ、（ｄ）３．０９ｎｍ、および（ｅ）０．５６３ｎｍである。
【図４】図４は新しいウエハーと再利用したウエハー上で成長させたデバイスのＩＶプロットを表している。
【図５】図５は２層保護系を表す例示構造である。
【図６Ａ】図６Ａは図５の構造を使用したエピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）後のＧａＡｓ表面の３次元表面プロファイリング像である。
【図６Ｂ】図６Ｂは図５で描かれている保護の除去後の表面粗さを表す。
【図６Ｃ】図６Ｃはフレッシュなウエハーの比較可能な表面粗さを表す。
【発明の概要】
【００２４】
本開示はさらに効果的で、軽量な、およびフレキシブルなＰＶデバイスをさらに開発する必要性に取り組んでいる。本開示はまた、成長基板からエピタキシャル成長層を非破壊的に除去する、および次の使用の前に表面を準備する研磨または破壊的な方法の要求なしに再利用のための成長基板の完全性を保持する方法を開発する必要性に取り組んでいる。
【００２５】
例えば、ゆっくりとエッチングされたＩｎＡｌＰ、ＡｌＧａＡｓ、およびＩｎＡｌＧａＰのようなＩＩＩ−Ｖ材料より作製された保護層を含む、少なくとも１層の保護配列、少
なくとも２層の保護配列、および少なくとも３層の保護配列の使用を含む高度な保護層のコンセプトが開示されている。本明細書において、用語「ＩＩＩ−Ｖ材料」は、周期表のＩＩＩＡ族およびＶＡ族からの要素を含有する化合物結晶を述べるために使用されてもよい。さらに具体的にいうと、用語「ＩＩＩ−Ｖ材料」は本明細書では、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）およびアルミニウム（Ａｌ）の族、並びにヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）、窒素（Ｎ）、およびアンチモン（Ｓｂ）の族の組み合わせの化合物を述べてもよい。
【００２６】
化合物は本明細書では省略形で名前を挙げられても良いことに留意すべきである。２成分材料はＩＩＩ：Ｖ族のモル比が約１：１であると見なされる。３成分以上の系（例えばＩｎＧａＡｌＡｓＰ）において、ＩＩＩ族種（すなわちＩｎ、Ｇａ、およびＡｌ）の合計は約１であり、Ｖ族要素（すなわちＡｓ、およびＰ）の合計は約１であり、それ故Ｖ族に対するＩＩＩ族の比率は約１である。
【００２７】
周囲の文章から推測されるように、化合物名（すなわち、ＧａＡｓ、またはＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＰ、ＡｌＰ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂ、およびこれらの組み合わせに対して格子整合した格子化合物、およびＩｎＰに対して格子整合した化合物のためのＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＰＳｂ、およびこれらの組み合わせ）は、格子整合させることまたは歪みを達成するために必要とされる理論混合比であると見なされる。例えば、ＩｎＧａＰをＩｎＰに対して格子整合させるため、組成物はＩｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓである。０≦Ｘ≦１の全組成範囲にわたってＧａＡｓに対してほとんど格子整合するので、ＡｌＧａＡｓ（すなわちＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ）は興味深い例である。加えて、名前はある程度は順序を入れ替えることができる。例えば、ＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｌＡｓは同じ材料である。
【００２８】
１つの実施態様において、
少なくとも１つの成長表面を有する成長基板、セル、犠牲層、および少なくとも１つの保護層を有する構造を準備すること、
エッチング液を用いて前記犠牲層をエッチングすることにより前記セルを分離すること、
および
エッチング液を用いて前記少なくとも１つの保護層をエッチングすることにより前記少なくとも１つの保護層を除去すること、
を含む成長基板の完全性を保持する方法が開示されている。
【００２９】
他の実施態様において、
少なくとも１つの成長表面を有する成長基板、セル、犠牲層、および少なくとも２つの保護層を有する構造を準備すること、
エッチング液を用いて前記犠牲層をエッチングすることにより前記セルを分離すること、
エッチング液を用いて第２の保護層をエッチングすることにより前記第２の保護層を除去すること、
および
エッチング液を用いて第１の保護層をエッチングすることにより前記第１の保護層を除去すること、
を含む成長基板の完全性を保持する方法が開示されている。
【００３０】
さらなる実施態様において、
少なくとも１つの成長表面を有する成長基板、セル、犠牲層、および少なくとも３つの保護層を有する構造を準備すること、
エッチング液を用いて前記犠牲層をエッチングすることにより前記セルを分離すること、
エッチング液を用いて第３の保護層をエッチングすることにより前記第３の保護層を除去すること、
エッチング液を用いて第２の保護層をエッチングすることにより前記第２の保護層を除去すること、
および
エッチング液を用いて第１の保護層をエッチングすることにより前記第１の保護層を除去すること、
を含む成長基板の完全性を保持する方法が開示されている。
【００３１】
１つの実施態様において、前記第１の保護層は前記成長基板の上に配置され、前記第２の保護層は前記第１の保護層上に配置され、前記第３の保護層は前記第２の保護層上に配置され、および前記犠牲層は前記第３の保護層上に配置される。
【００３２】
保護層は格子整合した化合物および／または歪み層を含有してもよい。第１の保護層が格子整合しているかまたは歪んでいるかに関わらず、成長基板上で急に止まるウェットエッチングにより第１の保護層が除去されることができるために、第１の保護層と成長基板の間の高いエッチング選択比は大いに好ましい。
【００３３】
本明細書で使用される場合、用語エッチング選択比は、他の材料のエッチングの速度と比較したときの特定のエッチング液が特定の材料を除去する速度を意味する。ＸとＹとのエッチング選択比は特定のエッチング溶液に対するＹのエッチング速度に対するＸのエッチング速度の間の比率として定められる。加えて、本明細書で使用される用語「高選択比」は、一方の材料が急速にエッチングされるにも関わらず他方がとてもゆっくりとエッチングされるかまたは全くエッチングされず、１０：１、または１００：１、またはさらに１０００：１、またはそれ以上に大きいような場合を意味する。
【００３４】
１つの実施態様において、ＨＦ、Ｈ３ＰＯ４、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、Ｃ６Ｈ８Ｏ７（クエン酸）、Ｈ２Ｏ２、Ｈ２Ｏ、およびこれらの組み合わせから各エッチング溶液は独立に選択される。
【００３５】
他の実施態様において、ＧａＡｓのような成長基板、犠牲層、緩衝層、少なくとも３つの基板保護層、少なくとも１つのエピ層、少なくとも１つの接合、金属またはアロイコートされたホスト基板、および少なくとも３つのデバイス構造保護層を含み、前記犠牲層は前記成長基板および前記少なくとも１つのエピ層の間に配置され、前記少なくとも３つの基板保護層は前記成長基板および前記犠牲層の間に配置され、および前記少なくとも３つのデバイス構造保護層は前記犠牲層および前記エピ層の間に配置する、成長構造が開示されている。
【００３６】
追加の実施態様において、ＧａＡｓのような成長基板、犠牲層、緩衝層、少なくとも２つの基板保護層、少なくとも１つのエピ層、少なくとも１つの接合、金属またはアロイコートされたホスト基板、および少なくとも２つのデバイス構造保護層を含み、前記犠牲層は前記成長基板および前記少なくとも１つのエピ層の間に配置され、前記少なくとも２つの基板保護層は前記成長基板および前記犠牲層の間に配置され、および前記少なくとも２つのデバイス構造保護層は前記犠牲層および前記エピ層の間に配置する、成長構造が開示されている。
【００３７】
さらなる実施態様において、ＧａＡｓのような成長基板、犠牲層、緩衝層、少なくとも１つの基板保護層、少なくとも１つのエピ層、少なくとも１つの接合、金属またはアロイコートされたホスト基板、および少なくとも１つのデバイス構造保護層を含み、前記犠牲層は前記成長基板および前記少なくとも１つのエピ層の間に配置され、前記少なくとも１つの基板保護層は前記成長基板および前記犠牲層の間に配置され、および前記少なくとも１つのデバイス構造保護層は前記犠牲層および前記エピ層の間に配置する、成長構造が開示されている。
【００３８】
１つの実施態様において、基板はＧａＡｓを含有してもよく、基板保護層とデバイス構造保護層は、例えばＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＰＳｂ、およびこれらの組み合わせなどの、格子整合した化合物でもよい。
【００３９】
１つの実施態様において、基板はＧａＡｓを含有してもよく、基板保護層とデバイス構造保護層は、例えばＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＰ、ＡｌＰ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂ、および格子整合した化合物の組み合わせを含むこれらの組み合わせなどの、歪み層でもよい。
【００４０】
他の実施態様において、基板はＩｎＰを含有してもよく、基板保護層とデバイス構造保護層は、例えばＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、ＡｌＡｓＳｂ、およびこれらの組み合わせなどの、格子整合した化合物でもよい。
【００４１】
他の実施態様において、基板はＩｎＰを含有してもよく、基板保護層とデバイス構造保護層は、例えばＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、ＡｌＡｓＳｂ、ＩｎＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＰおよびＡｌＰ、および格子整合した化合物の組み合わせを含むこれらの組み合わせなどの、歪み層でもよい。
【００４２】
さらにもう１つの実施態様において、成長基板と第２の基板保護層は同じ材料を含有してもよい。
【００４３】
１つの実施態様において、ＧａＡｓ基板はＧａＡｓ基板／ＩｎＡｌＰ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＡｌＰ／ＡｌＡｓを含む層の組み合わせにより保護される。
【００４４】
本開示の前述のおよび他の特徴は、添付された図面と共に併用される、後述する実施例となる実施態様の詳細な記述よりさらに容易に明らかである。便宜上、デバイスの全ての絵は幅に関して誇張された高さ寸法を表すことに留意されたい。
【００４５】
図１は層構造の例示を表しており、下から上へ向かって、基板ウエハー、基板（ｓｕｂ）保護層１〜ｎ、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）分離層、デバイス保護層ｍ〜１、デバイス、および最後にデバイス層上の任意の望ましい保護層である。
【００４６】
図２は（ａ）フレッシュなＧａＡｓウエハーの表面、およびエピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）シミュレーション後の（ｂ）ＡｌＩｎＰ、（ｃ）ＧａＩｎＰ、（ｄ）ＧａＡｓの表面の三次元表面プロファイリング像を表している。
【００４７】
図３は（ａ）フレッシュなＧａＡｓウエハーの表面、およびエピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）シミュレーション後の（ｂ）ＡｌＩｎＰ、（ｃ）ＧａＩｎＰ、（ｄ）ＧａＡｓの表面および（ｅ）保護層除去後のＧａＡｓの表面の原子間力顕微鏡写真を表している。表面の平均二乗粗さは（ａ）０．２０９ｎｍ、（ｂ）０．６７３ｎｍ、（ｃ）４．７１ｎｍ、（ｄ）３．０９ｎｍ、および（ｅ）０．５６３ｎｍである。
【００４８】
図４は新しいウエハーと再利用したウエハー上で成長させたデバイスのＩＶプロットを表している。
【００４９】
図５は２層保護系を表す例示構造である。
【００５０】
図６（ａ）は図５の構造を使用したエピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）後のＧａＡｓ表面の３次元表面プロファイリング像である。
【００５１】
図６（ｂ）は図５で描かれている保護の除去後の表面粗さを表し、および図６（ｃ）はフレッシュなウエハーの比較可能な表面粗さを表す。
【００５２】
本願において、用語「層」は、固有の次元がＸ−Ｙ、すなわち長さと幅に沿っており、および一般的には照明の入射面に対して垂直な、光起電性デバイスの部材または要素を表す。用語「層」は積層体またはいくつかの材料のシートの組み合わせに限定される必要はないと理解されるべきである。加えて、他の材料または層によるこれらの層の界面を含む、任意の表面層は不完全でもよく、相互に染み込んでいる、からんでいる、または巻き込まれているネットワークを表すと理解されるべきである。同様に、層は不連続でもよく、Ｘ−Ｙ次元に沿った前記層の連続性は乱れていてもよく、またはさもなければ他の層または材料により中断させられていてもよい。
【００５３】
以前に、格子整合したエッチング停止層を使用した２層保護配列およびウエハーと同じ材料より構成された保護層（すなわちＩｎＰウエハー／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ）は開示されている。出願人は以前にこの配列を米国特許出願Ｎｏ．１２／８７８，２６１に記載しており、これは本願においては全体が参照により引用されている。本開示は、ＥＬＯプロセス中に親基板を保護することができる、および再成長界面の準備を可能とすることができる種々の材料の組み合わせによる、保護層の変化形を対象とする。
【００５４】
本願において、用語「ウエハー」および「成長基板」は区別しないで用いられる同じものを意味するために使用されうる。
【００５５】
以下の説明は基板（「Ｓｕｂ層」）を保護するために使用される層のみが記載されているが、同様の層がデバイス構造（両表面）を同様に保護するために必要とされてもよい。後者において、デバイス構造保護層は本願で記載された順と逆に、および図１で見られるように成長させられる。
【００５６】
保護層は、格子整合した化合物、および／または例えば歪み層にとって歪み緩和臨界厚さを考慮したような、歪み層を含んでもよい。特定の実施態様において、少なくとも１つの保護層が格子整合し、他の実施態様において、少なくとも２つの保護層が格子整合し、およびさらなる実施態様において、少なくとも３つの保護層が格子整合する。追加の実施態様において、少なくとも１つの保護層は歪んでおり、他の実施態様において、少なくとも２つの保護層が歪んでおり、およびさらなる実施態様において、少なくとも３つの保護層は歪んでいる。保護層は少なくとも１つの格子整合した層および少なくとも１つの歪んだ層の組み合わせを含むことができることもまた期待される。
【００５７】
単層保護配列はＥＬＯプロセス中に希釈したＨＦからウエハーの表面を保護するために使用することができる。再成長界面を準備するため、ウエハー材料と保護層材料の間の高エッチング選択比は大いに望ましい。１つだけの保護層が使用された（Ｓｕｂ保護層２〜ｎが除去されたＳｕｂ保護層１）と仮定することにより、図１においてこの単層構造の例を想定することができる。基板保護層は、きれいな、滑らかな表面のままで、ウエハー表面上で停止するウェットエッチングにより除去されることができるために、ＥＬＯエッチングに対して高い選択比を有することを目的としている。
【００５８】
特定の実施態様において、表面の汚染の除去を可能とするために、単層保護配列中のエッチング停止層の膜厚は増加されることができる。特定の実施態様において、ＧａＡｓ上のＩｎＧａＰへの選択比にうってつけの例えばＨＣｌ：Ｈ３ＰＯ４：Ｈ２Ｏ（１：１：１）などのエッチング停止層のエッチングより先に、表面の汚染を除去することができる。
【００５９】
また、２層保護配列を使用することができる。図１において、これはＳｕｂ保護層１および２を含むであろう。このタイプの保護層構造では、層２の主な目的はＥＬＯエッチングに逆らうエッチング停止を供給すること、およびＳｕｂ保護層１上で完全に停止する必要のない（すなわち、この実施態様ではエッチング液の低い選択比または選択比がないことが許可される）適切なウェットエッチングにより除去できることである。Ｓｕｂ保護層１は基板上できれいにおよび滑らかに停止するエッチング液で除去されるべきである。Ｓｕｂ保護層１の第２の特徴は、Ｓｕｂ保護層２の試みられた除去後に残る可能性のある表面の残骸を離すことを助けることである。ウエハーと同じ材料がＳｕｂ保護層２として採用されることができることに留意すべきである。
【００６０】
従来はＩｎＰをリフトオフする間、１週間以上の間劣化することなしに、ＩｎＰ表面はＨＦエッチング液にさらされることができることが見出された。しかしながら、２日程度の短い間ＨＦにさらされたＧａＡｓは残留物または表面の汚染が発生する可能性があり、およびきれいにすることを不可能とする可能性があり、ウエハーの再利用を不可能とする。
【００６１】
それ故、本発明を踏まえて、少なくとも３層保護配列が採用されることができる。図１において、これはＳｕｂ保護層１、２および３〜ｎを含むであろう。Ｓｕｂ層３がＥＬＯ分離層に接触して配置されることなどを除いて、各層の主な目的は前の段落の記載に従う。
【００６２】
追加の層を加える理由は、個々の層をウェットエッチングで取り去った後に滑らかな表面を形成するためのさらなるオプションを追加すること、並びにＡｌＡｓ  ＥＬＯ分離層の下で成長させられる材料を選択し、リフトオフ中の保護のために最も有効なエッチング材料の組み合わせの使用を別々に可能とし、および再成長のための滑らかな表面を作成するためのさらなるオプションを可能とすることである。さらに具体的にいうと、ＡｌＡｓと他のＩＩＩ−Ｖ化合物材料の間のＨＦに対する選択比は無限ではなく、および保護層はＨＦと反応して完全に除去することは非常に困難である残留物／ダメージを形成するので、追加の保護層は別々に任意の残留物の除去を助けるため、最も良い化学エッチングを可能とするため、およびＡｌＡｓリフトオフ層に隣接して最適な材料を配置するために加えることができ、最も良い表面忠実性を提供する。
【００６３】
ＧａＡｓウエハーからのエピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）のために、適切な層膜厚が使用される限り、実質的には任意のＩＩＩ−Ｖ化合物が保護層として使用されることができ、格子整合したＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＰＳｂおよびこれらの組み合わせ、並びに歪んだＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＰ、ＡｌＰ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂ、および（格子整合した層の組み合わせを含む）これらの組み合わせは保護層として使用されることができる。ＩｎＰ基板からのリフトオフのために、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、ＡｌＡｓＳｂ、およびこれらの組み合わせの格子整合した化合物、並びにＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、ＡｌＡｓＳｂ、ＩｎＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＰおよびＡｌＰ、および（格子整合した層の組み合わせを含む）これらの組み合わせの歪んだ層は保護層として使用されることができる。成長基板および保護層の少なくとも１つは同じ材料を含んでもよいことに留意すべきである。例えば窒素やビスマスを含有する希薄合金もまた使用でき、および層はドーパントありまたはなしで成長させることができることもまた留意すべきである。
【００６４】
いくつかの実施態様において、３つ以上の保護層が使用されてもよく、および保護層材料は、例えばＧａＡｓウエハー／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＩｎＡｌＡｓで示すように、繰り返されてもよい。
【００６５】
本開示がウェットエッチングをする一方で、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を含む、例えばプラズマエッチングなどのドライエッチングはウェットエッチングの選択に必要なエッチング選択性なしで層を除去するために使用することができる。ドライエッチングは多くの場合は物理的なエッチングメカニズムを提供するためのアルゴンのような非反応性ガス、および表面から化学種を除くことを助けるための塩素のような反応化合物の組み合わせである。
【００６６】
リフトオフの間においてヒ素酸化物の増加はＡｌＡｓエッチングを遅くする可能性がある。ゆっくりとエッチングされるＩＩＩ−Ｖ材料（例えば、ＩｎＡｌＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＡｌＧａＰ）を用いて金属被覆しているＡｌＡｓにより、ヒ素酸化物の増加を減少させることができ、それ故、リフトオフプロセスを促進する。例えば、ＡｌＡｓ  ＥＬＯ犠牲層に隣接した（ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ３層保護配列中の）保護層のためにＩｎＧａＰが使用され、および性能はＡｌＡｓに隣接したＧａＡｓを用いた２層のもの以上に改善した。
【００６７】
１つの実施態様において、ＡｌＡｓ  ＥＬＯ層に隣接して歪んだＩｎＰの薄層が配置されてもよく、さらにＥＬＯプロセスのロバストネスを改善する。ＩｎＰ層は歪み緩和膜厚（〜１．７ｎｍ）より薄くすることができ、または例えば上記のデバイス層に対して顕著な劣化なしでリフトオフするためのＩｎＰ（同じ歪み量だが、この状況に関しては反対符号）上の１０ｎｍの歪んだＡｌＡｓなどのように、より厚くてもよい。
【００６８】
ＧａＡｓ基板上の多層保護配列中でＩｎＡｌＰは使用されてもよい。ＩｎＡｌＰはＧａＡｓ上で急に止まる希釈ＨＦによりエッチングされることができ、およびエッチング選択比が〜１０６：１であることから有利である。ここでＩｎＧａＰのためのエッチング液（ＨＣｌ：Ｈ３ＰＯ４）はＧａＡｓをゆっくりとエッチングし、および表面の荒れを生じさせる可能性がある。本実施態様によると、層構造は、例えばＧａＡｓ基板／ＩｎＡｌＰ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＡｌＰ／ＡｌＡｓなどの、ＧａＡｓ基板／ＩｎＡｌＰ／他の保護層を含み、ここでＩｎＡｌＰはリフトオフプロセスの間にゆっくりとエッチングされ、およびさらに希釈ＨＦを用いて除去される。次にＧａＡｓはＩｎＧａＰ上で停止するＨ３ＰＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏを用いて除去される。ＩｎＧａＰはＨＣｌ：Ｈ３ＰＯ４（Ｈ２Ｏで希釈されてもよいことに留意）を用いて除去され、およびＩｎＡｌＰは希釈ＨＣｌを用いて除去される。
【００６９】
ＩｎＧａＰは、ＧａＡｓエッチングのためのとても優れたエッチング停止層であり、逆もまた同じであるため、保護層として有益である。この構造の１つの実施態様はＧａＡｓ基板／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰを含有する。そのままの濃度のＨＣｌ：Ｈ３ＰＯ４（１：１）を１．５分間使用することで、ＩｎＧａＰはエッチングされることができる。Ｈ３ＰＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ（３：１：２５）を１分間使用することで、ＧａＡｓはエッチングされることができる。両方のエッチングは必要以上の長い間実行され（すなわち「超過エッチングされ」）、上部層が完全に除去されることを確実にする。高選択比により、下の層はダメージがない。最後の層（ＩｎＧａＰ）の除去は重要なステップである。１つの実施態様において、ＧａＡｓ基板の表面にゆっくりとダメージを与えるそのままの濃度のＨＣｌ：Ｈ３ＰＯ４（１：１）は、２．５分後に表面にダメージを与えるまたはエッチングすることのない希釈ＨＣｌ：Ｈ３ＰＯ４：Ｈ２Ｏ（１：１：１）に置き換えられる。希釈エッチング液を使用して２．５分〜６．５分のエッチング後に、表面粗さに顕著な変化はなかった。完全な保護層の除去の後、表面粗さは〜０．５ｎｍであり、しかしながら上記のＩｎＡｌＰの最後の層の希釈ＨＣｌエッチングの最適化後にさらにより滑らかな表面が得られることができる。
【００７０】
他の実施態様において、層の積み重ねからＧａＡｓを除去することにより保護層配列が改善されてもよい。成長基板は外因性の粒子汚染と同様に成長プロセスからの固有の欠陥を多くの場合は含有する。層中のピンホールを通り、または容易にエッチングされる欠陥構造を通り漏れるＧａＡｓエッチング液へさらすことからウエハーはダメージを与えられる可能性があるので、保護層積み重ねからＧａＡｓを完全に除去することが有利である可能性がある。少なくとも３層の保護配列の１つの例はＧａＡｓウエハー／ＩｎＡｌＰ／ＩｎＧａＰ／ＩｎＡｌＰを含有する。保護層配列からＧａＡｓを取り除くことは欠陥および側壁エッチングを通したＧａＡｓ成長表面のエッチングを妨げることを助けることができる。
【００７１】
いくつかの実施態様において、例えばＨＦなどのエッチング液を使用することにより、保護層の除去は成し遂げられてもよい。他の適切なエッチング液はリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、硝酸（ＨＮＯ３）、クエン酸（Ｃ６Ｈ８Ｏ７）、およびこれらの組み合わせを含んでもよい。例えば適切なエッチング液の組み合わせはＨ３ＰＯ４：ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ、およびＨＦ：Ｈ２Ｏ２、Ｈ２Ｏを含んでもよい。
【実施例】
【００７２】
本発明は、純粋に発明の例示を目的とする以下の非限定の例によりさらに明確にされる。
【００７３】
実施例１
本実施例では、７．５％に希釈したＨＦに表面を２日間さらすことで、ＧａＡｓ上の保護層として格子整合したＩｎＧａＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰによる、３層の保護配列を使用した発明に関するＥＬＯプロセスが示されている。
【００７４】
図２はＥＬＯシミュレーション後の表面モルフォロジーを表している。表面モルフォロジーによると、ＨＦによって保護層表面もまたゆっくりと反応していた。それ故、再生または表面の保護なしでのＥＬＯ後の成長はほとんど不可能であった。
【００７５】
図３はＥＬＯシミュレーション後および保護層除去後の保護層の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）像を表している。さらに保護層がウエハーを保護し、および再成長を可能としたことを確認した。
【００７６】
ウエハーの再利用の概念を証明するために、保護層（格子整合したＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ）が除去された後の再成長および組み立てられたＧａＡｓ太陽電池の性能は、フレッシュなＧａＡｓウエハー上に成長させたＧａＡｓ太陽電池と比較された。図４はフレッシュなウエハー上に成長させたデバイスおよびシミュレーションされたＥＬＯプロセス後に一度再利用されたウエハーのＩＶ曲線を表している。
【００７７】
【表１】
2020155778.tif 000003
【００７８】
表１は太陽電池の抽出したパラメータを表している。ａ．短絡回路電流（Ｉｓｃ）、ｂ．開路電圧（Ｖｏｃ）、ｃ．曲線因子（ＦＦ）、およびｄ．電力変換効率は光起電性の性能でほとんど劣化を表さなかった。デバイス性の相違は組み立てプロセスの日差の変動に起因すると考えられる。
【００７９】
実施例２
本実施例では、本開示による２層の保護配列の有効性が検証された。図５に示すように、保護配列は、エッチング停止層（０．１μｍ厚のＩｎＧａＰ）およびＥＬＯプロセスの間に親ＧａＡｓウエハー基板を保護するための保護層（０．１μｍ厚のＧａＡｓ）を含んでいた。
【００８０】
図６（ａ）に表されるように、ＥＬＯプロセスは残留物またはエッチングできれいに除去することが難しい表面不純物を生じさせる可能性がある。ＧａＡｓ保護層またはＩｎＧａＰエッチング停止層の膜厚を増加させることによりこれらの不純物を除去して無害化したり、クリーニングプロセスを用いることによりこれらの不純物を除去することもできる。本実施例では、表面をプレクリーニングした後に、それぞれＨ３ＰＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ（３：１：２５）およびＨ３ＰＯ４：ＨＣｌ（１：１）を用いたウェットエッチングにより、保護層およびエッチング停止層を除去した。保護層除去後の表面粗さ（０．２ｎｍの二乗平均平方根（ＲＭＳ）粗さ）（図６（ｂ））はフレッシュなウエハー（０．２ｎｍのＲＭＳ粗さ）（図６（ｃ））と同等であった。
【００８１】
上記実施例以外で、またはここで別段の指示がない限り、この特許明細書と特許請求の範囲で使用されている構成要素の量、反応条件、分析測定、およびその他を表す全ての数字は、全ての場合において“約”という用語で修飾されることができると理解される。その結果、それとは反対に支持がない限り、以下の特許明細書と付属する中で特許請求の範囲で説明される数字で表現したパラメータは、本発明で得ようとされる所望の特性によって変化してもよい近似値である。最低限でも、および特許請求の範囲に対して均等論の適応を制限しようとする試みではなく、各数的パラメータは有効桁の数字であり、および通常の四捨五入法を踏まえると解釈されるべきである。
【００８２】
本開示にて広範にわたって説明する数値範囲およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、別段の指示がない限り、特定の例で説明された数値はできる限り性確に報告される。しかしながら、任意の数値は個別の試験測定に含まれる標準偏差に必然的に起因する若干の誤差を本質的に含む。
【００８３】
特許明細書および発明の実施より、本願に記載されているデバイスおよび方法の他の実施形態は当業者にとっては明らかであろう。以下の特許請求の範囲によって表された記載されたデバイスおよび方法の真の範囲にとって、特許明細書と実施例は、単に例示として見なされることを意味する。
【図１】
2020155778.tif 000004
【図２Ａ】
2020155778.tif 000005
【図２Ｂ】
2020155778.tif 000006
【図３Ａ】
2020155778.tif 000007
【図３Ｂ】
2020155778.tif 000008
【図３Ｃ】
2020155778.tif 000009
【図４】
2020155778.tif 000010
【図５】
2020155778.tif 000011
【図６Ａ】
2020155778.tif 000012
【図６Ｂ】
2020155778.tif 000013
【図６Ｃ】
2020155778.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月15日(2020.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの成長表面を有する成長基板、セル、犠牲層、および基板保護層１からｎを含む構造を準備すること、ここで、ｎは、少なくとも３であり、かつ、基板保護層１は、前記成長基板の上方に位置し、基板保護層２は、前記基板保護層１の上方に位置し、基板保護層ｎは、基板保護層ｎ−１の上方に位置し、前記犠牲層は、前記基板保護層ｎの上方に位置し、前記セルは、前記犠牲層の上方に位置する；
エッチング液を用いて前記犠牲層をエッチングすることにより前記セルを分離すること；
エッチング液を用いて基板保護層ｎから１を各々エッチングすることによって、前記基板保護層ｎから１を順次除去すること；
を含み、
ここで、前記成長基板は、ＧａＡｓを含み；
ここで、前記基板保護層ｎは、格子整合したＡｌＩｎＰ、格子整合したＩｎＧａＰ、格子整合したＡｌＧａＡｓ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される材料を含む、
成長基板の完全性を保持する方法。