(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガリウムヒ素基板アセンブリであって、
５×１０−６℃−１から９×１０−６℃−１までの範囲内の熱膨張係数を有する支持基板と、
前記支持基板上に配置される接着層と、
前記接着層上に互いに隣り合うように離して配置される少なくとも２のガリウムヒ素成長基板とを備え、ギャップが前記ガリウムヒ素成長基板の間に延びて、前記ガリウムヒ素成長基板を互いに分離することを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記熱膨張係数が、５．２×１０−６℃−１から８．５×１０−６℃−１までの範囲内であることを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項３】
請求項１に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記少なくとも２のガリウムヒ素成長基板が、４またはそれ以上のガリウムヒ素成長基板を含むことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項４】
請求項３に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記少なくとも２のガリウムヒ素成長基板が、１２またはそれ以上のガリウムヒ素成長基板を含むことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項５】
請求項１に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記支持基板が、ニオブ、ニオブ合金、炭化チタン、ケイ酸マグネシウム、ステアタイト、炭化タングステン、炭化タングステンサーメット、イリジウム、アルミナ、アルミナセラミックス、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ジルコニア、炭化ジルコニウム、オスミウム、タンタル、ハフニウム、モリブデン、モリブデン合金、それらの酸化物、それらのケイ酸塩、それらの合金、それらの誘導体およびそれらの組合せからなる群から選択される材料を備えることを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項６】
請求項１に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記支持基板が、孔を有していないことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項７】
請求項１に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記支持基板がフッ化水素またはフッ化水素酸に対する耐性を有することを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項８】
請求項１に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記接着層が、光学接着剤または紫外線硬化接着剤を含むことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項９】
請求項８に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記接着層が、メルカプトエステル化合物を含むことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項１０】
請求項９に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記接着層が、フタル酸ブチルオクチル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリレート単量体、それらの誘導体およびそれらの組合せからなる群から選択される材料をさらに含むことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項１１】
請求項１に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記接着層が、シリコーンまたはケイ酸ナトリウムを含むことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項１２】
ガリウムヒ素基板アセンブリであって、
支持基板上に配置される接着層と、
前記接着層上に互いに隣り合うように離して配置される少なくとも２のガリウムヒ素成長基板とを備え、
前記支持基板が、６５０℃またはそれ未満の温度で前記ガリウムヒ素基板内において０．１％またはそれ未満の最大応力を与える熱膨張係数を備え、ギャップが前記ガリウムヒ素成長基板の間に延びて、前記ガリウムヒ素成長基板を互いに分離することを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記熱膨張係数が、９×１０−６℃−１またはそれ未満であることを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記熱膨張係数が、５×１０−６℃−１から８×１０−６℃−１までの範囲内であることを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項１５】
請求項１２に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記熱膨張係数が、５．２×１０−６℃−１から８．５×１０−６℃−１までの範囲内であることを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項１６】
請求項１２に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記少なくとも２のガリウムヒ素成長基板が、４またはそれ以上のガリウムヒ素成長基板を含むことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記少なくとも２のガリウムヒ素成長基板が、１２またはそれ以上のガリウムヒ素成長基板を含むことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項１８】
請求項１２に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記支持基板が、ニオブ、ニオブ合金、炭化チタン、ケイ酸マグネシウム、ステアタイト、炭化タングステン、炭化タングステンサーメット、イリジウム、アルミナ、アルミナセラミックス、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ジルコニア、炭化ジルコニウム、オスミウム、タンタル、ハフニウム、モリブデン、モリブデン合金、それらの酸化物、それらのケイ酸塩、それらの合金、それらの誘電体およびそれらの組合せからなる群から選択される材料を備えることを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項１９】
請求項１２に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記支持基板が、孔を有していないことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項２０】
請求項１２に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記支持基板がフッ化水素またはフッ化水素酸に対する耐性を有することを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項２１】
請求項１２に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記接着層が、光学接着剤または紫外線硬化接着剤を含むことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項２２】
請求項２１に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記接着層が、メルカプトエステル化合物を含むことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項２３】
請求項２２に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記接着層が、フタル酸ブチルオクチル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリレート単量体、それらの誘電体およびそれらの組合せからなる群から選択される材料をさらに含むことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【請求項２４】
請求項１２に記載のガリウムヒ素基板アセンブリにおいて、
前記接着層が、シリコーンまたはケイ酸ナトリウムを含むことを特徴とするガリウムヒ素基板アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、光起電、半導体および電子の材料および装置の製造方法に関し、より詳細には、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）プロセスおよび当該プロセスにより形成される薄膜および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光起電またはソーラ装置、半導体装置またはその他の電子装置は、通常は、様々な製造プロセスを利用して基板の表面を操作することにより、製造される。それら製造プロセスには、蒸着、アニーリング、エッチング、ドーピング、酸化、窒化およびその他の多くのプロセスが含まれる。一般に、製造される装置は、底基板の一部または全体を電子装置の最終構造に組み入れる。例えば、光起電装置は、多くの場合、ガリウムヒ素ウエハ上に形成され、これは、最終的な光起電装置の本質的な部分として組み込まれる。エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）は、薄膜装置および材料の製造においてあまり一般的な手法ではなく、この手法は、最終製造装置に底基板を組み入れることはない。
【０００３】
ＥＬＯプロセスは、ガリウムヒ素ウエハのような成長基板に配置される犠牲層上で、エピタキシャル層、膜または材料を成長させるステップを提供する。その後、犠牲層は、ウエット酸浴槽において選択的にエッチングにより除去され、エピタキシャル材料が成長基板から分離される。分離されたエピタキシャル材料は、薄い層または膜であり、通常は、ＥＬＯ膜またはエピタキシャル膜と呼ばれる。各ＥＬＯ膜は、一般に、光起電またはソーラ装置、半導体装置またはその他の電子装置のような特定の装置と比較して、様々な組成の数多くの層を含む。
【０００４】
成長基板は、通常は、ガリウムヒ素またはその他のＩＩＩ／Ｖ族元素の結晶性ウエハである。成長基板は、非常に脆くて高価である。成長基板は、高価であり、完成したＥＬＯ膜または装置に組み入れると、商業的に非常に費用がかかる。このため、ＥＬＯ膜が取り除かれると、成長基板は、さらにＥＬＯ膜を製造するために、洗浄されて、処理を施されて、再利用される。成長基板を再利用することによりコストが幾分低減されるが、製造されたＥＬＯ膜の各々について成長基板をきれいにするプロセスは、依然として非常にコストがかかる。ＥＬＯプロセスが商業的に実現可能なＥＬＯ膜を提供しない場合であっても、成長基板をきれいにしなくてはならない。また、成長基板は非常に脆いため、ＥＬＯまたは洗浄プロセス中に成長基板に曝される追加的な各ステップとともに、基板が細かく砕け、ひびが入り、あるいは破損する可能性が増加する。また、成長基板の各々は、製造プロセス中に損傷しなくても、平均寿命が限られている。
【０００５】
成長基板の費用の高さがＥＬＯプロセスの商業的な利用がないことの一因であるかもしれないが、その他の要因もこの技術の使用を苦しめている。ＥＬＯプロセス全体は、これまでずっと、薄いＥＬＯ膜装置を商業的に製造するための非常にコストのかかる技術であった。現在のＥＬＯプロセスは、単一のＥＬＯ膜の製造中に数多くの製造ステップを通じて単一の成長基板を移動させるため、スループットが非常に低い。現在のＥＬＯプロセスは、時間および費用がかかり、商業的品質を有するＥＬＯ膜を製造することはほとんどない。
【０００６】
したがって、ＥＬＯプロセスによりエピタキシャル膜スタックを成長させる方法の要求、並びに、高いスループットを有し、現在知られているＥＬＯプロセスよりも効率的で時間消費が少なく費用のかからない方法の要求が存在する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の実施形態は、一般に、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）膜、およびそのような膜の製造方法に関する。実施形態は、数多くのエピタキシャル成長基板（例えば、エピタキシャルまたは結晶性の基板、ウエハまたは面）がタイル状に並べられた共通の支持基板上に、複数のＥＬＯ膜またはスタックを同時かつ別個に成長させる方法を提供する。その後、ＥＬＯ膜は、ＥＬＯプロセス中にエッチングステップによってエピタキシャル成長基板から取り除かれる。バルク方式と同様に、タイル状成長基板（tiled growth substrate）の各々を数多くの製造プロセスに曝している間に多数のＥＬＯ膜を製造できるため、全体的なスループットが非常に高くなる。しかしながら、複数のタイル状成長基板は、各々が支持基板上に配置された複数のエピタキシャル成長基板を含むが、製造プロセスに連続的または同時に曝すことができる。支持基板上に配置されたエピタキシャル成長基板を含むタイル状成長基板は、ＥＬＯ膜をさらに成長させるために再使用することができる。
【０００８】
ＥＬＯ膜の各々は、複数のエピタキシャル層を含み、それらは、化学蒸着法（ＣＶＤ）によって、各エピタキシャル成長基板上またはその上方に配置された犠牲層上で、成長する。支持膜、ハンドルまたはテープは、支持基板として、ＥＬＯ膜の反対面上またはその上方に配置させることができる。支持膜は、圧縮を維持することによりＥＬＯ膜を安定させるとともに、ＥＬＯプロセスのエッチングおよび除去ステップ中およびその後にＥＬＯ膜を保持するために使用される。
【０００９】
エピタキシャル成長基板は、通常は、ガリウムヒ素のようなＩＩＩ／Ｖ族化合物の結晶物質である。エピタキシャル成長基板および支持基板は、一般に、エピタキシャル成長基板上に蒸着されるＥＬＯ膜と同様に、エピタキシャル成長基板内の応力を低減または防止するために、同様またはほぼ同様の熱膨脹係数（ＣＴＥ）を有するように適合される。ガリウムヒ素成長基板のようなガリウムヒ素は、通常、約５．７３×１０−６℃−１乃至約６．８６×１０−６℃−１の範囲のＣＴＥを有する。したがって、一実施形態では、支持基板と、当該支持基板上で互いに離して隣り合うように配置された２またはそれ以上のガリウムヒ素成長基板とを含む、ガリウムヒ素のタイル状成長基板のようなタイル状成長基板が提供される。支持基板のＣＴＥは、約５×１０−６℃−１乃至約９×１０−６℃−１の範囲内、好ましくは約５．２×１０−６℃−１乃至約８．５×１０−６℃−１の範囲内、より好ましくは約５．２６×１０−６℃−１乃至約８．４６×１０−６℃−１の範囲内のように、約９×１０−６℃−１またはそれ未満とすることができる。
【００１０】
別の実施形態では、支持基板の上方に別個に配置された２またはそれ以上のガリウムヒ素基板を含むタイル状成長基板であって、支持基板が、約６５０℃またはそれ未満の温度でガリウムヒ素基板内において約０．１％またはそれ未満の最大応力を与えるＣＴＥを有するタイル状成長基板が提供される。
【００１１】
エピタキシャル成長基板と支持基板との間において、同一、同様またはほぼ同様の熱膨脹係数（ＣＴＥ）を達成するために、支持基板が部分的に材料のＣＴＥと適合またはほぼ適合するように選択される材料の種類は、エピタキシャル成長基板内に含む。したがって、本明細書に記載の多くの実施例においては、エピタキシャル成長基板が、エピタキシャル成長ガリウムヒ素、ガリウムヒ素合金またはその誘導体を含むウエハ、層、薄層または面であり、支持基板が、少なくとも１の金属または金属材料、セラミック材料またはそれらの組合せを含むか、あるいはそれらから形成される。
【００１２】
幾つかの実施例では、支持部材が、ニオブ、ニオブ合金、炭化チタン、ケイ酸マグネシウム、ステアタイト、炭化タングステン、炭化タングステンサーメット、イリジウム、アルミナ、アルミナセラミックス、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ジルコニア、炭化ジルコニウム、オスミウム、タンタル、ハフニウム、モリブデン、モリブデン合金、クロム、それらの酸化物、それらのケイ酸塩、それらの合金、それらの誘導体またはそれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施例では、支持基板が孔を有していないか、または実質的に孔を有していない。その他の実施例では、支持基板がフッ化水素およびフッ化水素酸に対する耐性を有するものとすることができる。
【００１３】
幾つかの実施形態では、タイル状成長基板が、ガリウムヒ素基板の間に延びてガリウムヒ素基板を互いに分離するギャップを有することができる。別の実施形態では、タイル状成長基板が、支持基板上に配置された接着層と、この接着層上に互いに離して隣り合うように配置された２またはそれ以上のガリウムヒ素基板とを含むことができる。別の実施形態では、タイル状成長基板が、ガリウムヒ素基板と、支持基板およびガリウムヒ素基板の間に配置された接着層との間に、ギャップを有することができる。支持基板は、少なくとも２のガリウムヒ素基板のようなエピタキシャル成長基板を含むが、通常は、３，４，５，６，９，１２，１６，２０，２４，５０，１００またはそれ以上のエピタキシャル成長基板またはガリウムヒ素基板を含む。
【００１４】
その他の実施形態では、接着層が、感圧接着剤（ＰＳＡ）、光学接着剤または紫外線硬化接着剤を含む。幾つかの実施例では、接着層がメルカプトエステル化合物を含むことができ、フタル酸ブチルオクチル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリレート単量体、それらの誘導体、またはそれらの組合せをさらに含むことができる。その他の実施例では、接着層が、シリコーンまたはケイ酸ナトリウムを含むことができる。
【００１５】
別の実施形態では、ＥＬＯプロセス中に複数のエピタキシャル薄膜を形成する方法が提供され、この方法は、支持基板上に配置された複数のガリウムヒ素成長面上に複数のアルミニウムヒ素犠牲層を同時に蒸着させるステップを含み、各ガリウムヒ素成長面上に単一のアルミニウムヒ素犠牲層が蒸着されて、ガリウムヒ素成長面の各々が、支持基板上に互いに隣り合うように離して配置され、ギャップが、ガリウムヒ素成長面の間に延びてガリウムヒ素成長面を互いに分離する。この方法は、複数のアルミニウムヒ素犠牲層上に複数の緩衝層を同時に蒸着させるステップであって、各アルミニウムヒ素犠牲層上に単一の緩衝層を蒸着させるステップと、複数の緩衝層上に複数のガリウムヒ素活性層を同時に蒸着させるステップであって、各緩衝層上に単一のガリウムヒ素活性層を蒸着させるステップと、ガリウムヒ素活性層をガリウムヒ素成長面から分離しながら、アルミニウムヒ素犠牲層をエッチングするステップとをさらに含む。
【００１６】
別の実施形態では、ＥＬＯプロセス中に複数のエピタキシャル成長基板を形成するステップと、複数のエピタキシャル成長基板を支持基板上に固着するステップとを含む、タイル状成長基板を形成する方法が提供される。この方法はさらに、支持基板上に配置された各エピタキシャル成長基板の上に犠牲層を蒸着するステップと、犠牲層の各々の上にエピタキシャル材料を蒸着するステップと、更なるＥＬＯプロセス中にエピタキシャル成長基板からエピタキシャル材料を取り除きながら、犠牲層をエッチングするステップとを含む。その他の実施例において、この方法は、様々なＥＬＯ膜および材料を形成するために、タイル状成長基板、すなわち支持基板上に配置されたエピタキシャル成長基板を、更なる蒸着およびＥＬＯプロセスに曝すステップを提供する。
【００１７】
幾つかの実施形態では、タイル状成長基板を形成する方法であって、ホスト基板上に第１犠牲層を形成するステップと、第１犠牲層の上に第１エピタキシャル層を形成するステップと、第１犠牲層をエッチングすると同時にホスト基板から第１エピタキシャル層を除去し、第１ＥＬＯプロセス中に第１エピタキシャル成長基板を形成するステップと、第２犠牲層の上に第２エピタキシャル層を形成するステップと、第２犠牲層をエッチングすると同時にホスト基板から第２エピタキシャル層を除去し、第２ＥＬＯプロセス中に第２エピタキシャル成長基板を形成するステップと、第１および第２エピタキシャル成長基板を支持基板上に固着するステップとを含む方法が提供される。
【００１８】
様々な実施例では、本明細書に記載のＥＬＯプロセス中に形成されるエピタキシャル材料が、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、インジウムガリウムリン化物、それらの合金、それらの誘導体、またはそれらの組合せを含むことができる。エピタキシャル材料は、複数の層を含むことができる。一実施例では、エピタキシャル材料が、ガリウムヒ素を含む層と、アルミニウムガリウムヒ素を含む別の層とを有する。具体的な一実施例では、エピタキシャル材料が、複数層のセル構造を備えることができる。セル構造の層は、ガリウムヒ素、ｎドープされたガリウムヒ素、ｐドープされたガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、ｎドープされたアルミニウムガリウムヒ素、ｐドープされたアルミニウムガリウムヒ素、インジウムガリウムリン化物、それらの合金、それらの誘導体、またはそれらの組合せを含むことができる。
【００１９】
幾つかの実施例では、エピタキシャル材料が、ガリウムヒ素緩衝層、アルミニウムガリウムヒ素不動態化層（passivation layer）およびガリウムヒ素活性層を含む。幾つかの実施例では、エピタキシャル材料が、第２アルミニウムガリウムヒ素不動態化層をさらに備える。ガリウムヒ素緩衝層は、約１００ｎｍから約５００ｎｍの範囲内の厚さを有することができ、アルミニウムガリウムヒ素不動態化層は、各々が約１０ｎｍから約５０ｎｍの範囲内の厚さを有することができ、ガリウムヒ素活性層は、約５００ｎｍから約２，０００ｎｍの範囲内の厚さを有することができる。その他の実施例では、ガリウムヒ素緩衝層が約３００ｎｍの厚さを有することができ、アルミニウムガリウムヒ素不動態化層の各々が約３０ｎｍの厚さを有することができ、ガリウムヒ素活性層が約１，０００ｎｍの厚さを有することができる。
【００２０】
犠牲層は、アルミニウムヒ素（ヒ化アルミニウム）、その合金、その誘導体またはそれらの組合せを含むことができる。犠牲層は、アルミニウムヒ素層を含むことができ、この層は、約１ｎｍから約１０ｎｍまでの範囲内、望ましくは約４ｎｍから約６ｎｍまでの範囲内のように、約２０ｎｍまたはそれ未満の厚さを有することができる。幾つかの実施形態では、犠牲層または材料を、ＥＬＯエッチングステップ中にウエットエッチング液に曝すことができる。ウエットエッチング液は、フッ化水素酸を含むことができるとともに、界面活性剤および／または緩衝剤（buffer）をさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本発明の上記特徴を詳細に理解することができるように、上で簡潔に要約した本発明のより詳細な説明は実施形態によって参照することができ、その一部は、添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を単に示しているに過ぎず、よって本発明の範囲を制限するものとみなされるべきでなく、本発明は、他の同等で有効な実施形態を許容することができることに留意されたい。
【図１】図１Ａ乃至図１Ｄは、本明細書に記載の実施形態に係るタイル状成長基板を示している。
【図２】図２Ａ乃至図２Ｂは、本明細書に記載の実施形態に係る別のタイル状成長基板を示している。
【図３】図３Ａ乃至図３Ｂは、本明細書に記載の実施形態に係るタイル状成長基板上に配置されるＥＬＯ薄膜スタックを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態は、一般に、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）膜およびこのような膜の製造方法に関するものである。実施形態は、数多くのエピタキシャル成長基板（例えば、エピタキシャルまたは結晶性の基板、ウエハまたは面）がタイル状に並べられた共通の支持基板上に、複数のＥＬＯ膜またはスタックを同時かつ別個に成長させる方法を提供する。その後、ＥＬＯ膜は、ＥＬＯプロセス中にエッチングステップによってエピタキシャル成長基板から取り除かれる。バルク方式と同様に、タイル状成長基板の各々を数多くの製造プロセスに曝している間に多数のＥＬＯ膜を製造できるため、全体的なスループットが非常に高くなる。しかしながら、複数のタイル状成長基板は、各々が支持基板上に配置された複数のエピタキシャル成長基板を含むが、製造プロセスに連続的または同時に曝すことができる。支持基板上に配置されたエピタキシャル成長基板を含むタイル状成長基板は、ＥＬＯ膜をさらに成長させるために再使用することができる。
【００２３】
図１Ａ乃至図１Ｄは、本明細書の一実施形態に記載のように、支持基板１１０上に配置された複数のエピタキシャル成長基板１２０を含むタイル状成長基板１００を示している。一実施形態では、エピタキシャル成長基板１２０が、支持基板１１０上のエピタキシャル面となっている。エピタキシャル面は、支持基板１１０に形成、蒸着、成長または固着された結晶性の基板、ウエハ、薄膜、層またはその他の材料とすることができる。図１Ａ乃至図１Ｄは、２０のエピタキシャル成長基板１２０を含むタイル状成長基板１００を示しており、５つのエピタキシャル成長基板１２０の列が支持基板１１０の側部１１６に沿って延在し、４つのエピタキシャル成長基板１２０の列が支持基板１１０の側部１１８に沿って延在している。
【００２４】
図２Ａ乃至図２Ｂは、本明細書の別の実施形態に記載のように、支持基板２１０上に配置された複数のエピタキシャル成長基板２２０を含むタイル状成長基板２００を示している。別の実施形態では、図２Ａ乃至図２Ｂに示すように、タイル状成長基板２００が１６のエピタキシャル成長基板２２０を含むことができ、４つのエピタキシャル成長基板２２０の列が支持基板２１０の側部２１６に沿って延在し、４つのエピタキシャル成長基板２２０の列が支持基板２１０の側部２１８に沿って延在している。その他の実施形態では、タイル状成長基板１００および２００が、異なる数量および配置構成のエピタキシャル成長基板１２０または２２０を含むことができる。タイル状成長基板１００および２００は、各々が、例えば、３，４，５，６，９，１２，１６，２０，２４，５０，１００またはそれ以上のエピタキシャル成長基板１２０または２２０ように、２またはそれ以上のエピタキシャル成長基板１２０または２２０を有する。幾つかの実施形態では、タイル状成長基板１００および２００は、各々が、２から１００までの範囲内の任意の整数、またはそれ以上のエピタキシャル成長基板１２０または２２０を備えることができる。
【００２５】
支持基板１１０は、下面１０２および上面１０４を有し、支持基板２１０は、下面２０２および上面２０４を有する。一実施形態では、接着層１０８が支持基板１１０の上面１０４に配置され、エピタキシャル成長基板１２０が接着層１０８上に配置され、接着層２０８が支持基板２１０の上面２０４に配置され、エピタキシャル成長基板２２０が接着層２０８上に配置されている。
【００２６】
図１Ａ乃至図１Ｂに記載の接着層１０８および図２Ａに記載の接着層２０８は、接着層１０８がエピタキシャル成長基板１２０と上面１０４との間に配置されて、かつエピタキシャル成長基板１２０の下方の領域の外側に延びることがないように、あるいは、接着層２０８がエピタキシャル成長基板２２０と上面２０４との間に配置されて、かつエピタキシャル成長基板２２０の下方の領域の外側に延びることがないように、上面１０４または２０４を横切って延びる不連続層とすることができる。あるいは、図１Ｃ乃至図１Ｄに記載の接着層１０８が、図２Ｂに記載の接着層２０８と同様に、上面１０４または２０４を横切って延びる連続層として示されている。
【００２７】
一実施形態においては、タイル状成長基板１００を形成している間、接着層１０８が支持基板１１０の上面１０４に不連続に配置され、各エピタキシャル成長基板１２０が各接着層１０８を完全に覆うように、エピタキシャル成長基板１２０が接着層１０８上に配置される。したがって、各接着層１０８は、その上に配置される各エピタキシャル成長基板１２０と同じか、それより少ない面積を有する。代替的に、タイル状成長基板１００を形成する別の実施形態では、個々の接着層１０８が、各エピタキシャル成長基板１２０の下側を部分的または完全に覆うように、各エピタキシャル成長基板１２０上に配置され、その後、エピタキシャル成長基板１２０が支持基板１１０に位置決めされて固着される。タイル状成長基板１００について記載した構成と同じ構成は、タイル状成長基板２００にも適用され、接着層２０８が支持基板２１０の上面２０４に配置され、あるいは複数のエピタキシャル成長基板２２０を支持基板２１０上に位置決めして固着する前に、接着層２０８が各エピタキシャル成長基板２２０上に配置される。
【００２８】
代替的な実施形態では、接着層１０８または２０８が存在せず、エピタキシャル成長基板１２０が支持基板１１０の上面１０４に直接配置されるか、あるいはエピタキシャル成長基板２２０が支持基板２１０の上面２０４に直接配置される。エピタキシャル成長基板１２０または同様の成長面は、化学蒸着法（ＣＶＤ）プロセス、原子層成長法（ＡＬＤ）プロセス、原子層エピタキシー蒸着（ＡＬＥ）プロセス、物理的気相成長法（ＰＶＤ）またはスパッタリングプロセス、無電解析出プロセスによって、支持基板１１０の上面１０４に直接、蒸着、成長または形成することができる。ＣＶＤ、ＡＬＤおよびＡＬＥプロセスは、熱による、プラズマ、パルス状の有機金属堆積技術を含む。
【００２９】
接着層は単層であっても、複数の層を含むものであってもよい。接着層は、接着剤または固着剤を含むことができ、ポリマー、コポリマー、オリゴマー、それらの誘導体、またはそれらの組合せとすることができる。幾つかの実施形態では、単一の接着層または複数の接着層を支持基板上に配置することができ、その後に、エピタキシャル成長基板が接着層または各接着層に固着される。代替的には、接着層をエピタキシャル成長基板の各々に配置することができ、その後に、エピタキシャル成長基板が支持基板に固着される。
【００３０】
一実施形態では、接着層がコポリマーを含む。一実施例では、コポリマーがエチレン／酢酸ビニル（ＥＶＡ）コポリマーまたはその誘導体であってもよい。接着層として有用なＥＶＡコポリマーは、カリフォルニア州のサンタローザ所在のＤｙｎａｔｅｘ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから市販されているＷＡＦＥＲ  ＧＲＩＰ接着膜である。その他の実施例では、接着層が、ホットメルト接着剤、有機材料または有機被覆、無機材料またはそれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態では、接着層が約５μｍから約１００μｍまでの範囲内の厚さを有することができる。
【００３１】
別の実施形態では、接着層が、ゴム、発泡体またはそれらの誘導体のようなエラストマを含むことができる。代替的には、接着層は、ネオプレン、ラテックスまたはそれらの誘導体のような材料を含むことができる。接着層はモノマーを含むことができる。例えば、接着層は、エチレンプロピレンジエンモノマーまたはその誘導体を含むことができる。
【００３２】
その他の実施形態では、接着層が、感圧接着剤（ＰＳＡ）、アクリル系ＰＳＡまたはその他の接着積層体を含むか、あるいはそれらによって固着することができる。一実施例では、ＰＳＡが、１００ＨＴ（高温）アクリル系ＰＳＡまたは１００ＨＴＬ（高温ライナ）アクリル系ＰＳＡであってもよい。幾つかの実施例では、接着層が、ポリビニル、ポリカーボネート、ポリエステル、それらの誘導体またはそれらの組合せを含む積層体であるＰＳＡであってもよい。幾つかの実施例では、接着層が、約５０μｍから約２５０μｍまでの範囲内の厚さを有するＰＳＡ積層体を含むものであってもよい。接着層に使用される可能性のある多くのＰＳＡ積層体は、ミネソタ州セントポール所在の３Ｍ  Ｉｎｃ．のアクリル系ＰＳＡ接着積層体（１００シリーズ）のように、市販されている。
【００３３】
別の実施形態では、エピタキシャル成長基板を支持基板に接合または固着するときに、接着層が光学接着剤または紫外線硬化接着剤を含むものであってもよい。ある実施例では、光学接着剤または紫外線硬化接着剤が、フタル酸ブチルオクチル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリレート単量体、それらの誘導体またはそれらの組合せを含む。硬化接着剤は、エピタキシャル成長基板および支持基板の一方または両方に塗布することができる。幾つかの実施形態では、接着剤を硬化させて接着層を形成するために、エピタキシャル成長基板を介してＵＶ光源を光らせることができる。一般に、接着剤は、約５分のように、約１分から約１０分までの範囲内、好ましくは約３分から約７分までの範囲内の期間、紫外線放射に曝される。接着剤は、約５０℃のように、約２５℃から約７５℃の範囲内の温度で硬化される。接着層は、Ｎｏｒｌａｎｄ紫外線硬化光学接着剤として市販されているような、光学接着剤および／または紫外線硬化接着剤から形成されるか、それらを含むことができる。
【００３４】
幾つかの実施例では、接着層１０８，２０８および３０８が光学接着剤または紫外線硬化接着剤を含むものであってもよい。接着層１０８，２０８および３０８は、接着層がメルカプトエステル化合物を含むことができ、フタル酸ブチルオクチル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリレート単量体、それらの誘導体またはそれらの組合せをさらに含むことができる。その他の実施例では、接着層１０８および２０８が、シリコーンまたはケイ酸ナトリウムを含むことができる。
【００３５】
タイル状成長基板１００上で各エピタキシャル成長基板１２０を分離するために、ギャップ１１２のような領域、エリア、空間または間隔がエピタキシャル成長基板１２０間に延在している。ギャップ１１２は、支持基板１１０の上面１０４、接着層１０８の上面、または停止層、保護層またはその他の層のようなその他の材料の表面を見せることができる。同様に、エピタキシャル成長基板２２０についても、各エピタキシャル成長基板２２０を互いに分離するために、ギャップ２１２のような領域、エリア、空間または間隔がエピタキシャル成長基板２２０間に延在している。ギャップ２１２は、支持基板２１０の上面２０４、接着層２０８の上面、または停止層、保護層またはその他の層のようなその他の材料の表面を見せることができる。多くの実施例では、支持基板１１０の上面１０４がギャップ１１２内で露出され、あるいは支持基板２１０の上面２０４がギャップ２１２内で露出される。
【００３６】
代替的な実施形態では、図には現れていないが、タイル状成長基板１００または２００が、支持基板１１０または２２０に配置された複数のエピタキシャル成長基板１２０または２２０を含み、エピタキシャル成長基板１２０または２２０が互いに分離されていないものであってもよい。幾つかの実施例では、タイル状成長基板１００または２００がガリウムヒ素基板アセンブリであり、このアセンブリが、ガリウムヒ素またはその誘導体を含む複数のエピタキシャル成長基板１２０または２２０を含む。
【００３７】
タイル状成長基板１００，２００または３００は、ガリウムヒ素基板アセンブリであり、このアセンブリが、支持基板１１０，２１０または３１０の上に配置された２またはそれ以上のガリウムヒ素成長基板（例えば、エピタキシャル成長基板１２０，２２０または３２０）を有する。本明細書に記載の多くの実施形態では、エピタキシャル成長基板１２０，２２０または３２０がガリウムヒ素成長基板である。
【００３８】
ガリウムヒ素成長基板のようなガリウムヒ素は、通常、約５．７３×１０−６℃−１乃至約６．８６×１０−６℃−１の範囲内の熱膨脹係数（ＣＴＥ）を有するので、支持基板が、同様またはほぼ同様のＣＴＥを有する材料から形成されるか、またはそのような材料を含む。本明細書に記載の幾つかの実施形態では、支持基板１１０，２１０および／または３１０のような支持基板が、約５×１０−６℃−１乃至約９×１０−６℃−１の範囲内、好ましくは約５．２×１０−６℃−１乃至約８．５×１０−６℃−１の範囲内、より好ましくは約５．２６×１０−６℃−１乃至約８．４６×１０−６℃−１の範囲内のように、約９×１０−６℃−１またはそれ未満のＣＴＥを有する材料から形成されるか、またはそのような材料を含むものであってもよい。
【００３９】
多くの実施形態では、支持基板が、約２０℃から約６５０℃までの範囲内の温度で、ガリウムヒ素成長基板のようなエピタキシャル成長基板内において約０．１％またはそれ未満の最大応力を生じる。幾つかの実施例では、支持基板（例えば、支持基板１１０，２１０および／または３１０）が、約６５０℃、約６３０℃またはそれ未満の温度で、エピタキシャル成長基板１２０，２２０または３２０内において約０．１％またはそれ未満の最大応力を与えるＣＴＥを有するものであってもよい。幾つかの実施例では、ギャップ１１２がエピタキシャル成長基板１２０間に延びてそれらを互いに分離し、ギャップ２１２がエピタキシャル成長基板２２０間に延びてそれらを互いに分離し、ギャップ３１２がエピタキシャル成長基板３２０間に延びてそれらを互いに分離する。
【００４０】
エピタキシャル成長基板と支持基板との間において、同一、同様またはほぼ同様の熱膨脹係数（ＣＴＥ）を達成するために、支持基板が部分的に材料のＣＴＥと適合またはほぼ適合するように選択される材料の種類は、エピタキシャル成長基板内に含む。したがって、本明細書に記載の多くの実施例においては、エピタキシャル成長基板が、エピタキシャル成長ガリウムヒ素、結晶性ガリウムヒ素、ガリウムヒ素合金またはそれらの誘導体を含むウエハ、層、薄層または面である。
【００４１】
支持基板は、タイル状成長基板において使用され、金属材料、セラミック材料、プラスチック材料またはそれらの組合せを含むか、あるいはそれら材料から形成することができる。支持基板は、一般に、少なくとも１の金属または金属材料、セラミック材料またはそれらの組合せを含むか、あるいはそれらから形成される。幾つかの実施例では、支持基板が無孔であるか、または実質的に無孔である。その他の実施例では、支持基板がフッ化水素およびフッ化水素酸に対する耐性を有するものとすることができる。
【００４２】
幾つかの実施例では、支持部材が、ニオブ、ニオブ合金、炭化チタン、ケイ酸マグネシウム、ステアタイト、炭化タングステン、炭化タングステンサーメット、イリジウム、アルミナ、アルミナセラミックス、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ジルコニア、炭化ジルコニウム、オスミウム、タンタル、ハフニウム、モリブデン、モリブデン合金、それらの酸化物、それらのケイ酸塩、それらの合金、それらの誘導体またはそれらの組合せを含むことができる。
【００４３】
幾つかの実施形態では、支持基板が、少なくとも１の金属材料を含むか、または少なくとも１の金属材料から形成することができる。支持基板は、金属材料の単一の層、または同じ金属材料または異なる金属材料からなる複数の層を含むことができる。幾つかの実施例では、支持基板の金属材料が、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、アルミニウム、それらの合金、またはそれらの組合せのような少なくとも１の金属を含む。金属材料は、様々な合金濃度で、シリコン、カーボンおよび／またはホウ素も含むことができ、かつ／または微量のその他の元素を含むことができる。
【００４４】
幾つかの実施形態では、支持基板が、モリブデンまたはモリブデン合金を含む少なくとも１の金属材料を含むか、またはそのような金属材料から形成することができる。モリブデン含有金属材料は、アニールされたモリブデン、応力緩和状態のモリブデン、再結晶化モリブデン、アニールされたニオブ、冷間加工されたニオブ、鍛造ニオブ、アニールされたレニウム、変形レニウム、アニールされたタンタル、 冷間加工されたタンタル、二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ2）、モリブデンチタン炭素合金（ＭｏＴｉＣ合金）、モリブデン−チタン合金（９５．５Ｍｏ−０．５Ｔｉ）、モリブデン−チタン−炭素合金（Ｍｏ−０．５Ｔｉ−０．０２Ｃ、モリブデン合金３６２）、モリブデン−チタン−ジルコニウム合金（ＭｏＴｉＺｒ合金）、モリブデンＴＺＣ（Ｍｏ−１Ｔｉ−０．３Ｚｒ）、アーク鋳造モリブデンＴＺＭ（Ｍｏ−０．５Ｔｉ−０．１Ｚｒ；Ｍｏ合金３６３）（応力緩和および再結晶）、Ｐ／ＭモリブデンＴＺＭ（Ｍｏ−０．５Ｔｉ−０．１Ｚｒ；Ｍｏ合金３６４）（応力緩和および再結晶）、モリブデンレニウム合金（Ｍｏ−４４．５Ｒｅ−アニールされている）、モリブデンレニウム合金（Ｍｏ−４７．５Ｒｅ−アニールおよび変形されている）、Ｍｏ−Ｃｕ合成物（Ａｍｅｔｅｋモリブデン−銅合成物ＡＭＣ７５２５，８０２０または８５１５）、それらの誘導体、それらの合金、またはそれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施例では、支持基板が、約７５重量％のモリブデンおよび約２５重量％の銅、または約８０重量％のモリブデンおよび約２０重量％の銅、または約８５重量％のモリブデンおよび約１５重量％の銅を包含するモリブデン銅を含むか、またはそのようなモリブデン銅から形成することができる。
【００４５】
幾つかの実施形態では、支持基板が、タングステンまたはタングステン合金を含む少なくとも１の金属材料を含むか、またはそのような金属材料から形成することができる。タングステン含有金属材料は、高密度の機械加工可能なタングステン（ＣＭＷ（登録商標）１０００ＡＭＳ−Ｔ−２１０１４  ＡＭＳ−７７２５  ＡＳＴＭ  Ｂ７７７）、タングステン合金（ＣＭＷ（登録商標）３０００合金−ＡＭＳ−Ｔ−２１０１４  ＡＭＳ−７７２５、およびＣＭＷ（登録商標）３９５０−合金ＡＭＳ−Ｔ−２１０１４  ＡＳＴＭ  Ｂ７７７）およびＷ−Ｃｕ合成物（Ａｍｅｔｅｋタングステン銅合成物ＡＷＣ８５１５，８８１２または９０１０）、それらの誘導体、それらの合金、またはそれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態では、支持基板が、約８５重量％のタングステンおよび約１５重量％の銅、または約８８重量％のタングステンおよび約１２重量％の銅、または約９０重量％のタングステンおよび約１０重量％の銅を包含するタングステン銅を含むか、またはそのようなタングステン銅合成物から形成することができる。
【００４６】
その他の実施形態では、支持基板が、ニオブまたはニオブ合金を含む少なくとも１の金属材料を含むか、またはそのような金属材料から形成することができる。ニオブ含有金属材料は、ニオブ合金Ｃ−１０３ （８９Ｎｂ−１０Ｈｆ−１Ｔｉ）（冷延鋼板、応力緩和および再結晶されている）、ニオブ合金Ｃ−１２９Ｙ（８０Ｎｂ−１０Ｗ−１０Ｈｆ−０．１Ｙ）、ニオブ合金Ｃｂ−７５２（Ｎｂ−１０Ｗ−２．５Ｚｒ）、それらの誘導体、それらの合金、またはそれらの組合せを含むことができる。
【００４７】
その他の実施形態では、支持基板が、チタンまたはチタン合金および／またはジルコニウムまたはジルコニウム合金を含む少なくとも１の金属材料を含むか、またはそのような金属材料から形成することができる。チタンまたはジルコニウムを含有する金属材料は、チタン合金Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ−０．１Ｓｉ（二重アニールされている）、チタンＴｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ（Ｔｉ−６−２−４−２）（二重アニールされたシート）、ジルコニウム（グレード７０２−商業的純度）、ジルコニウム（原子炉級）、それらの誘導体、それらの合金、またはそれらの組合せを含むことができる。
【００４８】
その他の実施形態では、支持基板が、アルミニウム−ケイ素合金のような、少なくとも１の膨張制御（ＣＥ）合金を含むか、またはそのような合金から形成することができる。一実施例では、アルミニウム−ケイ素合金が、Ｏｓｐｒｅｙ  Ｍｅｔａｌｓから入手できるＣＥ７Ａｌ−Ｓｉ膨張制御合金のような、約３０重量％のアルミニウムおよび約７０重量％のケイ素を含む。
【００４９】
その他の実施形態では、支持基板が、鉄または鉄合金を含む少なくとも１の金属材料を含むか、またはそのような金属材料から形成することができる。鉄含有金属材料は、鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−マンガン合金（Ｆｅ−３６Ｎｉ−０．３５Ｍｎ−０．２０Ｓｉ−０．０２Ｃ）Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｉｎｖａｒ  ３６（登録商標）合金（冷間引抜バー、冷延ストリップ、アニールされたバーおよびストリップ）、鉄−ニッケル−コバルト合金、Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｋｏｖａｒ（登録商標）合金（ガラスおよびセラミックシーリング合金）、鉄−ニッケル−コバルト−チタン合金、鉄−ニッケル−コバルト−チタン−ニオブ合金、鉄−ニッケル−コバルト−チタン−タンタル合金、鉄−ニッケル−コバルト−チタン−ニオブ−タンタル合金Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｐｙｒｏｍｅｔ（登録商標）ＣＴＸ−３  Ｓｕｐｅｒａｌｌｏｙ（熱処理済み、９８２℃以上のろう付けサイクルのための熱処理）、鉄−ニッケル−コバルト−ニオブ−チタン−アルミニウム合金、ＩＮＣＯＬＯＹ（登録商標）合金９０３、鉄−ニッケル−コバルト−ニオブ−チタン合金、ＩＮＣＯＬＯＹ（登録商標）合金９０７、鉄−ニッケル−コバルト−ニオブ−チタン合金、ＩＮＣＯＬＯＹ（登録商標）合金９０９、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ合金（Ａｌｌｅｇｈｅｎｙ  Ｌｕｄｌｕｍ  ＡＬ４２（商標）電気合金）、ＵＮＳ  Ｋ９４１００、それらの誘導体、それらの合金、またはそれらの組合せを含むことができる。
【００５０】
一実施例では、支持基板が、米国のＡｌｌｅｇｈｅｎｙ  Ｌｕｄｌｕｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＡＬ４２（商標）電気合金である、約５８．４重量％のＦｅ、約４０．８重量％のＮｉおよび約０．５重量％のＭｎを含む鉄−ニッケル−マンガン合金を含むか、またはそのような合金から形成することができる。
【００５１】
別の実施例では、支持基板が、冷間引抜バー、冷延ストリップおよびアニールされたバーおよびストリップとして入手可能なＣａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｉｎｖａｒ  ３６（登録商標）合金である、約６３．４重量％のＦｅ、約３６重量％のＮｉ、約０．３５重量％のＭｎ、約０．２０重量％のＳｉおよび約０．０２重量％のＣを含む鉄−ニッケル−マンガン合金を含むか、またはそのような合金から形成することができる。
【００５２】
別の実施例では、支持基板が、Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｋｏｖａｒ（登録商標）Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金である、約５３．４重量％のＦｅ、約２９重量％のＮｉ、約１７重量％のＣｏ、約０．３０重量％のＭｎ、約０．２０重量％のＳｉおよび約０．０２重量％のＣを含む鉄−ニッケル−コバルト合金を含むか、またはそのような合金から形成することができる。
【００５３】
別の実施例では、支持基板が、ニオブ、タンタルまたはその両方を含む可能性がある鉄−ニッケル−コバルト−チタン合金を含むか、またはそのような合金から形成することができる。鉄−ニッケル−コバルト−チタン合金は、Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｐｙｒｏｍｅｔ（登録商標）ＣＴＸ−３  Ｓｕｐｅｒａｌｌｏｙである、約３７−３９重量％のＮｉ、約１３−１５重量％のＣｏ、約１．２５−１．７５重量％のＴｉ、約４．５０−５．５０重量％のＮｂとＴａの混合物、および約３６．３−４１．８重量％または残余のＦｅを含む。
【００５４】
別の実施例では、支持基板が、ＩＮＣＯＬＯＹ（登録商標）合金９０３である、約３６−４０重量％のＮｉ、約１３−１７重量％のＣｏ、約０．３０−１．１５重量％のＡｌ、約１．００−１．８５重量％のＴｉ、約２．４０−３．５０重量％のＮｂ、および約３６．５−４７．３重量％または残余のＦｅを包含する鉄−ニッケル−コバルト−ニオブ−チタン−アルミニウム合金を含むか、またはそのような合金から形成することができる。
【００５５】
別の実施例では、支持基板が、ＩＮＣＯＬＯＹ（登録商標）合金９０７である、約３５−４０重量％のＮｉ、約１２−１６重量％のＣｏ、約４．３０−５．２０重量％のＮｂ、約１．３−１．８重量％のＴｉ、約０．０２−０．２０重量％のＡｌ、約０．０７−０．３５重量％のＳｉ、および約３６．５−４７．３重量％または残余のＦｅを包含する鉄−ニッケル−コバルト−ニオブ−チタン合金を含むか、またはそのような合金から形成することができる。
【００５６】
別の実施例では、支持基板が、ＩＮＣＯＬＯＹ（登録商標）合金９０９である、約３５−４０重量％のＮｉ、約１２−１６重量％のＣｏ、約４．３０−５．２０重量％のＮｂ、約１．３−１．８重量％のＴｉ、約０．００１−０．１５重量％のＡｌ、約０．２５−０．５０重量％のＳｉ、約０．００１−０．０６重量％のＣ、および約３６．３−４７．１重量％または残余のＦｅを包含する鉄−ニッケル−コバルト−ニオブ−チタン合金を含むか、またはそのような合金から形成することができる。
【００５７】
幾つかの実施形態では、支持基板が、少なくとも１のセラミック材料を含むか、またはそのようなセラミック材料から形成することができる。支持基板は、１のセラミック材料の単一の層、または同じセラミック材料または異なるセラミック材料の複数の層を含むことができる。支持基板のセラミック材料は、酸化アルミニウム、アルミナ、酸化ケイ素、シリカ、酸化ジルコニウム、ジルコニア、酸化ハフニウム、ハフニア属、酸化マグネシウム、酸化マグネシウムケイ素（ステアタイト）、硫化マグネシウムスカンジウム、ホウ化セリウム、ホウ化カルシウム、酸化鉄アルミニウム、酸化フェロアルミニウム、グラファイト、それらの酸化物、それらのホウ化物、それらの誘導体、またはそれらの組合せのような少なくとも１の材料を含む。
【００５８】
幾つかの具体的な実施例では、支持基板が、９６％アルミナ、薄膜（焼成）、９２％アルミナ（不透明体）、８５％アルミナ（硝子体）、９５％アルミナ（硝子体）、９９．５％アルミナ（硝子体）、アルミナ（９６％  Ａｌ２Ｏ３）、９９．５％アルミナ（薄膜基板）、９９．６％アルミナ（薄膜基板）、ベリリア（９９．５％  ＢｅＯ）、ホウ化カルシウム、ホウ化セリウム（ＣｅＢ６）、アルバイト（Ｆｅｌｄｓｐａｒ  ＮａＡｌＳｉ３Ｏ８）、方解石（ＣａＣＯ３）、ステアタイト（酸化マグネシウムケイ素）、硫化マグネシウムスカンジウム（ＭｇＳｃ２Ｓ４）、硫化亜鉛ガリウム（ＺｎＧａ２Ｓ４）、ＣｏｏｒｓＴｅｋアルミナＡＤ−８５（公称名  ８５％  Ａｌ２Ｏ３）、ＣｏｏｒｓＴｅｋアルミナＡＤ−９０（公称名  ９０％  Ａｌ２Ｏ３）、ＣｏｏｒｓＴｅｋアルミナＡＤ−９４（公称名  ９４％  Ａｌ２Ｏ３）、ＣｏｏｒｓＴｅｋアルミナＡＤ−９６（公称名  ９６％  Ａｌ２Ｏ３）、ＣｏｏｒｓＴｅｋアルミナＦＧ−９９５（公称名  ９８．５％  Ａｌ２Ｏ３）、ＣｏｏｒｓＴｅｋアルミナＡＤ−９９５（公称名  ９９．５％  Ａｌ２Ｏ３）、ＣｏｏｒｓＴｅｋアルミナＡＤ−９９８（公称名  ９９．８％  Ａｌ２Ｏ３）、アドバンストセラミックＡＬＣ１０８１（Ｃ−７８６）アルミナ、アドバンストセラミックＡＬＣ１０８２（Ｃ−７８６）アルミナ、アドバンストセラミックＡＣＬ１０８５（Ｃ−７９５）アルミナ、ＣｅｒａｍＴｅｃ６６５ステアタイト（ＭｇＯ−ＳｉＯ２）、ＣｅｒａｍＴｅｃ７７１  ９４％アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ＣｅｒａｍＴｅｃグレード６１４白９６％アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ＣｅｒａｍＴｅｃグレード６９８ピンク９６％アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ＣｅｒａｍＴｅｃ９７５  ９９．５％アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ＣｅｒａｍＴｅｃ４３３  ９９．９％アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ＣｅｒａｍＴｅｃ９５０強化アルミナ（Ａｌ２Ｏ３−ＺｒＯ２）、ＣｅｒａｍＴｅｃ８４８ジルコニア（ＺｒＯ２）、Ｃｏｒｎｉｎｇ７０５６アルカリホウケイ酸塩破砕／粉末ガラス、Ｄｕ−ＣｏセラミックスＤＣ−９−Ｌ−３ステアタイト、Ｄｕ−ＣｏセラミックスＤＣ−１０−Ｌ−３ステアタイト、Ｄｕ−ＣｏセラミックスＤＣ−１６−Ｌ−３ステアタイト、Ｄｕ−ＣｏセラミックスＣＳ−１４４−Ｌ−５ステアタイト、Ｄｕ−ＣｏセラミックスＤＣ−２６５−Ｌ−６アルミナ（９６％  Ａｌ２Ｏ３）、酸化フェロアルミニウムＰ８７，Ｐ８９０，Ｐ３６４０またはＰ３１４２、ＩＣＥ  Ａｌ２Ｏ３９４，９６，９９．５または９９．８、ＩＣＥ加熱圧縮ＳｉＣ、ＩＣＥムライト（３Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）、ＩＣＥステアタイトＬ−４またはＬ−５、ＣｏｏｒｓＴｅｋムライト（Ｓ２）、３Ｍ  Ｎｅｘｔｅｌ（商標）４４０，５５０，６１０，６５０または７２０工業用セラミック繊維、ＭｏｒｇａｎアドバンストセラミックスＤｅｒａｎｏｘ（商標）９７０または９７５アルミナ、ＭｏｒｇａｎアドバンストセラミックスＳｉｎｔｏｘ（商標）ＦＦアルミナ、ＳａｘｏｎｂｕｒｇセラミックスＬ−３またはＬ−５ステアタイト、アルミナ（ＳａｘｏｎｂｕｒｇセラミックスＳ−６９７／Ｓ−７００−０２アルミナ）、アルミナ（ＳａｘｏｎｂｕｒｇセラミックスＳ−７００−２２アルミナ）、アルミナ��ＳａｘｏｎｂｕｒｇセラミックスＳ−６６０アルミナ）、アルミナ（ＳａｘｏｎｂｕｒｇセラミックスＳ−６９９アルミナ（粉砕可能）、ＣｏｏｒｓＴｅｋジルコニア強化アルミナ（ＺＴＡ）、グラファイト（ＰｏｃｏグラファイトＦａｂｍａｔｅ（登録商標）無孔特殊グラファイトおよびＰｏｃｏグラファイトＤｕｒａｂｒａｚｅ（登録商標）精製／機械加工特殊グラファイト）、Ｗｉｅｌａｎｄ  ＡＬＬＵＸ（登録商標）／ＺＩＲＯＸ（登録商標）セラミックベニア、それらの酸化物、それらのホウ化物、それらの誘導体、またはそれらの組合せから選択される、少なくとも１のセラミック材料を含むか、またはそのようなセラミック材料から形成することができる。
【００５９】
本明細書に記載のその他の実施形態では、ＥＬＯプロセス中に複数のエピタキシャル成長基板、膜または材料を形成するステップと、その後に複数のエピタキシャル成長基板を支持基板上に固着するステップとを含む、タイル状成長基板を形成する方法が提供される。その後、この方法では、タイル状成長基板を使用してさらにＥＬＯ膜またはその他のエピタキシャル材料を形成するステップが提供される。このステップは、支持基板上に配置された各エピタキシャル成長基板の上に犠牲層を蒸着して、犠牲層の各々の上にエピタキシャル材料を蒸着することにより行われる。エピタキシャル材料は、単一層を含むことができるが、通常は、光起電またはソーラ装置またはその一部のような、複数の層を含む。この方法はさらに、更なるＥＬＯプロセス中にエピタキシャル成長基板からエピタキシャル材料を取り除きながら、犠牲層をエッチングするステップを含む。
【００６０】
一実施例では、タイル状成長基板を形成する方法であって、ホスト基板上に第１犠牲層を形成するステップと、第１犠牲層上に第１エピタキシャル層を形成するステップと、ホスト基板から第１エピタキシャル層を除去しながら第１犠牲層をエッチングし、第１ＥＬＯプロセス中に第１エピタキシャル成長基板を形成するステップと、ホスト基板上に第２犠牲層を形成するステップと、第２犠牲層上に第２エピタキシャル層を形成するステップと、ホスト基板から第２エピタキシャル層を除去しながら第２犠牲層をエッチングし、第２ＥＬＯプロセス中に第２エピタキシャル成長基板を形成するステップと、第１および第２エピタキシャル成長基板を支持基板上に固着するステップとを含む方法が提供される。
【００６１】
別の実施例では、タイル状成長基板を形成する方法であって、ホスト基板上に配置される第１犠牲層上に第１エピタキシャル層を形成するステップと、ホスト基板から第１エピタキシャル層を除去しながら第１犠牲層をエッチングし、第１ＥＬＯプロセス中に第１エピタキシャル成長基板を形成するステップとを含む方法が提供される。この方法はさらに、複数の蒸着およびＥＬＯプロセス中に複数のエピタキシャル成長基板を形成するステップを提供する。その後、この方法は、複数のエピタキシャル成長基板を支持基板に固着して、タイル状成長基板を形成するステップを提供する。別の実施形態において、この方法は、様々なＥＬＯ膜および材料を形成するために、タイル状成長基板、すなわち支持基板上に配置されたエピタキシャル成長基板を、更なる蒸着およびＥＬＯプロセスに曝すステップを提供する。
【００６２】
図３Ａは、接着層３０８上に配置された複数のエピタキシャル成長基板３２０を含むタイル状成長基板３００を示し、本明細書の一実施形態に記載のように、接着層がさらに支持基板３１０上に配置されている。その他の実施形態では、支持基板３１０が複数のエピタキシャル成長基板３２０を含み、その各々が、複数の接着層３０８が支持基板３１０に広がるように、別個の接着層３０８上に配置されている。その他の実施形態では、複数のエピタキシャル成長基板３２０が、接着層無しで、支持基板３１０上に直接配置されている。
【００６３】
タイル状成長基板３００は、一列または複数列のエピタキシャル成長基板３２０を含むことができる。図３Ａには、５つのエピタキシャル成長基板３２０を含む列が示されている。一実施例では、タイル状成長基板３００が４列含み、このため、２０のエピタキシャル成長基板３２０を有している。本明細書の実施形態に記載のように、各エピタキシャル成長基板３２０上に形成または蒸着されたエピタキシャルスタック４２０が存在するように、タイル状成長基板３００は、その上に複数のエピタキシャルスタック４２０を含むものとして示されている。ギャップ３１２のような空間、エリアまたは領域は、ＥＬＯ膜スタック３１６の各々の間に延びており、ＥＬＯ膜スタックは、独立したエピタキシャル成長基板３２０に配置された各エピタキシャルスタック４２０を含む。
【００６４】
図３Ｂは、本明細書に記載の実施形態に係る、エピタキシャル成長基板３２０上に配置されたエピタキシャルスタック４２０を含む単一のＥＬＯ膜スタック３１６を示している。接着層３０８および支持基板３１０は、ＥＬＯ膜スタック３１６の詳細を説明するために、図示省略されている。一実施形態においては、エピタキシャルスタック４２０が、犠牲層４０４上に配置されたエピタキシャル材料４１８を含み、犠牲層がエピタキシャル成長基板３２０上に配置されている。エピタキシャル材料４１８は、少なくともガリウムヒ素からなるのガリウムヒ素活性層４１０を含むが、緩衝層および不動態化層を含むその他の層を複数含むことができる。図３Ａ乃至図３Ｂに示すように、犠牲層４０４上にエピタキシャル材料４１８が配置され、このエピタキシャル材料４１８が、本明細書の実施形態に示すように、犠牲層４０４上に配置された緩衝層４０６、緩衝層４０６に配置された不動態化層４０８、不動態化層４０８上に配置されたガリウムヒ素活性層４１０、およびガリウムヒ素活性層４１０上に配置された不動態化層４１２を含む。
【００６５】
図３Ａは、タイル状成長基板３００上に配置された５つのエピタキシャルスタック４２０からなる単一列を示しているが、エピタキシャルスタック４２０は、様々な配置構成でタイル状成長基板３００上に配置することができる。単一列または複数列のエピタキシャルスタック４２０を、タイル状成長基板３００上に配置することができる。５つのエピタキシャルスタック４２０の各列は、２またはそれ以上のエピタキシャルスタック４２０を有することができる。幾つかの実施例では、タイル状成長基板３００が、２，３，４，５，６，１０，１２，２０，２４，３０，５０，１００またはそれ以上のエピタキシャルスタック４２０を含むことができ、その各々が、エピタキシャル成長基板３２０上に含まれている。様々な実施形態では、ＥＬＯプロセスが、エピタキシャル成長基板３２０またはエピタキシャル材料４１８のその他の層からＥＬＯ膜またはエピタキシャル材料４１８を剥ぎ取りながら、エッチングプロセス中に犠牲層４０４を取り除くステップと、エピタキシャル材料４１８がエピタキシャル成長基板３２０から取り除かれるまで、それらの間にエッチング隙間（etch crevice）を形成するステップとを含む。
【００６６】
一実施形態では、タイル状成長基板３００上に薄膜スタックが設けられ、これが、複数のエピタキシャルスタック４２０を含み、その各々がエピタキシャル成長基板３２０（例えば、ＧａＡｓを含む）上に配置されており、各エピタキシャルスタック４２０が、図３Ａ乃至図３Ｂに示すように、犠牲材料４０４の層の上に蒸着されたエピタキシャル材料４１８の層を含む。
【００６７】
各エピタキシャルスタック４２０内のエピタキシャル材料４１８および／または犠牲材料４０４の層は、同じ組成または異なる組成を持つことができる。幾つかの実施例では、エピタキシャル材料４１８の各層は、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、インジウムガリウムリン化物、それらの合金、それらの誘導体、またはそれらの組合せを独立に含むことができる。また、エピタキシャル材料４１８の各層は、複数の層を有することができる。一実施例では、エピタキシャル材料４１８の各層は、ガリウムヒ素を含む層と、アルミニウムガリウムヒ素を含む別の層とを独立に備える。その他の実施例では、エピタキシャル材料４１８の各層が、緩衝層４０６、不動態化層４０８およびガリウムヒ素活性層４１０を独立に含むことができる。幾つかの実施例では、エピタキシャル材料４１８の各層が第２不動態化層４１２をさらに含む。一実施例では、エピタキシャル材料４１８の各層が、ガリウムヒ素を含む緩衝層４０６と、アルミニウムガリウムヒ素を含む不動態化層４０８および４１２と、ガリウムヒ素活性層４１０とを独立に含むことができる。
【００６８】
幾つかの実施例では、ガリウムヒ素緩衝層が、約１００ｎｍから約４００ｎｍの範囲内の厚さを有することができ、不動態化層４０８および４１２の各々が、約１０ｎｍから約５０ｎｍの範囲内の厚さを有することができ、ガリウムヒ素活性層４１０が、約４００ｎｍから約２，０００ｎｍの範囲内の厚さを有することができる。その他の実施例では、ガリウムヒ素緩衝層４０６が約３００ｎｍの厚さを有することができ、不動態化層４０８および４１２の各々が、約３０ｎｍの厚さを有することができ、ガリウムヒ素活性層４１０が約１，０００ｎｍの厚さを有することができる。不動態化層４０８および４１２の各々は、アルミニウムガリウムヒ素合金またはその誘導体を独立に含むことができる。
【００６９】
その他の実施例では、ガリウムヒ素活性層４１０またはエピタキシャル材料４１８の各層は、複数の層を含む光起電セル構造（太陽電池構造）を備えることができる。一実施例では、光起電セル構造の層が、ガリウムヒ素、ｎドープされたガリウムヒ素、ｐドープされたガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、ｎドープされたアルミニウムガリウムヒ素、ｐドープされたアルミニウムガリウムヒ素、インジウムガリウムリン化物、それらの合金、それらの誘導体、またはそれらの組合せを含むことができる。
【００７０】
別の実施形態では、犠牲材料４０４の各層が、アルミニウムヒ素、その合金、その誘導体、またはそれらの組合せのような材料を独立に含むことができる。幾つかの実施例では、犠牲材料４０４の各層が、約１ｎｍから約１０ｎｍまでの範囲内、好ましくは約４ｎｍから約６ｎｍまでの範囲内のように、約２０ｎｍまたはそれ未満の厚さを有するアルミニウムヒ素（ヒ化アルミニウム）層を独立に含むことができる。
【００７１】
エピタキシャル成長基板３２０は、ＩＩＩ／ＩＶ族物質のような様々な材料を含むか、そのような材料から形成することができ、またその他の元素をドープすることができる。一実施形態では、エピタキシャル成長基板３２０が、ガリウムヒ素、ガリウムヒ素合金またはそれらの誘導体を含むことができる。幾つかの実施例では、エピタキシャル成長基板３２０が、ｎドープされたガリウムヒ素、またはｐドープされたガリウムヒ素を含むことができる。ガリウムヒ素成長基板のようなガリウムヒ素は、約５．７３×１０−６℃−１乃至約６．８６×１０−６℃−１の範囲内のＣＴＥを有することができる。
【００７２】
別の実施形態では、タイル状成長基板３００上に様々なエピタキシャル材料を形成する方法が提供され、その方法が、エピタキシャル成長基板３２０上に複数のエピタキシャルスタック４２０を蒸着させるステップを含み、ＥＬＯスタック３１６が、エピタキシャル材料４１８の層を含むエピタキシャルスタック４２０を含み、各エピタキシャルスタック４２０が、犠牲材料４０４の層の上に蒸着される。
【００７３】
別の実施形態では、タイル状成長基板３００上に様々なエピタキシャル材料を形成する方法が提供され、その方法が、エピタキシャル成長基板３２０上に複数のエピタキシャルスタック４２０を蒸着させるステップであって、各エピタキシャルスタック４２０が犠牲材料４０４の層の上に蒸着されたエピタキシャル材料４１８の層を含むステップと、少なくとも１のＥＬＯプロセス中にタイル状成長基板３００からエピタキシャル材料４１８の層を取り除きながら、犠牲材料４０４の層をエッチングするステップとを含む。
【００７４】
幾つかの実施形態では、タイル状成長基板３００が、２，３，４，５，６，１０，１２，２０，２４，５０，１００またはそれ以上のエピタキシャルスタックを有することができる。エピタキシャル材料４１８の各層は、同じ組成または異なる組成を有することができる。同様に、犠牲材料４０４の各層は、同じ組成または異なる組成を有することができる。エピタキシャル材料４１８の各層は、複数の層を含むことができ、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素またはそれらの誘導体を独立に含むことができる。ある実施例では、エピタキシャル材料４１８の各層が、ガリウムヒ素を含む層と、アルミニウムガリウムヒ素を含む別の層とを独立に備える。一実施形態では、エピタキシャル材料４１８の各層が、緩衝層４０６、不動態化層４０８、ガリウムヒ素活性層４１０および不動態化層４１２を独立に含むことができる。幾つかの実施例では、緩衝層４０６がガリウムヒ素を含み、不動態化層４０８および４１２がそれぞれアルミニウムガリウムヒ素を独立に含むことができ、活性層４１０がガリウムヒ素を含むことができる。
【００７５】
幾つかの実施形態では、犠牲層４０４または材料を、ＥＬＯエッチングステップ中にウエットエッチング液に曝すことができる。ウエットエッチング液は、フッ化水素酸を含むことができるとともに、界面活性剤および／または緩衝剤をさらに含む。幾つかの実施例では、犠牲層４０４または材料を、約０．３ｍｍ／時またはそれ以上、好ましくは約１ｍｍ／時またはそれ以上、より好ましくは約５ｍｍ／時またはそれ以上の割合で、ウエットエッチングプロセス中にエッチングすることができる。
【００７６】
幾つかの代替的な実施形態では、犠牲層４０４または材料を、ＥＬＯエッチングステップ中に電気化学エッチングに曝すことができる。電気化学エッチングは、バイアスプロセス（biased process）またはガルバニックプロセス（galvanic process）を含むことができる。別の実施例では、犠牲層４０４または材料を、ＥＬＯエッチングステップ中に気相エッチングに曝すことができる。気相エッチングは、フッ化水素蒸気に犠牲層４０４または材料を曝すことを含む。本明細書に記載のＥＬＯプロセスは、光化学エッチングプロセス、熱的に強化されたエッチングプロセス、プラズマ強化されたエッチングプロセス、応力強化されたエッチングプロセス、それらの派生プロセス、またはそれらの組合せのような、エッチングプロセスまたはエッチングステップを含むことができる。
【００７７】
別の実施形態では、エピタキシャルリフトオフプロセス中に複数のエピタキシャル薄膜を形成する方法が提供され、その方法が、支持基板上に配置された複数のガリウムヒ素成長基板上に複数のアルミニウムヒ素犠牲層を同時に蒸着させるステップを含み、単一のアルミニウムヒ素犠牲層が、各ガリウムヒ素成長基板上に蒸着され、ガリウムヒ素成長基板の各々が、支持基板上に互いに隣り合うように離して配置され、ギャップが、ガリウムヒ素成長面間に延びて、それらを互いに分離させる。
【００７８】
この方法は、複数のアルミニウムヒ素犠牲層上に複数の緩衝層を同時に蒸着させるステップをさらに含む。単一の緩衝層を、各アルミニウムヒ素犠牲層上にＣＶＤによって蒸着させることができる。その後、複数のガリウムヒ素活性層が、同時に成長させるか、若しくは、単一のガリウムヒ素活性層が各緩衝層上に蒸着されるように、複数の緩衝層上に蒸着される。
【００７９】
支持膜、ハンドルまたはテープは、支持基板として、ガリウムヒ素活性層またはＥＬＯ膜の反対面上またはその上方に蒸着させることができる。支持膜は、圧縮の維持によりガリウムヒ素活性層を安定させるとともに、ＥＬＯプロセスのエッチングおよび除去ステップ中またはその後にガリウムヒ素活性層を保持するために、使用される。ＥＬＯプロセスは、ガリウムヒ素成長面からガリウムヒ素活性層を分離しながら、アルミニウムヒ素犠牲層をエッチングするステップを含む。エッチングプロセス中、てこの作用を提供して、エピタキシャル成長基板からＥＬＯ膜を一列ずつまたはすべての列を同時に分離するために、支持膜を使用することができる。
【００８０】
上記記載は本発明の実施形態に向けられているが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく、本発明のその他の実施形態および更なる実施形態を考え出すことができ、その発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって決定されるものである。
【図１Ａ】
0005607081.tif 000002
【図１Ｂ】
0005607081.tif 000003
【図１Ｃ】
0005607081.tif 000004
【図１Ｄ】
0005607081.tif 000005
【図２Ａ】
0005607081.tif 000006
【図２Ｂ】
0005607081.tif 000007
【図３Ａ】
0005607081.tif 000008
【図３Ｂ】
0005607081.tif 000009