(57)【要約】剥離層の下に格子転移を有する成長構造は、光電子デバイスの成長のための種結晶として用いられる。光電子デバイスは、単一接合または多接合光起電デバイスとすることができる。剥離層は、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）プロセスで選択的に除去して、光電子デバイスを成長構造から分離し、格子遷移を有する領域をそのまま残して、成長構造を再使用して、追加のデバイスを成長させることができる。基板と、第１の格子定数から第２の格子定数への格子転移とを有する成長構造を提供するステップと、成長構造上に剥離層を堆積するステップと、剥離層上に、第２の格子に一致する格子定数を有し、光電子デバイスを含むエピタキシャル層を堆積するステップと、剥離層を除去して、エピタキシャル層および光電子デバイスを成長構造から分離するステップとを含む、製造方法を記載する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電子デバイスを製造する方法であって、
基板と、第１の格子定数から第２の格子定数への格子転移とを有する成長構造を提供するステップと、
前記成長構造上に剥離層を堆積させるステップと、
エピタキシャル層を前記剥離層上に堆積させ、前記エピタキシャル層は、前記光電子デバイスを含み、前記成長構造の前記第２の格子定数と一致する格子定数を有するステップと、
前記剥離層を除去して、前記光電子デバイスを有する前記エピタキシャル層を前記成長構造から分離するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記成長構造は、前記第１の格子定数から前記第２の格子定数への転移を提供する傾斜層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記成長構造は、前記傾斜層上に配置された緩衝層を含み、前記剥離層は、前記緩衝層上に堆積される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記エピタキシャル層は、前記光電子デバイスを形成する少なくとも１つのサブセルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記光電子デバイスは、単一接合光起電デバイスであり、
前記少なくとも１つのサブセルは、単一のサブセルを含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記単一のサブセルは、ＩｎＧａＡｓサブセルである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の格子定数が５．６５オングストローム〜５．６６オングストロームの範囲にあり、前記第２の格子定数が５．６６１オングストローム〜５．６９オングストロームの範囲にある、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記光電子デバイスは、二重接合光起電デバイスであり、
前記少なくとも１つのサブセルは、第１のサブセルと第２のサブセルとを含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のサブセルは、ＩｎＧａＰサブセル、ＩｎＧａＡｓＰサブセル、または剥離層に最も近接して配置されたＡｌＩｎＧａＡｓサブセルであり、
前記第２のサブセルは、前記第１のサブセル上に配置されたＩｎＧａＡｓサブセルである、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の格子定数が５．６５オングストローム〜５．６６オングストロームの範囲にあり、前記第２の格子定数が５．６７オングストローム〜５．８５オングストロームの範囲にある、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記光電子デバイスは、三重接合光起電デバイスであり、
前記少なくとも１つのサブセルは、第１のサブセル、第２のサブセル、および第３のサブセルを含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のサブセルは、前記剥離層に最も近い位置に配置されたＡｌＩｎＰサブセルまたはＡｌＩｎＧａＰサブセルであり、
前記第２のサブセルは、前記第１のサブセルの上に配置されたＩｎＧａＰサブセルまたはＩｎＧａＡｓＰサブセルまたはＡｌＩｎＧａＡｓサブセルであり、
前記第３のサブセルは、前記第２のサブセルの上に配置されたＩｎＧａＡｓサブセルである、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の格子定数は、約５．６５５＋／−０．００５オングストロームまたは５．６５＋／−０．０１オングストロームであり、前記第２の格子定数は、５．６６１オングストローム〜５．８９オングストロームの範囲内にあり、前記第２の格子定数は、前記光電子デバイス内の接合の数に基づく、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記光電子デバイスは、３つより多い接合部を有する光起電デバイスであり、
前記少なくとも１つのサブセルは、３つより多いサブセルを含む。
請求項４に記載の方法。
【請求項１５】
前記剥離層を除去するステップは、前記エピタキシャル層にハンドルを取り付けるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記剥離層を除去した後に前記成長構造を加工するステップと、
前記加工した成長構造を再使用して別の光電子デバイスを製造するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記光電子デバイスが発光デバイスである、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記成長構造の前記基板がＩＩＩ〜Ｖ族材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＩＩＩ〜Ｖ材料がＧａＡｓである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記成長構造の前記基板、前記成長構造の前記格子転移、前記剥離層、および前記エピタキシャル層のそれぞれが、ＩＩＩ〜Ｖ族材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記剥離層がアルミニウム含有化合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記アルミニウム含有化合物は、ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、またはＡｌＩｎＡｓのうちの１つであり、前記アルミニウム含有化合物は、フッ化水素酸（ＨＦ）によるエッチングを受けやすい、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記剥離層を除去するステップは、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）プロセスによって前記剥離層を除去するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記成長構造は、前記第１の格子定数から前記第２の格子定数への転移を提供する傾斜層を含み、前記傾斜層は、組成的に傾斜した緩衝層である、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記組成的に傾斜した緩衝層は、ＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＰを含み、前記組成的に傾斜した緩衝層における前記第１の格子定数から前記第２の格子定数への転移は、前記ＩｎＧａＡｓまたは前記ＩｎＧａＰの化学量論を変化させることによって達成される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記光電子デバイスが変成デバイスである、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記光電子デバイスは、反転変成デバイスである、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
光電子デバイスを製造する方法であって、
基板および格子定数を有する設計した成長構造を提供し、前記設計した成長構造は、異なる材料の２つのウェーハ間の層移動プロセスから、または前記格子定数を生成する第３の材料および／もしくは第４の材料から作製されるステップと、
前記設計した成長構造上に剥離層を堆積させるステップと、
エピタキシャル層を前記剥離層上に堆積させ、前記エピタキシャル層は、前記光電子デバイスを含み、前記設計した成長構造の格子定数に一致する格子定数を有するステップと、
前記剥離層を除去して、前記エピタキシャル層を前記設計した成長構造から前記光電子デバイスで分離するステップと、
を含む方法。
【請求項２９】
前記第３の材料がＩｎＧａＡｓである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
光電子デバイスを製造するための半導体構造を作製する方法であって、
半導体ウェーハの上に、前記半導体ウェーハに近い第１の格子定数から前記半導体ウェーハから離れた第２の格子定数への転移を有する格子転移層を堆積するステップと、
前記格子転移層の上に緩衝層を堆積するステップと、
前記緩衝層の上に剥離層を堆積させるステップと、
前記半導体ウェーハに前記格子遷移層、前記緩衝層、および前記剥離層を設けて、前記剥離層の上に光電子デバイスを製造し、前記光電子デバイスは、前記第２の格子定数と一致する格子定数を有するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１８年６月１４日に出願された「ＧＲＯＷＴＨ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ  ＵＮＤＥＲ  Ａ  ＲＥＬＥＡＳＥ  ＬＡＹＥＲ  ＦＯＲ  ＭＡＮＵＣＴＵＲＩＮＧ  ＯＦ  ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国非仮出願第１６／００８，９１９号、および２０１７年６月１６日に出願された「Ｇｒｏｗｔｈ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｕｎｄｅｒ  ａ  Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｆｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｏｆ  Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題する米国仮出願第６２／５２１，２４１号の優先権を主張し、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示の態様は、一般に、光電子デバイスの製造に使用される半導体基板に関し、より具体的には、半導体ウェーハまたは基板を有する特定の成長構造に関し、成長構造は、その後剥離層の上に成長させた光電子デバイスから成長構造を分離するために除去される剥離層の下に特定の格子定数を提供する。
【背景技術】
【０００３】
市販のウェーハ（例えば、ＧａＡｓおよびＩｎＰ）上に成長させることができる半導体のバンドギャップは、光起電デバイス（例えば、太陽電池）および発光デバイス（ＬＥＤ）を含むがこれらに限定されない特定のタイプの光電子デバイスにとって理想的ではない。これは、所与の格子パラメータに対して特定のバンドギャップのみが得られるという制約による。例えば、多接合光起電デバイス（例えば、太陽電池）を製造するために使用される市販のウェーハの格子定数は、太陽電池内のバンドギャップの選択を、理想的でない値に制限し得る（例えば、低性能デバイスをもたらす）。その結果、達成可能な効率は、熱力学的に可能であるものよりも低くなり得る。不整合格子定数を有する基板上に理想に近いバンドギャップを有する材料を成長させる従来の方法は、エピタキシャル層または積み重ねの内側の格子定数を変化させるために、傾斜緩衝層を使用することであった。種基板と当該基板上に成長したエピタキシャル層との間の格子定数の不整合は、エピタキシャル層または積み重ねの一部として成長した傾斜緩衝層を使用することによって対処される。傾斜緩衝層は、成長が遅く、コストがかかり、完成したデバイスに重量および厚さを加え、加工を複雑にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、基板との不整合に対処するために、光電子デバイス内に傾斜緩衝層を有さない光電子デバイスの製造を可能にする技術が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下は、そのような態様の基本的な理解を提供するために、１つ以上の態様の簡略化された概要を提示する。この概要は、企図されるすべての態様の広範な概観ではなく、すべての態様の重要な、または極めて重要な要素を識別することも、任意のまたはすべての態様の範囲を描写することも意図されていない。その目的は、後で提示するより詳細な説明の前提として、１つ以上の態様のいくつかの概念を簡略化された形で提示することである。
【０００６】
一態様では、例えば、成長構造の格子定数（例えば、ＧａＡｓの場合、約５．６５３オングストローム（Å））から約５．７２Åに転移する格子定数を有する傾斜緩衝層などの格子転移（または格子転移層）が、光電子デバイス（例えば、光起電デバイスまたは太陽電池のエピタキシャル積み重ね）内ではなく、成長構造内に組み込まれる。成長構造は、単結晶ウェーハまたは基板を含む層構造である。ウェーハまたは基板は、半導体、絶縁体／酸化物（例えば、Ｌａ２Ｏ３、ＮａＣｌ）、またはそれらの組み合わせで作ることができる。この例では、成長構造は、５．７２Åの格子定数を提供して、傾斜緩衝層を含まないが、理想に近いバンドギャップを有する１つ以上のサブセルを含むすべての格子整合光電子デバイスの成長を可能にすることができる。格子整合光電子デバイスは、後に、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）プロセスを用いて基板から取り外され得る。ＥＬＯプロセスは、光電子デバイスを分離して、基板および成長構造をそのまま残し、その結果、それらを再使用することができる。このようにして、成長構造において格子転移を生成することに伴う時間およびコストを、複数の用途にわたって共有することができる。
【０００７】
例えば、光電子デバイスを製造する方法であって、半導体基板またはウェーハと、第１の格子定数から第２の格子定数への格子転移とを有する成長構造を提供するステップと、成長構造上に剥離層または犠牲層を堆積させるステップと、剥離層上にエピタキシャル層または積み重ねを堆積させるステップと、光電子デバイスであって、成長構造の第２の格子定数に一致する格子定数を有し、剥離層を除去して、光電子デバイスを有するエピタキシャル層を成長構造から分離する（例えばＥＬＯプロセスによって）ステップとを含む方法を記載する。
【０００８】
さらに別の態様では、光電子デバイスを製造するための成長構造を作製する方法が記載され、この方法は、半導体ウェーハ（または半導体基板）上に格子転移層を堆積し、格子転移層は半導体ウェーハに近い第１の格子定数から半導体ウェーハから離れた第２の格子定数への転移を有するステップと、格子転移層上に緩衝層を堆積するステップと、緩衝層上に剥離層を堆積するステップと、半導体ウェーハに格子転移層、緩衝層、および剥離層を設けて、剥離層上に光電子デバイスを製造する（例えば、ＥＬＯプロセスの一部として）ステップとを含み、光電子デバイスは、第２の格子定数と一致する格子定数を有する。いくつかの例において、格子転移層は、単に、成長構造における、または成長構造内の格子転移と呼ばれることがある。
【０００９】
別の態様では、成長構造は、適切な格子定数を提供するように構成された設計した成長構造とすることができる。
【００１０】
例えば、光電子デバイスを製造する方法を記載し、当該方法は、所望の格子定数を有する設計した成長構造（例えば、設計した基板または設計した成長構造）を提供し、設計した成長構造は、異種材料の２つのウェーハ間の層転移プロセスから（例えば、ウェーハ結合により）または格子定数を生成する三次材料（例えばＩｎＧａＡｓ）および／もしくは四次材料から作られるステップと、設計した成長構造上に剥離または犠牲層を堆積させるステップと、剥離層上にエピタキシャル層または積み重ねを堆積させ、エピタキシャル層は、光電子層を含み、設計した成長構造の格子定数に一致する格子定数を有するステップと、剥離層を除去して、光電子デバイスを有するエピタキシャル層を設計した成長構造から分離する（例えばＥＬＯプロセスによって）ステップとを含む。
【００１１】
さらに別の態様では、ＧａＡｓウェーハ上に変成層を成長させて、成長構造の最終的な格子定数が５．７２Åになるように半導体構造を形成する。光電子デバイス（例えば、太陽電池などの光起電デバイス）を製造するプロセスの一部として、まず、格子整合したＩｎＧａＡｓ緩衝層が、成長構造の一部として（例えば、半導体基板またはウェーハ上に）堆積され、続いて、緩衝層上に（Ｉｎ）ＡｌＡｓの剥離層が堆積される。次に、格子整合された単一または多接合光電子デバイスが、エピタキシャル層または積み重ねの一部として剥離層上に堆積される。例えば、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、およびＡｌＩｎ（Ｇａ）Ｐサブセルのうちの１つを含む三重接合太陽電池が堆積される。次に、ＥＬＯプロセスを用いて、光電子デバイスを成長構造から分離する。次いで、変成層を有する成長構造を加工して（例えば、洗浄および／または研磨）、追加の光電子デバイスを製造するために再使用することができる。
【００１２】
添付の図面は、いくつかの実施形態のみを示しており、したがって、範囲を限定するものと考えるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、本開示の態様による、格子転移を有する成長構造を使用して光電子デバイスを製造するプロセスの一例を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本開示の態様による、格子転移を有する成長構造を使用して光電子デバイスを製造するプロセスの一例を示す図である。
【図２】図２Ａ〜２Ｃは、本開示の態様に従って製造された単一接合または複数のサブセルを有する光電子デバイスの例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本開示の態様による、設計した成長構造を使用して光電子デバイスを製造するプロセスの一例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本開示の態様による、設計した成長構造を使用して光電子デバイスを製造するプロセスの一例を示す図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、本開示の態様による、格子転移を有する成長構造または設計した成長構造を使用して製造された変成デバイスの例を示す図である。
【図５】図５は、本開示の態様による、格子転移を有する成長構造を使用して光電子デバイスを製造するプロセスの一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本開示の態様による、設計した成長構造を使用して光電子デバイスを製造するプロセスの一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本開示の態様による、格子転移を有する半導体構造を作製するプロセスの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
添付図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、様々な構成の説明として意図されており、本明細書に記載される概念が実施され得る唯一の構成を表すことを意図していない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を提供する目的のための特定の詳細を含む。しかし、当業者には、これらの概念は、これらの具体的な詳細なしに実施され得ることが明らかであろう。いくつかの例では、そのような概念を不明瞭にすることを避けるために、周知の構成要素がブロック図の形で示されている。
【００１５】
上述したように、ウェーハとエピタキシャル層または積み重ねとの間の格子不整合は、市販の基板またはウェーハを使用するときに生じる１つの問題である。これは、一般に、Ｓｉ、Ｇｅ、ＩｎＰ、およびＧａＡｓウェーハなどの単原子または２原子結晶から作製される市販の基板またはウェーハの場合である。この問題に対処するために、エピタキシャル層内の格子定数を変化させるために、成長プロセスの一部として、エピタキシャル層または積み重ね内に１つ以上の傾斜緩衝層が典型的に組み込まれる。このアプローチは、製造プロセスを遅く、費用がかかるものにし、完成したデバイスに重量および厚さを加える傾向がある。
【００１６】
この開示では、格子転移または格子転移層は、それが配置される基板の格子定数よりも大きい格子定数を提供し、光電子デバイス内に組み込まれる代わりに、成長構造に組み込まれる（例えば、逆変成（ＩＭＭ）設計においてより典型的であるように）。このアプローチは、理想に近いバンドギャップを有するエピタキシャル層の一部として１つ以上のサブセルを成長させることを可能にし、すなわち、所望のバンドギャップが達成され、一方エピタキシャル層内の傾斜緩衝層を必要とせずに、エピタキシャル層内の格子整合を可能にする。本明細書に記載されているものと同様の技術は、格子転移または格子転移層が、それが配置される基板の格子定数よりも小さい格子定数を提供する用途で使用することができることを理解されたい。
【００１７】
図１Ａは、格子転移を有する成長構造を使用して光電子デバイスを製造するプロセスの一部を示す図１００ａを示す。ステップＡは、半導体基板またはウェーハ１０５と、ウェーハ１０５の上に配置された格子転移１１０と、格子転移１１０の上に配置された緩衝１１５とを有する成長構造を示す。格子転移１１０はまた、格子転移層と呼ぶことができる。いくつかの例では、格子転移１１０は、ウェーハ１０５の上にエピタキシャル成長（例えば、堆積）される。格子転移１１０は、ウェーハ１０５に関連する第１の格子定数から緩衝１１５に関連する第２の格子定数に転移するように構成される。例えば、ウェーハ１０５の格子定数が５．６５Åであり、緩衝１１５の格子定数が５．７２Åである場合、格子転移１１０は、ウェーハ１０５付近で５．６５Åの格子定数を、および緩衝層１１５付近で５．７２Åの格子定数を提供する。
【００１８】
本明細書で説明する様々な例は、上述のウェーハ１０５などの半導体基板またはウェーハの使用に基づくが、本開示はそのように限定される必要はない。単結晶ウェーハまたは基板は、それらが半導体および／または絶縁体／酸化物（例えば、Ｌａ２Ｏ３、ＮａＣｌ）で作られているかどうかにかかわらず、ウェーハ１０５および本明細書に記載される同様のウェーハと同様の方法で使用することもできる。
【００１９】
ステップＡに続くステップＢは、成長構造の上に、より具体的には緩衝１１５の上に配置された剥離層１２０を示す。剥離層１２０は、一般にＥＬＯプロセス中に除去されるので、犠牲層とも呼ぶことができる。剥離層１２０は、フッ化水素酸（ＨＦ）によってエッチングされやすいＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＩｎＡｓなどのアルミニウム含有化合物を含んでもよいか、または含む。ＥＬＯプロセスの一部としてＨＦが適用される場合、剥離層１２０は、エピタキシャル層を成長構造から分離するためにエッチング除去される。一態様では、剥離層１２０の格子定数は、材料組成に基づく範囲を有することができる。一例では、剥離層１２０の格子定数は、５．６５Å〜５．８０Åであり得る。
【００２０】
ステップＢに続くステップＣでは、エピタキシャル層またはエピタキシャル積み重ねの一部を形成するために、１つ以上のサブセルを剥離層１２０の上に配置することができる。例えば、第１のサブセル１２５ａを、例えば、第１のサブセル１２５ａをエピタキシャル的に成長させることによって、剥離層１２０の上に配置することができる。任意選択で、第２のサブセル１２５ｂは、例えば第２のサブセル１２５ｂをエピタキシャル的に成長させることによって、第１のサブセル１２５ａの上に配置することができる。また、任意選択で、第３のサブセル１２５ｃは、例えば、第３のサブセル１２５ｃをエピタキシャル的に成長させることによって、第２のサブセル１２５ｂの上に配置することができる。
【００２１】
図１Ａに示される例は、最大３個のサブセルを含んでいるが、その用途はそれほど限定されたものではなく、製造される光電子デバイスの種類によってサブセルの数が変わり得ることを理解するべきである。例えば、単一接合（１Ｊ）光起電デバイスの場合、第１のサブセル１２５ａは、第１のサブセル１２５ａの構造が単一接合を提供する１Ｊ光起電デバイスを生成するのに十分であり得る。同様に、二重接合（２Ｊ）光起電デバイスの場合、第１のサブセル１２５ａおよび第２のサブセル１２５ｂは、第１のサブセル１２５ａの構造が第１の接合を提供し、第２のサブセル１２５ｂの構造が第２の接合を提供する、２Ｊ光起電デバイスを生成するのに十分であり得る。第１のサブセル１２５ａ、第２のサブセル１２５ｂ、および第３のサブセル１２５ｃが３Ｊ光起電デバイスを生成するのに十分であり得、第１のサブセル１２５ａの構造が第１の接合を提供し、第２のサブセル１２５ｂの構造が第２の接合を提供し、第３のサブセル１２５ｃの構造が第３の接合を提供する、三重接合（３Ｊ）光起電デバイスについても同じことが言える。１Ｊ、２Ｊ、および３Ｊ光起電デバイスのこれらの例は、追加のサブセルを配置することによって、４つ以上の接合部の光起電デバイスに拡張することができることを理解されたい。さらに、１Ｊ、２Ｊ、３Ｊまたはそれ以上の接合を有する光起電デバイスは、太陽電池とすることができ、１Ｊを有する光起電デバイスは、例えば、発光デバイスとすることができる。
【００２２】
第１のサブセル１２５ａ、第２のサブセル１２５ｂ、および第３のサブセル１２５ｃは、一致する格子定数を有することができる。例えば、これらのサブセルの各々は、５．６６Å〜５．８９Åの格子定数を有することができる。
【００２３】
図１Ｂは、格子転移を有する成長構造を用いて光電子デバイスを製造するプロセスの残りの部分を示す図１００ｂを示す。図１Ａに示されるステップＣに続くステップＤでは、ＥＬＯハンドル１３０が、上部サブセル（例えば、このようなサブセルが成長するときの第３のサブセル１２５ｃ）に取り付けられる。ＥＬＯハンドル１３０は、種々の技術および／または材料（例えば、種々のタイプの接着剤）を使用して取り付けることができる。
【００２４】
さらに、剥離層１２０は、（例えば、ＥＬＯプロセスの一部であるエッチングまたは同様の操作によって）除去される。剥離層１２０を除去すると、光電子デバイス（例えば、１つ以上のサブセル）を有するエピタキシャル層は、格子転移１１０ならびに緩衝１１５およびウェーハ１０５を有する成長構造から分離される。次いで、成長構造は、追加の光電子デバイスを成長させるために、ステップＡで再使用されるように洗浄および／または研磨され得る。
【００２５】
図１Ａおよび１Ｂに示すように、格子転移がエピタキシャル層または電子デバイス内ではなく成長構造内で起こるので、そのような格子転移を成長させる時間は、もはや光電子デバイスを製造するプロセスの一部ではない。成長構造内でこのような格子転移を成長させるコストは、ここで同じ成長構造から作られた全ての光電子デバイスと共有される。さらに、格子転移に関連する重量および厚さは、ここで成長構造によって支えられ、光電子デバイス（例えば、エピタキシャル層または積み重ね）によって支えられない。
【００２６】
図２Ａは、成長構造上に単一のサブセルを有する光電子デバイスの例を示す図２００ａを示す。この例では、成長構造は、図１Ａに示すものと同様であり、ＧａＡｓウェーハ２０５と、ＧａＡｓウェーハ２０５の上に配置された傾斜緩衝層２１０と、ＩｎＧａＡｓ緩衝２１５とを含む。傾斜緩衝層２１０は、図１Ａの格子転移１１０に対応する。傾斜緩衝層２１０は、ＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＰを含む組成的に傾斜した緩衝とすることができ、ＧａＡｓウェーハ２０５による第１の格子定数からＩｎＧａＡｓ緩衝２１５による第２の格子定数への格子定数の変化または転移を提供するように構成することができる。組成的に傾斜した緩衝は、ＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＰの化学量論を変化させることによって達成することができる。
【００２７】
図２Ａには、成長構造の上に、より具体的にはＩｎＧａＡｓ緩衝２１５の上に配置されたＡｌＡｓ２２０も示されている。ＡｌＡｓ２２０は、図１Ａに示される剥離層１２０に対応する。上述したように、剥離層１２０は、ＡｌＡｓおよびＡｌＧａＡｓまたはＡｌＩｎＡｓを含む種々のアルミニウム含有化合物で作ることができる。
【００２８】
光電子デバイスの少なくとも一部に対応するこの例のエピタキシャル層は、単一のサブセルを含み、このサブセルは、この場合、ＩｎＧａＡｓサブセルである第１のサブセル２２５ａである。
【００２９】
単一のサブセル光電子デバイスの例は、単一接合（１Ｊ）光起電デバイス（例えば、単一接合太陽電池）であり得る。このような例では、ＧａＡｓウェーハ２０５の格子定数は５．６５Åであり得、傾斜緩衝層２１０の格子定数は５．６５Åから５．８９Åになるように傾斜または変化させることができ、ＩｎＧａＡｓ緩衝２１５の格子定数は５．６６Å〜５．８９Å（例えば５．６７Å）であり得、ＡｌＡｓ２２０の格子定数は５．６５Å〜５．８９Åの範囲であり得、ＩｎＧａＡｓサブセル２２５ａの格子定数は５．６６Å〜５．８９Å（例えば５．７２Å）であり得る。
【００３０】
図２Ｂは、成長構造上に２つのサブセルを有する光電子デバイスの一例を示す図２００ｂを示す。この例では、成長構造は、図２Ａに示されるものと同様である。ＡｌＡｓ２２０は、成長構造の上に、より具体的にはＩｎＧａＡｓ緩衝２１５の上に再び配置される。光電子デバイスの少なくとも一部に対応するこの例のエピタキシャル層は、この場合、ＩｎＧａＰまたはＡｌＩｎＧａＡｓサブセルである第１のサブセル２２５ａと、ＩｎＧａＡｓサブセルである第２のサブセル２２５ｂとを含む２つのサブセルを含む。
【００３１】
二重サブセル光電子デバイスの一例は、二重接合（２Ｊ）光起電デバイス（例えば、二重接合太陽電池）であり得る。このような例では、ＧａＡｓウェーハ２０５の格子定数は５．６５Åであり得、傾斜緩衝層２１０の格子定数は５．６５Åから５．７４Åになるように傾斜または変化させることができ、ＩｎＧａＡｓ緩衝２１５の格子定数は５．７２Å〜５．７４Åであり得、ＡｌＡｓ２２０の格子定数は５．６５Å〜５．７４Åの範囲であり得、ＩｎＧａＰサブセル２２５ａおよびＩｎＧａＡｓサブセル２２５ｂのそれぞれの格子定数は５．７２Å〜５．７４Åであり得る。
【００３２】
図２Ｃは、成長構造上に３つのサブセルを有する光電子デバイスの一例を示す図２００ｃを示す。この例では、成長構造は、図２Ａに示されるものと同様である。ＡｌＡｓ２２０は、成長構造の上に、より具体的にはＩｎＧａＡｓ緩衝２１５の上に再び配置される。光電子デバイスの少なくとも一部に対応するこの例のエピタキシャル層は、この場合、ＡｌＩｎＧａＰまたはＡｌＩｎＰサブセルである第１のサブセル２２５ａと、ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＰまたはＡｌＩｎＧａＡｓサブセルである第２のサブセル２２５ｂと、ＩｎＧａＡｓサブセルである第３のサブセル２２５ｃとを含む、３つのサブセルを含む。
【００３３】
三重サブセル光電子デバイスの一例は、三重接合（３Ｊ）光起電デバイス（例えば、三重接合太陽電池）であり得る。このような例では、ＧａＡｓウェーハ２０５の格子定数は５．６５Åであり得、傾斜緩衝層２１０の格子定数は５．６５Åから５．８０Åになるように傾斜または変化させることができ、ＩｎＧａＡｓ緩衝２１５の格子定数は５．７８Å〜５．８９Åであり得、ＡｌＡｓ２２０の格子定数は５．６５Å〜５．８０Åの範囲であり得、ＡｌＩｎ（Ｇａ）Ｐサブセル２２５ａ、ＩｎＧａ（Ａｓ）Ｐサブセル２２５ｂ、およびＩｎＧａＡｓサブセル２２５ｃのそれぞれの格子定数は５．７８Å〜５．８０Åであり得る。
【００３４】
いくつかの例では、本明細書で説明される様々な例では、５．７２Åの格子定数は、例えば、５．７２Å〜５．７５Åの範囲を指すことができる。いくつかの例では、５．７２Åの当該範囲の下方の値が好ましいことがある。同様に、本明細書で使用される他の格子定数は、＋／−１％以内の範囲であり得る値を有する範囲に対応し得る。
【００３５】
さらに、本明細書に記載される様々な例における成長構造によって提供される最適な格子定数は、エピタキシャル層またはエピタキシャル積み重ねの一部である接合またはサブセルの数、および意図される用途の光スペクトルの関数であり得ることを理解されたい。
【００３６】
図３Ａは、設計した成長構造を使用して光電子デバイスを製造するプロセスの一部を示す図３００ａを示す。ステップＡは、半導体ウェーハ３０５と、任意選択でウェーハ３０５の上に配置された緩衝３１５とを有する設計した成長構造を示す。設計した成長構造は、異なる材料の２つのウェーハの間の層移動プロセスによって、または市販の単原子もしくは２原子材料（例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ）の代わりに格子定数を生成する第３の材料（例えば、ＩｎＧａＡｓ）および／もしくは第４の材料から作製することができる。例えば、異なる格子定数の２つのウェーハを接合して、設計した成長構造の表面上に指定された格子定数を生成することができる。別の例では、異なる格子定数の２つのウェーハを接合することができ、上部ウェーハの一部を（例えば、イオン注入位置で上部ウェーハの一部を分離することによって）除去して、設計した成長構造の表面上に指定された格子定数を生成することができる。
【００３７】
図３Ａの別の態様では、緩衝３１５は、別個の層ではなく、設計した成長構造の一部であり得るので、任意選択として示されている。すなわち、設計した成長構造を構成し、作製し、または構築するとき、緩衝３１５の機能的態様を設計した成長構造に組み込むことができる。
【００３８】
ステップＡに続くステップＢは、設計した成長構造の上に、より具体的には緩衝３１５の上に配置された剥離層３２０を示す。剥離層３２０は、一般にＥＬＯプロセス中に除去されるので犠牲層とも呼ばれる。剥離層３２０は、一般に、ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、またはＡｌＩｎＡｓなどのアルミニウム含有化合物を含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）か、または含み（ｉｎｃｌｕｄｅ）、アルミニウム含有化合物は、ＨＦ中でエッチングされやすい。すなわち、ＨＦがＥＬＯプロセスの一部として適用される場合、剥離層３２０は、エピタキシャル層を成長構造から分離するためにエッチング除去される。一態様では、剥離層３２０の格子定数は、材料組成に基づく範囲を有することができる。一例では、剥離層３２０の格子定数は、５．６５Å〜５．８９Åであり得る。
【００３９】
ステップＢに続くステップＣでは、エピタキシャル層またはエピタキシャル積み重ねの一部を形成するために、１つ以上のサブセルを剥離層３２０の上に配置することができる。例えば、第１のサブセル３２５ａは、例えば、第１のサブセル３２５ａをエピタキシャル的に成長させることによって、剥離層３２０の上に配置することができる。任意選択で、第２のサブセル３２５ｂは、例えば第２のサブセル３２５ｂをエピタキシャル的に成長させることによって、第１のサブセル３２５ａの上に配置することができる。また、任意選択的に、第３のサブセル３２５ｃは、例えば、第３のサブセル３２５ｃをエピタキシャル的に成長させることによって、第２のサブセル３２５ｂの上に配置することができる。
【００４０】
図３Ａに示される例は、最大３個のサブセルを含んでいるが、その用途はそれほど限定的ではなく、製造される光電子デバイスの種類によってサブセルの数が変わり得ることを理解するべきである。４つまたはそれ以上のサブセルも可能である。さらに、図１Ａについて上述した例と同様に、図３Ａで説明した設計した成長構造を使用して、１Ｊ、２Ｊ、および３Ｊ光起電デバイスを製造することができる。例えば、第１のサブセル３２５ａは、第１のサブセル３２５ａの構造が単一接合を提供する１Ｊ光起電デバイスを生成するのに十分であり得る。第１のサブセル３２５ａおよび第２のサブセル３２５ｂは、第１のサブセル３２５ａの構造が第１の接合を提供し、第２のサブセル３２５ｂの構造が第２の接合を提供する２Ｊ光起電デバイスを生成するのに十分であり得る。第１のサブセル３２５ａ、第２のサブセル３２５ｂ、および第３のサブセル３２５ｃは、第１のサブセル３２５ａの構造が第１の接合を提供し、第２のサブセル３２５ｂの構造が第２の接合を提供し、第３のサブセル３２５ｃの構造が第３の接合を提供する３Ｊ光起電デバイスを生成するのに十分であり得る。
【００４１】
第１のサブセル３２５ａ、第２のサブセル３２５ｂ、および第３のサブセル３２５ｃは、一致する格子定数を有することができる。例えば、これらのサブセルの各々は、５．７４Åまたは５．７５Åの格子定数を有することができる。
【００４２】
図３Ｂは、設計した成長構造を使用して光電子デバイスを製造するプロセスの残りの部分を示す図３００ｂを示す。図３Ａに示されるステップＣに続くステップＤでは、ＥＬＯハンドル３３０が、上部サブセル（例えば、このようなサブセルが成長する場合、第３のサブセル３２５ｃ）に取り付けられる。ＥＬＯハンドル３３０は、種々の技術および／または材料（例えば、種々のタイプの接着剤）を使用して取り付けることができる。
【００４３】
さらに、剥離層３２０は、（例えば、ＥＬＯプロセスの一部であるエッチングまたは同様の操作によって）除去される。剥離層３２０を除去すると、光電子デバイス（例えば、１つ以上のサブセル）を有するエピタキシャル層は、設計した成長構造から分離される。次いで、ステップＡにおいて、追加の光電子デバイスを成長させるために、設計した成長構造を洗浄および／または研磨して再使用することができる。
【００４４】
図２Ａ、２Ｂ、および２Ｃに示すエピタキシャル層の例は、図３Ａおよび３Ｂに関連して説明した設計した成長構造に基づいて同様に成長させることができることを理解されたい。
【００４５】
図４Ａおよび図４Ｂは、格子転移を有する成長構造または設計した成長構造を用いて製造された変成デバイスの例を示す図である。変成デバイスは、光を電気に変換するために、理想的またはほぼ理想的なバンドギャップを有する半導体合金の標的化を可能にする。これらのデバイスは、広範囲のバンドギャップを有する変成サブセルと、２つの光活性サブセル間の傾斜緩衝とを使用し、傾斜緩衝は、スペクトルの透過部分に対して適切な導電性および透明性を有さなければならない。
【００４６】
図４Ａに関して、図１Ａおよび１Ｂ（格子転移を有する成長構造）ならびに図３Ａおよび３Ｂ（設計した成長構造）に関連して上述した方法を使用して製造することができるエピタキシャル層に対応する直立変成デバイス（または単に変成デバイス）と呼ばれる構造４００ａが示されている。この構造では、３つのサブセルが存在する。第１のサブセル４０５は、第１のサブセル４０５上に配置された傾斜緩衝４１０と共に示されている。傾斜緩衝層４１０を表すブロックによって示される幅の変化は、格子定数の変化を示す。例えば、第１のサブセル４０５に最も近い傾斜緩衝４１０の部分は、第１のサブセル４０５から離れた傾斜緩衝４１０の部分（すなわち、より大きな幅）よりも小さな格子定数（すなわち、より小さな幅）を有する。
【００４７】
構造４００ａはまた、傾斜緩衝４１５の上に配置された第２のサブセル４１５と、傾斜緩衝４１０の上に配置された第３のサブセル４２０とを含む。第２のサブセル４１５および第３のサブセル４２０は、同じ幅を有するそれらの代表的なブロックによって示されるように格子整合される。さらに、第２のサブセル４１５および第３のサブセル４２０の格子定数は、第２のサブセル４１５に近い傾斜緩衝４１０の部分の格子定数と一致する。
【００４８】
図４Ｂに関して、反転変成デバイスと呼ばれる構造４００ｂが示されている（これは、図１Ａおよび１Ｂ（格子転移を有する成長構造）ならびに図３Ａおよび３Ｂ（設計した成長構造）に関連して上述された方法を使用して製造され得るエピタキシャル層に対応する）。この構造では、４つのサブセルが存在する。第１のサブセル４２５は、第２のサブセル４３０上に配置されて示されている。第１のサブセル４２５および第２のサブセル４３０は、同じ幅を有するそれらの代表的なブロックによって示されるように格子整合される。
【００４９】
第２のサブセル４３０は、第３のサブセル４４０の上に順次配置された傾斜緩衝４３５の上に配置されている。傾斜緩衝４３５を表すブロックによって示される幅の変化は、格子定数の変化を示す。例えば、第２のサブセル４３０に最も近い傾斜緩衝４３５の部分は、第３のサブセル４４０に近い傾斜緩衝４３５の部分（すなわち、より大きい幅）よりも小さい格子定数（すなわち、より小さい幅）を有する。
【００５０】
第３のサブセル４４０は、第４のサブセル４５０の上に順次配置された傾斜緩衝４４５の上に配置されている。傾斜緩衝４４５を表すブロックによって示される幅の変化は、格子定数の変化を示す。例えば、第３のサブセル４４０に最も近い傾斜緩衝４４５の部分は、第４のサブセル４５０に近い傾斜緩衝４４５の部分（すなわち、より大きな幅）よりも小さな格子定数（すなわち、より小さな幅）を有する。
【００５１】
構造４００ａおよび４００ｂは、例として提供され、種々の構造（例えば、種々のタイプのサブセル、種々の数のサブセル）を有する変成または逆変成デバイスも、図１Ａおよび１Ｂ（格子転移を有する成長構造）ならびに図３Ａおよび３Ｂ（設計した成長構造）に関連して上記で説明された方法を使用して製造され得ることを理解されたい。
【００５２】
図５は、格子転移を有する成長構造を用いて光電子デバイスを製造するプロセスまたは方法５００を示すフローチャートである。図５に示す方法５００は、図１Ａおよび１Ｂに関連して上述したプロセスに少なくとも部分的に対応する。
【００５３】
ブロック５０２において、方法５００は、第１の格子定数から第２の格子定数への格子転移（例えば、格子転移１１０）を有する成長構造を提供するステップを含む。
【００５４】
ブロック５０４では、方法５００は、成長構造上に剥離層（例えば、剥離１２０）を堆積させるステップを含む。
【００５５】
ブロック５０６において、方法５００は、剥離層上にエピタキシャル層を堆積させるステップを含み、エピタキシャル層は、光電子デバイスを含み、成長構造の第２の格子定数に一致する格子定数を有する。
【００５６】
ブロック５０８において、方法５００は、剥離層を除去して、光電子デバイスを有するエピタキシャル層を成長構造から分離することを含む。ブロック５０８中のブロック５１０において、方法５００は、任意選択で、剥離層が除去されたときにエピタキシャル層を成長構造から分離するために、エピタキシャル層にハンドル（例えば、ＥＬＯハンドル１３０）を取り付けるステップを含むことができる。
【００５７】
ブロック５１２では、方法５００は、任意選択で、剥離層の除去後に成長構造を加工するステップ（例えば、洗浄および／または研磨）を含む。
【００５８】
ブロック５１４において、方法５００は、任意選択で、追加の光電子デバイスを製造するために、加工した成長構造の再使用を含む。
【００５９】
方法５００の別の態様では、成長構造は、第１の格子定数から第２の格子定数への転移を提供する傾斜層（例えば傾斜緩衝層２１０）を含む。別の態様では、成長構造は、傾斜層の上に堆積された緩衝層（例えば、ＩｎＧａＡｓ緩衝２１５）を含み、剥離層は緩衝層の上に堆積される。
【００６０】
方法５００の別の態様では、エピタキシャル層は、光電子デバイスを形成する少なくとも１つのサブセルを含む。例えば、光電子デバイスは、単一接合光起電デバイスであり得、少なくとも１つのサブセルは、単一のサブセルを含む。単一のサブセルは、ＩｎＧａＡｓサブセルであり得る。さらに、第１の格子定数は５．６５オングストローム（Å）〜５．６６オングストロームの範囲にあり、第２の格子定数は５．６６１オングストローム〜５．６９オングストロームの範囲にある。一例では、第２の格子定数は５．６７オングストロームである。
【００６１】
別の例では、光電子デバイスは、二重接合光起電デバイスであり得、少なくとも１つのサブセルは、第１のサブセルと第２のサブセルとを含む。第１のサブセルは、ＩｎＧａＰサブセル、ＩｎＧａＡｓＰサブセル、または剥離層に最も近接して配置されたＡｌＩｎＧａＡｓサブセルであり得、第２のサブセルは、第１のサブセル上に配置されたＩｎＧａＡｓサブセルであり得る。さらに、第１の格子定数は、５．６５オングストローム〜５．６６オングストロームの範囲内にあり得、第２の格子定数は、５．６７オングストローム〜５．８９オングストロームの範囲内にあり得る。一例では、第２の格子定数は５．７４オングストロームである。
【００６２】
さらに別の例では、光電子デバイスは、三重接合光起電デバイスであり得る。そのような例では、少なくとも１つのサブセルを有することは、第１のサブセル、第２のサブセル、および第３のサブセルを有することを指すことができる。第１のサブセルは、剥離層の最も近くに配置されたＡｌＩｎＰサブセルまたはＡｌＩｎＧａＰサブセルであり得、第２のサブセルは、第１のサブセルの上に配置されたＩｎＧａＰサブセルまたはＩｎＧａＡｓＰサブセルまたはＡｌＩｎＧａＡｓサブセルであり得、第３のサブセルは、第２のサブセルの上に配置されたＩｎＧａＡｓサブセルであり得る。
【００６３】
さらに、第１の格子定数は、約５．６５５＋／−０．００５オングストロームまたは５．６５＋／−０．０１オングストロームであり、第２の格子定数は、５．６６１オングストローム〜５．８９オングストロームの範囲にあり、第２の格子定数は、部分的に光電子デバイス内の接合の数に基づく。一例では、第２の格子定数は５．８０オングストロームである。
【００６４】
さらに別の例では、光電子デバイスは、３つより多い接合を有する光起電デバイスであり得る。そのような例では、少なくとも１つのサブセルを有することは、３つより多いサブセルを有することを指す。
【００６５】
方法５００の別の態様では、光電子デバイスは、発光デバイスであり得る。
【００６６】
方法５００の別の態様では、基板は、ＩＩＩ〜Ｖ族半導体材料（例えば、インジウム、ガリウム、およびヒ素の合金から作製される材料）を含む。例えば、ＩＩＩ〜Ｖ族半導体材料は、ＧａＡｓであり得る。
【００６７】
方法５００の別の態様では、基板、格子転移、剥離層、およびエピタキシャル層は、それぞれＩＩＩ〜Ｖ族半導体材料を含む。
【００６８】
方法５００の別の態様では、剥離層を除去することは、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）プロセスによって剥離層を除去することを含む。さらに、剥離層は、アルミニウム含有化合物を含むことができ、アルミニウム含有化合物は、ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＩｎＡｓのうちの１つであり、アルミニウム含有化合物は、（例えば、ＥＬＯプロセスにおけるエッチング操作の一部として）フッ化水素酸（ＨＦ）によるエッチングを受けやすい。
【００６９】
方法５００の別の態様では、成長構造は、第１の格子定数から第２の格子定数への転移を提供する傾斜層を含み、傾斜層は組成的に傾斜した緩衝である。組成的に傾斜した緩衝は、ＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＰを含み、組成的に傾斜した緩衝における第１の格子定数から第２の格子定数への転移は、ＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＰの化学量論（例えば、化合物材料における相対量間の関係）を変化させることによって達成される。
【００７０】
方法５００の別の態様では、光電子デバイスは、変成デバイス（例えば、図４Ａ）であり得、または光電子デバイスは、反転変成デバイス（例えば、図４Ｂ）であり得る。
【００７１】
図６は、設計した成長構造を用いて光電子デバイスを製造するプロセスまたは方法６００を示すフローチャートである。図６に示す方法６００は、図３Ａおよび３Ｂに関連して上述したプロセスに少なくとも部分的に対応する。
【００７２】
ブロック６０２において、方法６００は、格子定数を有する設計した成長構造を提供することを含み、設計した成長構造は、異種材料の２つのウェーハ間の層移動プロセス（例えば、ウェーハ結合）から、または格子定数を生成する第３の材料（例えば、ＩｎＧａＡｓ）および／もしくは第４の材料から作製される。
【００７３】
ブロック６０４において、方法６００は、設計した成長構造上に剥離層（例えば、剥離３２０）を堆積させることを含む。
【００７４】
ブロック６０６において、方法６００は、剥離層上にエピタキシャル層を堆積するステップを含み、エピタキシャル層は、光電子デバイスを含み、設計した成長構造の格子定数に一致する格子定数を有する。
【００７５】
ブロック６０８では、方法６００は、剥離層を除去して、光電子デバイスを有するエピタキシャル層を設計した成長構造から分離するステップを含む。ブロック６０８中のブロック６１０において、方法６００は、任意選択で、剥離層が除去されたときにエピタキシャル層を設計した成長構造から分離するために、エピタキシャル層にハンドル（例えば、ＥＬＯハンドル３３０）を取り付けるステップを含むことができる。
【００７６】
ブロック６１２において、方法６００は、剥離層の除去後に、設計した成長構造の加工（例えば、洗浄および／または研磨）を任意選択で含む。
【００７７】
ブロック６１４において、方法６００は、追加の光電子デバイスを製造するために、加工した設計した成長構造の再使用を任意選択で含む。
【００７８】
図７は、本開示の態様による、格子転移を有する半導体構造を作製するためのプロセスまたは方法７００を示すフローチャートである。
【００７９】
ブロック７０２において、方法７００は、半導体ウェーハ（例えば、ウェーハ１０５）上に格子転移または格子転移層（例えば、格子転移１１０）を堆積させるステップを含み、格子転移層は、半導体ウェーハに近い第１の格子定数から半導体ウェーハから離れた第２の格子定数への転移を有する。
【００８０】
ブロック７０４において、方法７００は、格子転移層の上に緩衝層（例えば、緩衝１１５）を堆積するステップを含む。
【００８１】
ブロック７０６では、方法７００は、緩衝層の上に剥離層（例えば、剥離層１２０）を堆積させるステップを含む。
【００８２】
ブロック７０８において、方法７００は、半導体ウェーハに格子転移層、緩衝層、および剥離層を設けて、剥離層の上に光電子デバイスを製造するステップを含み、光電子デバイスは、第２の格子定数に一致する格子定数を有する。
【００８３】
「成長構造」および「設計した成長構造」という用語は、本開示では、それぞれ、基板またはウェーハと、格子転移または格子転移層と、層移動プロセスによって、または三次材料および／もしくは四次材料から作製される基板とを有する構造を指すために使用されている一方、「設計した成長構造」は、格子転移または格子転移層を有する基板を有する構造を指すこともできることを理解されたい。
【００８４】
用語「エピタキシャル層」および「エピタキシャル積み重ね」は、本開示では交換可能に使用されている一方、用語「エピタキシャル層」は、単一のエピタキシャル成長層または複数のエピタキシャル成長層を指す場合があり、用語「エピタキシャル積み重ね」は、一般に複数のエピタキシャル成長層の積み重ねを指す場合があることを理解されたい。
【００８５】
「基板」および「ウェーハ」という用語は、本開示では互換的に使用されており、一方「成長構造」および「設計した成長構造」という用語は、基板またはウェーハを含み、基板またはウェーハの上に追加の層を含むことができる構造を指すことができる。
【００８６】
本明細書で説明する例のいくつかは半導体構造を指すが、そのような構造は他の材料を含むことができることを理解されたい。例えば、いくつかの構造は、半導体ウェーハまたは基板の使用のために半導体構造と呼ばれるが、半導体構造は、代わりに、ウェーハまたは基板として絶縁体または酸化物を使用してもよく、一方、半導体構造の他の層は、半導体材料から作られる。したがって、用語「半導体構造」および「構造」は、層の少なくとも１つが、その層がウェーハまたは基板であるか、あるいは他の何らかの層であるかにかかわらず、半導体層である構造を指すために交換可能に使用され得る。
【００８７】
また、本開示は、「光電子デバイス」をエピタキシャル層または積み重ねの一部であるとして言及している一方、「光電子デバイス」は、エピタキシャル層または積み重ねによって構築される動作デバイス（例えば、太陽電池、ＬＥＤ）の機能部分またはセグメントを言及していることを理解されたい。このように、動作デバイスは、少なくとも部分的に、光電子デバイスを含む。
【００８８】
本開示を、示された履行に従って提供したが、当業者は、実施形態に変形があり得、それらの変化量は、本開示の範囲内であることを容易に認識する。例えば、異なる材料、構造、サブセル、および／または光電子デバイスは、本開示で説明される技法と一致することが企図され得る。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの修正を行うことができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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