DE112012004230T5 - Mehrfachübergänge in einer Halbleitervorrichtung, die durch unterschiedliche Abscheidungstechniken ausgebildet ist - Google Patents

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung, insbesondere eine Solarzelle (450) wird auf der Basis einer hybriden Abscheidungsvorgehensweise mit Hilfe von MOCVD und MBE ausgebildet, um gitterangepasste Halbleiter-Verbundstoffe (452, 453, 454) bereitzustellen. Zu diesem Zweck kann die MBE angewendet werden, um einen stickstoffhaltigen Halbleiter-Verbundstoff (453) bereitzustellen, der eine gewünschte niedrige Bandlückenenergie und eine gitterangepasste Konfiguration in Bezug auf Galliumarsenidsubstrate gestattet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Halbleitervorrichtungen, die mehrere pn-Übergänge umfassen, die auf der Basis von Halbleiter-Verbundstoffen ausgebildet sind, die in einer im wesentlichen gitterangepassten Konfiguration vorgesehen sind.
  • Halbleitererzeugnisse wurden in den vergangenen 50 Jahren auf der Basis von Silizium hergestellt, wodurch integrierte Schaltkreise, Ein-Chip-Systeme (SoC), Speichervorrichtungen, optoelektronische Bauteile, wie etwa Laser, Fotodioden, und infolge wirtschaftlicher und umwelttechnischer Belange, Solarzellen bereitgestellt werden, bei denen davon ausgegangen wird, dass sie eine sehr wichtige Rolle bei dem zukünftigen Energie-Management in einer lokalen und globalen Art und Weise spielen werden.
  • Wenngleich Silizium vorzugsweise bei der Massenproduktion infolge seiner beinahe unbegrenzten Verfügbarkeit und der Vielzahl gut eingerichteter Bearbeitungstechniken und Bearbeitungswerkzeuge verwendet wird, gibt es dennoch einen zunehmenden Bedarf an speziell entwickeltem Halbleitermaterial, um speziellen Anforderungen beispielsweise hinsichtlich der Betriebsgeschwindigkeit, des optischen Verhaltens und dergleichen gerecht zu werden. Beispielsweise ist ein sich extrem schnell entwickelnder Bereich auf dem Gebiet von Halbleitern die Herstellung optoelektronischer Vorrichtungen, wie etwa Sensoren und dergleichen, die möglicherweise monolithisch in eine Halbleitervorrichtung integriert werden können. Beispielsweise ist eine Anwendung einer Fotodiode auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung, die zunehmend an Bedeutung gewinnt, ist die Fertigung von Solarzellen, die als speziell entwickelte Fotodioden verstanden werden können, um so eine strahlungsabhängige Ausgangsleistung auf der Fotodiode zu erhalten. Bei einer Solarzelle ist normalerweise wenigstens ein pn-Übergang vorgesehen, der als interne Quelle eines elektrischen Feldes dient, die somit die Trennung von Elektronen-/Loch-Paaren zulässt, die durch Absorption eines eintreffenden Photons erzeugt werden. Im wesentlichen hängt das optische Verhalten, d. h. die Umwandlung von Photonen in Elektronen-/-Lochpaare, von der Bandlückenenergie des verwendeten Halbleitermaterials ab. Ein kristallines Siliziummaterial hat normalerweise eine Bandlückenenergie von 1,1 eV, die somit die Absorption von sichtbarem Licht gestattet, jedoch zu einer wesentlichen Transparenz des Siliziummaterials für längere Wellenlängen in dem Infrarotbereich führt. Da zudem bei kristallinem Silizium die Absorption von Licht mit der Dicke des Materials nur langsam zunimmt, sind relativ dicke kristalline Materialen, wie etwa im Bereich von hundert bis einigen hundert Mikrometern, erforderlich, wodurch eine beträchtliche Menge von Siliziummaterialien benötigt wird, um kristalline Solarzellen herzustellen. Darüber hinaus sind infolge der spezifischen Bandlückenenergie die theoretische und praktische Gesamteffizienz von Solarzellen, die aus kristallinem Siliziummaterial gefertigt werden, stark beschränkt, da, obwohl Photonen, die eine Wellenlänge über dem nahen Infrarotbereich haben, in dem Siliziummaterial absorbiert werden können, beispielsweise die ”überschüssige” Energie der absorbierten Photonen höherer Energie in Wärme umgewandelt wird. Somit trägt ein beträchtlicher Teil der Strahlung, wenngleich in dem Siliziummaterial wirkungsvoll absorbiert, nicht zu der Ausgangsleistung bei und reduziert sogar die Gesamteffizienz infolge der beträchtlichen Temperaturabhängigkeit der Ausgangsleistung der Siliziumsolarzellen, die aus kristallinem Silizium bestehen.
  • Aus diesen Gründen wurde vorgeschlagen, speziell entwickelte Halbleitermaterialien zu verwenden, um die Bandlückenenergie in entsprechender Weise an das Spektrum der eintreffenden Strahlung anzupassen. Da ein typischer pn-Übergang unter einer verminderten Effizienz infolge des Kompromisses zwischen der minimalen Wellenlänge und der Abwärmeerzeugung leidet, wurde das Konzept von Tandemübergängen oder Mehrfachübergängen bei Halbleitervorrichtungen eingeführt, wobei ein pn-Übergang in einem Halbleitermaterial vorgesehen ist, das eine erste Bandlückenenergie hat, während wenigstens ein weiterer pn-Übergang bei einem Halbleitermaterial eingesetzt wird, das eine zweite Bandlückenenergie hat, um so einen breiteren Bereich von eintreffender Strahlung abzudecken, die wirkungsvoll in Elektronen-/Loch-Paare umgewandelt werden kann.
  • Es haben sich beispielsweise III–V-Halbleiter-Verbundstoffe als hocheffiziente Materialien erwiesen, die eine geeignete Bandlückentechnik gestatten, während gleichzeitig bestens bekannte effiziente Materialabscheidungstechniken verwendet werden können, um so die unterschiedlichen Halbleitermaterialien in einer Schichtstapelkonfiguration auszubilden. Insbesondere ist Galliumarsenid (GaAs) ein Halbleiter-Verbundstoff, der in Kombination mit anderen Substanzen, wie etwa Phosphor, Indium, Aluminium und dergleichen, die Ausbildung von Verbundstoff-Halbleiterschichten gestattet, wobei die Bandlückenenergie von etwa 2 eV bis etwa 1 eV und sogar geringer eingestellt werden kann. Zudem kann Gallium auf bestens bekannten Halbleitermaterialien, wie etwa Germanium, in einer im wesentlichen gitterangepassten Konfiguration abgeschieden werden, wodurch der Umfang von Gitterdefekten an der Schnittstelle zwischen dem Substrat und dem Galliumarsenid-Halbleitermaterial verringert wird. Mit dem Fortschritt der Halbleitertechnik wurden hocheffiziente Wachstumstechniken entwickelt, bei denen Konzepte auf der Basis der chemischen Dampfabscheidung (CVD) zur Verwendung gelangen, bei der Vorgangsarameter derart gewählt werden, dass das Wachstum des Materials im wesentlichen auf der Basis der Gitterstruktur des darunter befindlichen ”Vorlagen”-Materials erfolgen kann. Wenn ein kristallines Vorlagenmaterial verwendet wird, liegt das anschließend angewachsene Halbleitermaterial ebenfalls in einer kristallinen Struktur vor, die im wesentlichen denselben Typ und dieselbe Größe von Gitter im Vergleich mit dem Vorlagenmaterial hat. In diesem Fall wird im folgenden ein entsprechender Abscheidungsvorgang als epitaxialer Wachstumsvorgang bezeichnet, wobei der Begriff gitterangepasst somit der Tatsache entsprechen kann, dass das angewachsene Halbleitermaterial ein Gitter mit einer Gitterkonstanten hat, die um 5% oder weniger in Bezug auf das darunter befindliche Vorlagenmaterial abweicht.
  • Bei einigen Epitaxialwachstumstechniken liegen die atomaren Substanzen, die für andere Halbleiter-Verbundstoffe verwendet werden, normalerweise in Gestalt von metallorganischen Präkursormaterialien vor, die verdampft und in einer Gasumgebung aufgebracht werden. Durch geeignetes Steuern der Vorgangsparameter kann eine kontrollierte Dicke des Halbleiter-Verbundstoffes, der eine gewünschte Materialzusammensetzung hat, mit einer moderaten Wachstumsrate anwachsen. Eine weitere hinlänglich bekannte Epitaxietechnik ist die Molekularstrahlepitaxie (MBE), bei der Moleküle auf die Substratoberfläche unter Hochvakuumbedingungen geleitet werden, wodurch ein Kristallwachstum eines Halbleitermaterials initiiert wird. Durch Steuern der unterschiedlichen Molekülquellen und durch Steuern des Molekularstrahls an sich, können hochkomplexe Halbleiter-Verbundstoffe mit einer Dicke von einigen Atomschichten bis mehreren hundert Nanometern oder mehr ausgebildet werden. Im allgemeinen werden diese epitaxialen Wachstumstechniken für die Herstellung komplexer Halbleitervorrichtungen, beispielsweise insbesondere Solarzellen, verwendet, bei denen zwei oder mehr Halbleiterschichten, die in geeigneter Weise festgelegte Bandlückenenergien haben, in einer Sequenz von Abscheidungsvorgängen ausgebildet werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass insbesondere die Bereitstellung von wenigstens einem Halbleitermaterial mit einer Bandlückenenergie im Bereich von 0,9 bis 1,3 eV in Kombination mit wenigstens einem zusätzlichen Halbleitermaterial, das Bandlückenenergien im Bereich von 2,0 bis 1,5 eV hat, äußerst wirkungsvoll ist, um eine sehr hohe gesamte Umwandlungseffizienz zu erzielen. Beispielsweise wurden Dreifachübergangs-Solarzellen auf der Basis von Galliumarsenid mit einer Gesamteffizienz von mehr als 40% erwähnt, wenn sie konzentrierter Sonnenstrahlung ausgesetzt sind. Derartige hocheffiziente Solarzellen wurden durch Verwendung einer unteren Subzelle mit einer Bandlückenenergie von etwa 1,0 eV hergestellt, wodurch eine effiziente Umwandlung von Strahlung in dem Bereich nahe Infrarot möglich ist. Bei einigen Ansätzen wird ein ternäres galliumbasiertes Halbleitermaterial für die untere Subzelle verwendet, das als nicht gitterangepasste Schicht im Vergleich zu den beiden verbleibenden galliumbasierten Subzellen vorgesehen ist, die eine Bandlückenenergie von 1,4 bzw. 1,9 eV haben. Die Halbleiterschichten wuchsen auf der Basis der metallorganischen CVD (MOCVD) an, bei der eine moderat dicke, abgestufte Pufferschicht zwischen der mittleren Subzelle und der unteren nicht gitterangepassten Hableiterschicht vorgesehen wurde, um die Anzahl von Gitterdefekten zu reduzieren, die normalerweise mit einem nicht gitterangepassten Wachstum eines Halbleitermaterials in Verbindung stehen.
  • Bei anderen Vorgehensweisen hat sich gezeigt, dass eine effektive Bandlückentechnik in dem Bereich von 0,9 bis 1,35 eV dadurch realisiert werden kann, dass Stickstoff in ein galliumbasiertes Halbleitermaterial, wie etwa GaInNAs und GaLNAsSb, eingebunden wird, wobei auch eine gitterangepasste Konfiguration in Bezug auf andere galliumbasierte Halbleiter-Verbundstoffe erreicht werden kann. Zu diesem Zweck ist jedoch eine präzise Steuerung der Stickstoffgehalte in dem Halbleiter-Verbundstoff erforderlich, um eine gitterangepasste Konfiguration und eine gewünschte Bandlückenenergie zu kombinieren. Bei aufwendigen Molekularstrahl-Epitaxietechniken werden normalerweise vorgespannte Ablenkplatten verwendet, um in geeigneter Weise die Stickstoffgehalte bei der Abscheidung des Halbleitermaterials zu steuern. Auf der Basis dieses Konzeptes wurden geeignete Halbleiterstapel durch MBE ausgebildet, um eine Solarzelle hoher Effizienz bereitzustellen, wenn diese konzentrierter Sonnenstrahlung ausgesetzt wird.
  • Wenngleich durch MBE hergestellte Halbleiterschichtenstapel für Solarzellenanwendungen für die hohe Effizienz sorgen, sind die gesamten Produktionskosten extrem hoch und ist die Prozessstabilität bei Massenherstellungstechniken wenigstens hoch fraglich, wenn MPE-Verfahren angewendet werden. Andererseits ist eine präzise Steuerung des Stickstoffgehaltes in den galliumbasierten Halbleiterschichten bei MOCVD-Techniken schwer zu erreichen, wodurch das Konzept der Verwendung abgeschwächter stickstoff-galliumbasierter Halbleiterschichten für die Ausbildung aufwendiger Halbleitervorrichtung, wie etwa Solarzellen mit erhöhter Effizienz, insbesondere deswegen unattraktiv wird, weil entsprechende MBE-Bearbeitungswerkzeuge eine intensivere Wartung erfordern und im allgemeinen beispielsweise im Vergleich zu MOCVD-Beabreitungswerkzeugen eine verminderte Verfügbarkeit aufweisen. Herkömmliche Ansätze für die Bereitstellung geringer Bandlückenenergien auf der Basis von nicht gitterangepassten, galliumbasierten Halbleiterschichten erfordern andererseits aufwendige MOCVD-Vorgänge, da beispielsweise geeignete Pufferschichten erforderlich sind, die eine sehr komplexe Vorgangssteuerung verlangen, um das abgestufte Halbleitermaterial mit der erforderlichen Dicke bereitzustellen. Somit müssen in diesem Fall moderat lange Vorgangszeiten und daher erhöhte Produktionskosten bewältigt werden.
  • Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Herstellungstechniken und Halbleitervorrichtungen anzugeben, bei denen mehrere pn-Übergänge, d. h. Halbleiterschichten mit entsprechenden pn-Übergänge, die in diesen ausgebildet sind, auf der Basis eines Verbundstoff-Halbleitermaterials, wie etwa Galliumarsenid, insbesondere für Solarzellenanwendungen bereitgestellt werden können, während die Auswirkungen wenigstens eines der Probleme, die oben beschrieben sind, vermieden oder wenigstens verringert werden.
  • Im allgemeinen wendet sich die vorliegende Erfindung dem oben genannten Ziel zu, indem sie Halbleitervorrichtungen und insbesondere Solarzellen sowie Herstellungstechniken angibt, bei denen kritische Halbleiterschichten und somit pn-Übergänge der Hableitervorrichtung auf der Basis von MBE-Techniken ausgebildet werden können, indem beispielsweise ein stickstoffhaltiges Verbundstoff-Halbleitermaterial in einer gitterangepassten Art und Weise ausgebildet wird, während andere Halbleiter-Verbundstoffe auf der Basis von CVD-Techniken ausgebildet werden, wodurch zur Gesamtprozessstabilität und Effizienz beigetragen wird.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Vielzahl von pn-Übergänge in einer Halbleitervorrichtung angegeben. Das Verfahren umfasst das Ausführen eines chemischen Dampfabscheidungsvorgangs, um so eine erste kristalline Halbleiterschicht auszubilden, die einen ersten pn-Übergang der Halbleitervorrichtung umfasst. Das Verfahren umfasst weiterhin das Ausführen eines Molekularstrahl-Epitaxievorgangs, um so ein abgeschwächtes Stickstoffhalbleitermaterial als eine zweite kristalline Halbleiterschicht auszubilden, die einen zweiten pn-Übergang der Halbleitervorrichtung umfasst.
  • Wie es oben erläutert wurde, ist die Molekularionenstrahlepitaxie eine geeignete Epitaxietechnik für die Bereitstellung von stickstoffhaltigen Halbleiter-Verbundstoffen, so dass vorteilhaft die Stickstoffgehalte zuverlässig und präzise gesteuert werden können, wodurch eine präzise Einstellung der Bandlückenenergie ermöglicht ist, während gleichzeitig die Herstellung von gitterangepassten Verbundstoff-Halbleitermaterialien möglich ist.
  • In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin die Ausbildung wenigstens eines weiteren kristallinen Halbleitermaterials durch Ausführen wenigstens eines weiteren chemischen Dampfabscheidungsvorgangs, wobei die wenigstens eine weitere kristalline Halbleiterschicht einen weiteren pn-Übergang umfasst. Somit ist eine Vielzahl von pn-Übergängen in der Halbleitervorrichtung vorgesehen, wobei der Großteil der Halbleiterschichten auf der Basis von CVD-Techniken ausgebildet wird, wodurch man eine bessere Verfahrenseinheitlichkeit und einen besseren Durchsatz bei der Ausbildung der Halbleiter-Verbundstoffe in einer gitterangepassten Art und Weise erhält.
  • In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin das Bereitstellen eines Substrates und das Ausbilden der ersten und der zweiten kristallinen Halbleiterschicht über diesem Substrat. Bei dieser Ausführungsform wird dasselbe Substratmaterial verwendet, um nacheinander den CVD-Vorgang und den MBE-Vorgang auszuführen, wodurch zusätzliche Verfahrenstechniken vermieden werden, um Halbleiterschichten zu kombinieren, die auf der Basis unterschiedlicher Substrate hergestellt werden können.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform wird jede Halbleiterschicht über dem Substrat ausgebildet. Demzufolge wird eine Vorgangsreihenfolge angewandt, bei der ein beliebiger Halbleiter-Verbundstoff der Vorrichtung in sequentieller Art und Weise über demselben Substrat ausgebildet wird, wodurch für eine verminderte Gesamtdicke des resultierenden Stapels von Halbleiterschichten gesorgt ist, da beliebige Zwischenmaterialschichten mit einer hinlänglich kontrollierten und verminderten Dicke beispielsweise im Vergleich zu Substrat-Bonding-Techniken und dergleichen vorgesehen werden können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden die erste und die zweite Halbleiterschicht als Teile einer Stapelschichtkonfiguration ausgebildet. Auf diese Weise werden besonders hocheffiziente Halbleitervorrichtungen, wie etwa Solarzellen, bereitgestellt, da die Halbleiterschichten geeignet angepasster Bandlückenenergien in einer Stapelschichtkonfiguration bereitgestellt werden können, um so einen hohen Gesamtgrad von Strahlungsabsorption und somit eine erhöhte Umwandlungseffizienz zu erhalten, während eine effiziente Reihenverbindung der unterschiedlichen pn-Übergänge ermöglicht wird. Weiterhin können die unterschiedlichen Subzellen der Schichtstapelkonfiguration in geeigneter Weise zueinander angepasst werden, um im wesentlichen denselben Strom zu erzeugen, wenn auf eine externe optische Strahlung reagiert wird, wodurch auch eine bessere Gesamteffizienz erreicht wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erste Halbleiterschicht vor dem Ausbilden der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet. In diesem Fall können die erste und die zweite Halbleiterschicht nacheinander ausgebildet werden, wobei jedoch der MBE-Vorgang ausgeführt wird, nachdem die erste Halbleiterschicht auf der Basis einer CVD-Technik bereitgestellt wurde, so dass nachteilige Effekte, wie etwa Stickstoffdiffusion und dergleichen, im wesentlichen vermieden werden können, da beispielsweise die hohen Temperaturanforderungen des CVD-Vorgangs den anschließend abgeschiedenen abgeschwächten Stickstoffhalbleiter-Verbundstoff nicht beeinträchtigen können. In einigen beispielhaften Ausführungsformen können beliebige zusätzliche Halbleiter-Verbundstoffe, die auf der Basis einer CVD-Technik erzeugt werden müssen, auf einem separaten Substrat ausgebildet werden und mit dem abgeschwächten Stickstoffhalbleiter-Verbundstoff durch Substrat-Bonden und dergleichen gebondet werden, sofern es als ungeeignet erachtet ist, dass der stickstoffhaltige Halbleiter-Verbundstoff der CVD-Atmosphäre ausgesetzt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin das Bereitstellen eines ersten Substrates und eines zweiten Substrates, das Ausbilden der ersten Halbleiterschicht über dem ersten Substrat und der zweiten Halbleiterschicht über dem zweiten Substrat sowie das Bonden des ersten und des zweiten Substrates. Demzufolge kann durch Bereitstellen separater Substrate für die erste und die zweite Halbleiterschicht insbesondere eine beliebige negative Auswirkung, wie etwa die Wirkung erhöhter Temperatur auf den stickstoffhaltigen Halbleiter-Verbundstoff im wesentlichen vermieden werden. Weiterhin können geeignete Substratmaterialien, wie etwa Galliumarsenid, Germanium oder sogar speziell entwickelte Substrate, wie etwa Germanium auf Saphir oder GaAs auf Saphir und dergleichen, wirkungsvoll bei dem CVD-Vorgang und dem MBE-Vorgang verwendet werden, wodurch eine Flexibilität des gesamten Vorgangs gegeben ist. Durch Bereitstellen unterschiedlicher Substrate kann darüber hinaus ein bestimmter Grad einer parallelen Verarbeitung in dem gesamten Prozessablauf angewendet werden, was bei der Verbesserung des Gesamtdurchsatzes und dem allgemeinen Erzielen einer erhöhten Flexibilität und somit einer Effizienz bei der Planung des gesamten Prozessablaufes in einer bestimmten Herstellungsumgebung vorteilhaft sein kann.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform werden eine oder mehrere wenigstens einer weiteren Halbleiterschicht über dem zweiten Substrat vor dem Ausbilden der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet. In dieser Ausführungsform kann eine ”Mischung” aus serieller und paralleler Verarbeitung bei der Ausbildung einer Vielzahl von Halbleiter-Verbundstoffen eingerichtet sein, wobei trotzdem nachteilige Auswirkungen der CVD-Vorgänge auf den stickstoffhaltigen Halbleiter-Verbundstoff im wesentlichen vermieden werden können. Das heißt, typischerweise kann die CVD-Vorgangsatmosphäre einen negativen Einfluss auf den zuvor ausgebildeten stickstoffhaltigen Halbleiter-Verbundstoff beispielsweise hinsichtlich der Stickstoffdiffusion und dergleichen haben, während andererseits der MBE-Vorgang auf der Basis eines beliebigen zuvor durch CVD abgeschiedenen Halbleiter-Verbundstoffes im wesentlichen ohne negative Auswirkungen ausgeführt werden kann. Demzufolge kann eine Vielzahl von CVD-Schichten über dem ersten und dem zweiten Substrat auf der Basis einer Vorgehensweise vorgesehen werden, wodurch die Ausbildung des MBE-Halbleiter-Verbundstoffes als ein ”letztes” epitaxial angewachsenes Halbleitermaterial ermöglicht wird, um eine ungewollte Interaktion mit einer CVD-Vorgangsatmosphäre zu vermeiden. Anschließend können die unterschiedlichen Halbleiterschichten, die über dem ersten und dem zweiten Substrat vorgesehen sind, durch eine beliebige geeignete Technik, wie etwa Substrat-Bonden und dergleichen, vorgesehen werden.
  • In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin das Bereitstellen eines weiteren Substrates und das Ausbilden wenigstens einer der wenigstens einen weiteren Halbleiterschicht über dem weiteren Substrat. Das heißt, wenn eine Vielzahl von Halbleiter-Verbundstoffen vorzusehen ist, können drei oder mehr unterschiedliche Substrate verwendet werden, um die gesamte Flexibilität beim Kombinieren der unterschiedlichen Schichten zu verbessern, während gleichzeitig ein hoher Grad von Parallelität des Fertigungsablaufes sichergestellt wird, wobei negative Auswirkungen der CVD-Vorgänge und des MBE-Vorgangs vermieden werden können. In beispielhaften Ausführungsformen kann der abgeschwächte Stickstoffhalbleiter-Verbundstoff beispielsweise auf einem dedizierten Substrat vorgesehen sein, um die Abscheidung eines CVD-Materials vor und nach dem MBE-Vorgang zu vermeiden. In diesem Fall kann eine maximale ”Entkopplung” des MBE-Vorgangs von beliebigen CVD-bezogenen Vorgangstechniken erreicht werden. Darüber hinaus kann man einen hohen Flexibilitätsgrad bei der abschließenden Zusammensetzung des resultierenden Schichtenstapels erreichen, wobei der MBE-Halbleiter-Verbundstoff auf einem beliebigen geeigneten Höhenniveau innerhalb des gesamten Schichtenstapels angeordnet werden kann, während trotzdem eine ungewollte Interaktion mit CVD-Vorgangsatmosphären vermieden wird, wie es zuvor beschrieben wurde.
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform werden die erste und zweite Halbleiterschicht als III–V-Halbleiter-Verbundstoffe ausgebildet. Somit können, wie zuvor beschrieben, diese Halbleiterschichten wirkungsvoll in einer Solarzelle verwendet werden, um in geeigneter Weise eine Vielzahl unterschiedlicher Bandlückenenergien bereitzustellen und so die Gesamteffizienz der Solarzelle zu verbessern. Darüber hinaus können drei oder mehr Halbleiter-Verbundstoffe in Gestalt von III–V-Materialien vorgesehen sein, wobei der stickstoffabgeschwächte Halbleiter-Verbundstoff die Erzeugung einer Bandlückenenergie von etwa 0,9 bis 1,35 eV ermöglichen kann, während zudem eine gitterangepasste Konfiguration eines beliebigen der Halbleiter-Verbundstoffe erreicht wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Halbleitervorrichtung angegeben, die eine erste Halbleiterschicht umfasst, die über einen ersten pn-Übergang verfügt, der über einem Substrat ausgebildet ist. Die Halbleitervorrichtung umfasst weiterhin eine zweite Halbleiterschicht, die einen zweiten pn-Übergang beinhaltet, der über der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist, wobei die zweite Halbleiterschicht einen abgeschwächten Stickstoff-III–V-Halbleiter-Verbundstoff umfasst. Zudem verfügt die Halbleitervorrichtung über eine dritte Halbleiterschicht, die einen dritten pn-Übergang aufweist, der über dem Substrat ausgebildet ist, wobei die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht als gitterangepasste Schichten vorgesehen sind.
  • Wie es oben erläutert wurde, sind die Halbleitermaterialien als gitterangepasste Verbundstoffe vorgesehen, die einen stickstoffhaltigen III–V-Halbleiter-Verbundstoff umfassen, wodurch eine wirkungsvolle Einstellung von Bandlückenenergien selbst in einem Bereich unter 1,3 eV auf der Basis des stickstoffhaltigen Verbundstoffes möglich ist, während im wesentlichen der Umfang von Gitterdefekten verringert werden kann.
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht ohne ein zwischenliegendes Spannungspuffermaterial vorgesehen, wodurch eine sehr kompakte Stapelkonfiguration sichergestellt ist, die auf der Basis einer verminderten Gesamtvorgangszeit im Vergleich zu herkömmlichen Halbleitervorrichtungen bereitgestellt werden kann, bei denen normalerweise Halbleitermaterialien mit reduzierter Bandlückenenergie eine nicht gitterangepasste Konfiguration erfordern können. Somit ist bei diesen herkömmlichen Vorrichtungen normalerweise eine Spannungspufferschicht geeigneter Dicke erforderlich, um die gesamten Gitterdefekte zu verringern.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Halbleitervorrichtung weiterhin wenigstens eine weitere gitterangepasste Halbleiterschicht, die über der dritten Halbleiterschicht ausgebildet ist. Somit können selbst sehr aufwendige Halbleitervorrichtungen mit vier oder mehr pn-Übergängen bereitgestellt werden, wobei jede der Halbleiterschichten als gitterangepasstes Halbleitermaterial hergestellt wird und auch in diesem Fall zwischenliegende Spannungspufferschichten vermieden werden können, indem die oben beschriebenen Vorgangstechniken angewendet werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Halbleitervorrichtung eine Solarzelle. Somit kann, wie es oben beschrieben wurde, eine geeignete Bandlückentechnik angewendet werden, um die gesamte Umwandlungseffizienz zu erhöhen, indem in geeigneter Weise das Spektrum der Solarstrahlung insbesondere mit Hilfe eines stickstoffhaltigen Halbleiter-Verbundstoffes abgedeckt wird. Auf diese Weise können insbesondere Solarzellen für konzentrierte Solarstrahlung auf der Basis einer hocheffizienten Gesamtstapelkonfiguration ausgebildet werden, wobei eine verbesserte Prozessstabilität und Effizienz mit Hilfe der oben beschriebenen Vorgangstechniken erzielt werden können.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Ziel mit einem Verfahren zum Ausbilden einer Solarzelle erreicht. Das Verfahren umfasst das Ausbilden einer ersten Halbleiterschicht über einem Substrat der Solarzelle durch Ausführen einer ersten Vorgangssequenz, die einen Molekularstrahl-Epitaxievorgang umfasst. Das Verfahren umfasst weiterhin die Ausbildung einer zweiten Halbleiterschicht über dem Substrat durch Ausführen einer zweiten Vorgangssequenz, die einen chemischen Dampfabscheidungsvorgang umfasst, wobei die erste und die zweite Halbleierschicht gitterangepasst sind.
  • Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Solarzelle auf der Basis einer hybriden Vorgehensweise hergestellt, bei der CVD-Techniken und eine Molekularstrahlepitaxie angewendet werden, um wenigstens zwei unterschiedliche Halbleiterschichten bereitzustellen. Wie es oben erläutert wurde, wird vorzugsweise die erste Halbleiterschicht auf der Basis eines stickstoffhaltigen Halbleiter-Verbundstoffes ausgebildet, der wirkungsvoll auf der Basis von MBE-Techniken ausgebildet werden kann, um ein gewünschte Bandlückenenergie ohne das Erfordernis aufwendiger Spannungspufferschichten zu erzeugen, während trotzdem für eine verminderte Anzahl von Gitterdefekten infolge der gitterangepassten Konfiguration gesorgt ist.
  • In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform beinhaltet wenigstens eine der ersten und der zweiten Vorgangssequenz das Bereitstellen eines entsprechenden Zusatzsubstrates, um so eine entsprechende Halbleiterschicht über dem jeweiligen Zusatzsubstrat auszubilden und das jeweilige Zusatzsubstrat mit dem Substrat zu bonden. Demzufolge können bei dieser Vorgehensweise die erste und die zweite Halbleiterschicht auf der Basis unterschiedlicher Substrate ausgebildet werden, wodurch für einen hohen Grad an Flexibilität bei der Organisation und Planung des gesamten Vorgangsablaufes gesorgt ist, während gleichzeitig ein Eingreifen zwischen zwei unterschiedlichen Vorgangstechniken vermindert wird. Andererseits kann man jede beliebige gewünschte Reihenfolge der Halbleiterschichten erhalten, indem man die unterschiedlichen Substratmaterialien oder Halbleiterschichten in geeigneter Weise bondet. In einigen Fällen können die Halbleiterschichten und beliebige zusätzliche Materialien über dem Substrat in einer geeigneten Reihenfolge aufgebracht werden, um so eine ”umgekehrte” Konfiguration zu erstellen, die sich für eine anschließende Bonding-Sequenz eignet, um so das Halbleitermaterial direkt an einem Schichten- oder Substratmaterial anzubringen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erste Halbleiterschicht derart ausgebildet, dass sie eine Bandlückenenergie im Bereich von 0,9 eV bis 1,3 eV hat. Somit wird die erste Halbleiterschicht in geeigneter Weise in Bezug auf ihre Bandlückenenergie gewählt, um für eine insgesamt bessere Umwandlungseffizienz insbesondere dann zu sorgen, wenn eine bessere kristalline Qualität erreicht wird. Weiterhin ermöglicht die Vorgehensweise eine verminderte Gesamtablaufszeit und eine bessere Flexibilität bei der Bereitstellung einer Vielzahl von Halbleiterschichten geeigneter Bandlückenenergien für die Solarzellenanwendung, wodurch zur Leistungsfähigkeit von Solarzellen beigetragen wird, die auf der Basis von III–V-Halbleiter-Verbundstoffen ausgebildet werden.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen und weitere spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
  • 1a zeigt schematisch eine Ablaufsumgebung, die ein CVD-Bearbeitungswerkzeug, das für das epitaxiale Wachstum von Halbleitermaterialien auf der Basis von MOCVD verwendet wird, und ein Molekularstrahlepitaxie-Bearbeitungswerkzeug darstellt, das zum Ausbilden eines gitterangepassten Halbleiter-Verbundstoffes, wie etwa eines abgeschwächten Stickstoff-III–V-Halbleiter-Verbundstoffes, verwendet wird.
  • 1b zeigt schematisch unterschiedliche Schritte einer Fertigungssequenz, bei der die Umgebung von 1a verwendet wird, um eine Vielzahl von Halbleiter-Verbundstoffen in einer gestapelten Konfiguration über einem gemeinsamen Substrat gemäß beispielhafter Ausführungsformen bereitzustellen.
  • 2 veranschaulicht schematisch einen Vorgangsablauf gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen, bei denen CVD-Epitaxievorgänge und MBE-Vorgänge auf der Basis eines gemeinsamen Substrates ausgeführt werden, wobei weiterhin ungewollte negative Auswirkungen des CVD-Vorangs auf den MBE-Vorgang vermieden werden, wobei zusätzliche Halbleiter-Verbundstoffe über einem separaten Substrat auf der Basis von CVD-Techniken ausgebildet werden können.
  • 3 zeigt schematisch einen Vorgangsablauf, bei dem Halbleiter-Verbundstoffe auf der Basis von zwei oder mehr Substraten ausgebildet werden, wobei die MBE-Schicht auf der Basis eines separaten Substrates gemäß beispielhafter Ausführungsformen verarbeitet wird, und
  • 4 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung, wie etwa einer Solarzelle, die drei oder mehr Halbleiter-Verbundstoffe in einer gestapelten Konfiguration und in einer gitterangepassten Struktur mit Hilfe der oben beschriebenen Verfahrenstechniken umfasst, gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 1a zeigt schematisch eine Fertigungsumgebung 100, die sich für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen, wie etwa Solarzellen und dergleichen, eignet. Die Umgebung 100 umfasst zusätzlich zu beliebigen anderen Bearbeitungswerkzeugen (nicht gezeigt) wenigstens ein CVD-Werkzeug 110, das in geeigneter Weise eingerichtet ist, um eine epitaxiale Abscheidung von Halbleitermaterialien, wie etwa III–V-Halbleiter-Verbundstoffen, II–VI-Halbleiter-Verbundstoffen und dergleichen, zu ermöglichen. Wie es oben erläutert wurde, kann typischerweise, wenn ein kristallines Halbleiter-Verbundstoffmaterial ausgebildet wird, der Präkursor in Gestalt von metallorganischen Präkursormaterialien bereitgestellt sein, wobei geeignete Vorgangsparameter derart gewählt sind, dass eine gewünschte gasförmige Umgebung in den Werkzeugen 110 eingerichtet wird, wodurch das epitaxiale Wachstum eines Halbleitermaterials auf einem geeigneten Vorlagenmaterial oder Substrat ermöglicht ist.
  • Darüber hinaus umfasst die Fertigungsumgebung 100 weiterhin wenigstens ein Bearbeitungswerkzeug 130, das sich zum Ausführen eines Molekularstrahl-Epitaxievorgangs eignet, wie es oben beschrieben ist. Insbesondere kann die erforderliche Hochvakuumumgebung in dem Bearbeitungswerkzeug 130 eingerichtet werden, während, wie ebenfalls zuvor erläutert, zusätzliche Komponenten vorgesehen sein können, um so eine präzise Steuerung der unterschiedlichen atomaren Substanzen zu ermöglichen, die in einem betreffenden Halbleiter-Verbundstoff enthalten sein sollen. Insbesondere ist das Werkzeug 130 in geeigneter Weise dazu eingerichtet, den Einschluss einer Stickstoffsubstanz in einen Halbleiter-Verbundstoff beispielsweise auf der Basis vorgespannter Ablenkplatten und dergleichen zu steuern, wodurch das epitaxiale Wachstum abgeschwächter Stickstoffhalbleiter-Verbundstoffe ermöglicht wird, von denen bekannt ist, dass sie ein gitterangepasstes Wachstum auf Galliumarsenidsubstraten ermöglichen, und die für eine Bandlückenenergie im Bereich von 0,9 bis 1,35 eV sorgen.
  • Weiterhin sind bei einigen beispielhaften Ausführungsformen die Bearbeitungswerkzeuge 110 und 130, die auf der Basis deutlich unterschiedlicher Druckzustände zu betreiben sind, durch einen Transportmechanismus 120 wirkungsmäßig verbunden, der den Austausch von Substraten ermöglicht, ohne dass diese ungewollt der Umgebungsatmosphäre der Fertigungsumgebung 100 ausgesetzt werden. Der Transportmechanismus 120 kann beispielsweise in einem Gruppenwerkzeug ausgeführt sein, wodurch die erforderlichen Transportaktivitäten vermindert werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Bearbeitungswerkzeuge 110, 130 separate Bearbeitungswerkzeuge repräsentieren können, bei denen der Transport von Substraten auf der Basis des Mechanismus' 120 eingerichtet sein kann, der manuelle oder automatisierte Transportsysteme auf der Basis geeigneter Transportbehälter umfasst.
  • 1b zeigt schematisch eine Herstellungsvorgangssequenz, bei der eine Vielzahl von Halbleiterschichten, die pn-Übergänge umfassen, in einer Schichtstapelkonfiguration ausgebildet werden, wobei wenigstens ein Großteil der Halbleiterschichten als Halbleiter-Verbundstoffe vorgesehen sind, die in geeigneter Weise gewählte Bandlückenenergien haben und eine gitterangepasste Konfiguration aufweisen. Zu diesem Zweck kann die Fertigungsumgebung 100 aus 1a derart verwendet werden, dass eine Halbleitervorrichtung 150, wie etwa eine Solarzelle, durch Aufbringen von zwei oder mehr Halbleiterschichten über einem gemeinsamen Substrat 151 ausgebildet wird. In der dargestellten Ausführungsform wird bei einem Schritt S1 das CVD-Bearbeitungswerkzeug 110 verwendet, um einen epitaxialen Abscheidungsvorgang 111 auszuführen und so eine Halbleiterschicht 152 über dem Substrat 151 epitaxial anwachsen zu lassen, das in Gestalt eines Germaniumsubstrates oder dergleichen bereitgestellt sein kann. Wie es oben erläutert wurde, kann die Halbleiterschicht 152 in Gestalt eines galliumarsenidbasierten Halbleitermaterials oder eines germaniumbasierten Halbleitermaterials, das einen pn-Übergang (nicht gezeigt) umfasst, bereitgestellt werden, der typischerweise während des Abscheidungsvorgangs 111 durch Einleiten geeigneter p-Typ- und n-Typ-Dotierstoffe ausgebildet wird, wie es nach dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist. Zudem wird, wie es oben erläutert wurde, die Halbleiterschicht 152 in einer gitterangepassten Konfiguration bereitgestellt, d. h. spezielle Spannungspufferschichten zwischen dem Material 152 und dem Substrat 151 sind nicht erforderlich. Der Abscheidungsvorgang 111 kann weiterhin die Abscheidung einer Zwischenschicht 153 umfassen, die in Gestalt einer Tunnelverbindungsschicht bereitgestellt werden kann, um so für eine optische und elektrische Verbindung zu einer weiteren Halbleiterschicht zu sorgen, die über dem Substrat 151 in einer späteren Fertigungsphase ausgebildet werden soll.
  • In Schritt S2 wird die Vorrichtung 150 einer Transportaktivität 121 beispielsweise auf der Basis des Transportmechanismus' 120 von 1a möglicherweise ohne das Erfordernis zusätzlicher Transportbehälter und dergleichen unterzogen, wenn die Umgebung 100 in Gestalt eines Gruppenwerkzeugs bereitgestellt ist.
  • In Schritt S3 kann die Vorrichtung 150 in dem Bearbeitungswerkzeug oder den Bearbeitungswerkzeugen 130 bearbeitet werden, um ein Halbleitermaterial auf der Basis eines MPE-Vorgangs 131 abzuscheiden, bei dem in bevorzugten Ausführungsformen ein stickstoffhaltiger Halbleiter-Verbundstoff 154 eptitaxial auf der zuvor abgeschiedenen Schicht 153 anwächst. Wie es oben erläutert wurde, sind die Vorgangsparameter und die Hardware-Konfiguration des Werkzeuges 130 derart eingerichtet, dass ein präzise definierter Bruchteil von Stickstoff in die Halbleiterschicht 154 eingeschlossen wird, die zusätzlich Gallium, Arsen und Indium (GaInNAs) möglicherweise in Kombination mit Antimon (Sb) enthalten kann. Somit kann die Schicht 154 in gitterangepasster Art und Weise mit einer gewünschten Bandlückenenergie abgeschieden werden, die vorzugsweise auf den Bereich von 0,9 bis 1,35 eV eingestellt ist. Zusätzlich kann eine weitere Zwischen- oder Übergangsschicht 155 auf der Schicht 154 während des epitaxialen Wachstumsvorgangs 131 ausgebildet werden, um so eine optische und elektrische Verbindung für wenigstens eine weitere Halbleiterschicht bereitzustellen, die in der Halbleitervorrichtung 150 auszubilden ist. Bei der Vorgehensweise, die in 1b gezeigt ist, können die Schichten 154 und 155 lediglich die Halbleitermaterialien repräsentieren, die auf der Basis eines MBE-Wachstumsvorgangs bereitzustellen sind, während darauf hingewiesen wird, dass in anderen Fällen wenigstens eine weitere Halbleiterschicht auf der Basis der Molekularstrahlepitaxie anwachsen kann.
  • In Schritt S4 wird die Vorrichtung 150 erneut einer Transportaktivität 122 beispielsweise mit Hilfe des Mechanismus' 120 unterzogen, um die Vorrichtung 150 in eine Bearbeitungsumgebung zum Abscheiden wenigstens einer weiteren Halbleiterschicht auf der Basis von CVD-Techniken einzuleiten.
  • In Schritt S5 wird die Vorrichtung 150 einer weiteren CVD-Abscheidungsatmosphäre 112, die beispielsweise in dem Werkzeug 110 oder einem beliebigen anderen CVD-Bearbeitungswerkzeug eingerichtet ist, ausgesetzt, um wenigstens einen weiteren Halbleiter-Verbundstoff 156 auf der zuvor abgeschiedenen Schicht 155 auszubilden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Schicht 156 in Gestalt eines Galliumarsenid-Halbleitermaterials, möglicherweise gefolgt von einem weiteren Halbleiter-Verbundstoff, wie etwa InGaP, bereitgestellt werden, sofern ein weiteres optisch aktives Halbleitermaterial erforderlich ist. Anschließend kann eine weitere Übergangsschicht während des Abscheidungsvorgangs 112 bereitgestellt werden. In diesem Fall werden drei oder mehr Halbleiterschichten einer geeigneten Bandlückenenergie in der Vorrichtung 150 auf der Basis der beiden CVD-Abscheidungsvorgänge 111 und 112 bereitgestellt, während der optisch aktive Bereich 154 auf der Basis der Molekularstrahlepitaxie bereitgestellt wird, um einen gitterangepassten stickstoffhaltigen Halbleiter-Verbundstoff bereitzustellen.
  • Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine beliebige Zahl von Halbleiter-Verbundstoffen in einer gestapelten Konfiguration durch Verwendung der beiden unterschiedlichen Techniken bereitgestellt werden kann, bei denen die Reihenfolge der Schichten in Übereinstimmung mit den Bandlückenenergien gewählt werden kann, die erforderlich sind, um eine optimierte absorptions- und Umwandlungseffizienz zu erhalten.
  • Unter Bezugnahme auf 2 und 3 werden nun weiteren beispielhafte Ausführungsformen detaillierter beschrieben, bei denen eine bessere Flexibilität bei der Gestaltung des Gesamtablaufes insbesondere dann erreicht wird, wenn beispielsweise die weitere Abscheidung durch CVD-Techniken auf dem zuvor epitaxial ausgebildeten Halbleiter-Verbundstoff, der durch Molekularstrahlepitaxie erzeugt wird, beispielsweise infolge eines bestimmten Grades von Stickstoffdiffusion und dergleichen als ungeeignet erachtet wird.
  • 2 zeigt schematisch eine Fertigungsumgebung 200, die wenigstens ein CVD-Bearbeitungswerkzeug 210, einen Transportmechanismus 220 und wenigstens ein MBE-Bearbeitungswerkzeug 230 umfassen kann. In Bezug auf beliebige Hardware-Konfigurationen der Umgebung 200 können dieselben Kriterien zutreffen, wie sie zuvor unter Bezugnahme auf 1a und die Umgebung 100 beschrieben wurden.
  • In der Umgebung 200 kann eine Bearbeitungssequenz ausgeführt werden, bei der die Abscheidung eines Halbleiter-Verbundstoffes auf einem stickstoffhaltigen Halbleiter-Verbundstoff, der auf der Basis von MBE ausgebildet ist, vermieden wird, um die Wahrscheinlichkeit einer Interaktion der CVD-Abscheidungsatmosphäre mit einem zuvor ausgebildeten Halbleitermaterial zu verringern, das durch MBE anwächst. Zu diesem Zweck kann eine Halbleitervorrichtung 250 ein geeignetes Substrat 251, wie etwa ein Germaniumsubstrat und dergleichen, umfassen, das anschließend in der CVD-Bearbeitungsumgebung 210 bearbeitet wird, um eine erste dotierte Schicht 252, die einen pn-Übergang umfasst, gefolgt von einer weiteren Schicht 253 auszubilden, die für eine optische und elektrische Verbindung zu einer weiteren Halbleiterschicht sorgt, die über dem Substrat 251 auszubilden ist. Zu diesem Zweck wird die Vorrichtung in die MBE-Umgebung 230 beispielsweise mit Hilfe des Transportmechanismus' 220 transportiert und ein abgeschwächter Stickstoffhalbleiter-Verbundstoff 254 in einer gitterangepassten Gestalt ausgebildet, wie es oben erläutert ist. Weiterhin wird eine geeignete Zwischen- oder Übergangsschicht 255 auf der Basis des MBE-Werkzeuges in der Umgebung 230 ausgebildet, wodurch der erste Abschnitt des erforderlichen Halbleiterschichtenstapels in der Vorrichtung 250 vervollständigt ist. Das heißt, bei dieser Ausführungsform werden keine zusätzlichen Halbleitermaterialien durch CVD-Techniken ausgebildet, wodurch vermieden wird, dass die durch MBE angewachsenen Halbleitermaterialien einer CVD-Abscheidungsatmosphäre ausgesetzt werden.
  • Weiterhin kann zeitgleich oder zu einer beliebigen geeigneten Phase des gesamten Herstellungsvorgangs eine zweite Halbleitervorrichtung 260, die ein geeignetes Substrat 261, wie etwa ein Galliumarsensubstrat, umfasst, in der CVD-Abscheidungsatmosphäre 210 bearbeitet werden, um ein gitterangepasstes dotiertes Halbleitermaterial 262, das darauf einen pn-Übergang umfasst, wie etwa eine Galliumarsenidschicht und dergleichen, auszubilden. Als nächstes kann eine Zwischen- oder Übergangsschicht 263 anwachsen, um eine optische und elektrische Leitfähigkeit für einen weiteren Halbleiter-Verbundstoff bereitzustellen, der über der Schicht 262 auszubilden ist. Somit wächst bei einem weiteren Abscheidungsschritt ein geeignetes Material 264, wie etwa InGaP, in Kombination mit einer abschließenden Kontaktschicht 265, die für die gewünschten optischen und elektrischen Charakteristika sorgt, als abschließende Schicht des gesamten Schichtenstapels an, der noch auszubilden ist.
  • In dieser Phase wird das Substrat 261 in einer weiteren Fertigungsumgebung 240 bearbeitet, um die Dicke des Substrates 261 zu verringern oder allgemein das Substrat 261 zu überarbeiten, um so einen Teil desselben zu erntfernen, sofern beispielsweise ein spezielles bearbeitetes Substrat verwendet wurde. In diesem Fall kann der entfernte Teil des bearbeiteten Substrates wiederverwendet werden, um darauf Halbleiterschichten für eine beliebige weitere Halbleitervorrichtung auszubilden. In ähnlicher Weise wird die Vorrichtung 250 in der Herstellungsumgebung 240 bearbeitet, um so das Substrat 251 in der Dicke zu verringern oder einen Teil desselben zu entfernen, der bei einer weiteren Bearbeitungstechnik wiederverwendet werden kann. Anschließend werden die bearbeiteten Vorrichtungen 260 und 250 in einer Herstellungsumgebung 241 kombiniert, wodurch die vervollständigte Vorrichtung 250 ausgebildet wird, die eine Stapelschichtkonfiguration umfasst, die die Schichten 262 bis 265 über dem Substrat 261 und die Schichten 252 bis 255 beinhaltet, die über dem Substrat 251 auf der Basis einer Kombination von CVD-Abscheidungstechniken und MBE-Abscheidungstechniken ausgebildet werden, wie es oben beschrieben ist. Wie gezeigt, kann beispielsweise bei der Vorrichtung 260 das zweite Substrat als transparentes und leitfähiges Material, unmittelbar gefolgt von den Halbleiterschichten 262, ..., 265 dienen, die ein dotiertes Halbleitermaterial repräsentieren können, um einen pn-Übergang in Kombination mit einem zwischenliegenden Halbleitermaterial, gefolgt von einer GaP-Schicht, wie es beispielsweise auch oben unter Bezugnahme auf 1b beschrieben ist, gefolgt von der abschließenden Kontaktschicht 265 bereitzustellen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Halbleitermaterialien, die durch CVD-Techniken über dem Substrat 261 ausgebildet werden, somit in einer Sequenz ausgebildet werden können, die das Bonden der Vorrichtung 260 auf der Basis des Substrates 261 gestattet, während in anderen Fällen eine umgekehrte Konfiguration vorgesehen sein kann, bei der die Vorrichtung umgedreht an ein Substrat oder eine Schicht der anderen Vorrichtung gebondet werden kann, während der verbleibende Teil des Substrates 261 beispielsweise in der Bearbeitungsumgebung 240 entfernt werden kann. Das Entfernen eines Teils des Substrates 261 kann mit Hilfe hinlänglich bekannter Smartcut-Techniken bewerkstelligt werden, wodurch für eine verbesserte gesamte Bearbeitungseffizienz infolge der Wiederverwendbarkeit des entfernten Substratteils gesorgt ist.
  • Demzufolge können gemäß dieser Ausführungsform drei Halbleiterschichten, die entsprechende pn-Übergänge haben, in Kombination mit der abschließenden InGaP-Schicht auf der Basis einer hybriden Abscheidungsvorgehensweise vorgesehen sein, bei der die Abscheidung eines CVD-Materials über dem stickstoffhaltigen Halbleiter-Verbundstoff, der durch MBE abgeschieden ist, vermieden wird.
  • 3 zeigt schematisch eine Herstellungsumgebung 300, die eine CVD-Bearbeitungsumgebung 310 und eine MBE-Bearbeitungsumgebung 300 umfasst. In dieser Bearbeitungsumgebung 300 wird eine Vorgehensweise angewendet, bei der wenigstens ein Halbleiter-Verbundstoff, der auf der Basis von MBE ausgebildet wird, auf einem dedizierten Substrat vorgesehen wird, ohne dass weitere Halbleitermaterialien auf diesem auf der Basis von CVD-Techniken vorgesehen werden. Weiterhin können wenigstens zwei weitere Halbleitermaterialien über den jeweiligen Substraten auf der Basis von CVD-Techniken ausgebildet werden, wodurch ebenfalls für eine bessere Vorgangsflexibilität und erhöhte Parallelität des gesamten Vorgangsablaufes gesorgt ist. Wie gezeigt, wird ein Substrat 351, wie etwa ein Germaniumsubstrat für einen ersten Abscheidungsvorgang in der Umgebung 310 bereitgestellt, um darauf eine dotierte Halbleiterschicht 352, gefolgt von einer geeigneten Zwischen- oder Übergangsschicht 353, auszubilden. Auf diese Weise wird ein geeigneter erster pn-Übergang in einer gitterangepasste Weise auf der Basis einer CVD-Technik ausgeführt. Weiterhin wird ein zweites Substrat 361, wie etwa ein Galliumarsenidmaterial, in der Umgebung 310 bearbeitet, um ein oder mehrere Halbleitermaterialien bereitzustellen, die entsprechende pn-Übergänge umfassen, die in einer späteren Fertigungsphase in einer gestapelten Konfiguration über einem weiteren Halbleiter-Verbundstoff bereitzustellen sind, der auf der Basis einer MBE-Abscheidungstechnik auszubilden ist.
  • In der dargestellten Ausführungsform wächst eine erste Halbleiterschicht 362 gefolgt von einer Übergangsschicht 363 an. Zudem wird ein weiterer Halbleiter-Verbundstoff, wie etwa InGaP als Schicht 364, gefolgt von einer geeigneten Kontaktschicht, bereitgestellt, die eine letzte Schicht einer gestapelten Konfiguration repräsentieren kann, die auf der Basis von Wafer-Bonding-Techniken in einer späteren Herstellungsphase auszubilden ist. Infolge der Bereitstellung der einzelnen Substrate 351 und 361 können die entsprechenden Teile der Stapelschichtkonfiguration parallel oder sequentiell in Abhängigkeit der Gesamtverfügbarkeit der Bearbeitungswerkzeuge und dergleichen bereitgestellt werden. Demzufolge wird eine verbesserte Planungseffizienz des gesamten Herstellungsvorgangs erzielt.
  • Weiterhin wird ein Substrat 371, wie etwa ein Galliumarsenidmaterial, in der Umgebung 330 bearbeitet, um so darauf einen stickstoffhaltigen Halbleiter-Verbundstoff 372 auszubilden, der die gewünschte Bandlückenenergie und die gitterangepasste Konfiguration aufweist, wie es oben erläutert ist. Zudem wird eine geeignete Zwischen- oder Übergangsschicht 373 über der Schicht 372 angeordnet. Demzufolge kann das Material 372 in Gestalt eines abgeschwächten Stickstoffhalbleiter-Verbundstoffes ohne Beeinträchtigung durch eine CVD-Abscheidungsatmosphäre weder vor der Abscheidung des Materials 372 noch nach der Abscheidung desselben bereitgestellt werden.
  • Die unterschiedlichen Substrate 351, 361 und 371 können in einer entsprechenden Bearbeitungsumgebung 340 bearbeitet werden, um einen Dickenverringerungsvorgang auszuführen oder in geeigneter Weise einen Teil dieser Substrate auf der Basis von Smartcut-Techniken zu entfernen, um eine weitere Wiederverwendung dieser entsprechenden Teile zuzulassen. Anschließend wird in einer weiteren Bearbeitungsumgebung 341 das Substrat 351 mit dem Substrat 371 kombiniert, wodurch eine erste Zwischenhalbleitervorrichtung 350a, die die Schicht 352 als eine erste Halbleiterschicht umfasst, die über einen pn-Übergang verfügt, gefolgt von dem Substrat 371, ausgebildet wird, das als transparentes und leitfähiges Kontaktmaterial dient. Als nächstes wird der stickstoffhaltige Halbleiter-Verbundstoff 372 in Kombination mit der Zwischenschicht 373 vorgesehen. In dieser Phase kann die zwischenliegende Vorrichtung 350A in einer weiteren Fertigungsumgebung 342 bearbeitet werden, um so die Vorrichtung 350a mit dem Substrat 361 zu verbinden, das wenigstens den pn-Übergang in der Schicht 362 in Kombination mit dem weiteren Halbleitermaterial 364 und der Kontaktschicht 365 umfassen kann.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass auch in diesem Fall die Schichten 362 und 364, die über dem gemeinsamen Substrat 361 ausgebildet werden, ebenfalls auf der Basis separater Substrate bereitgestellt werden können, wenn dies im Hinblick auf die Verbesserung der gesamten Effizienz der Fertigungssequenz als geeignete erachtet wird. Weiterhin können die Halbleiterschichten, die über wenigstens einem der Substrate 351, 371, 361 vorgesehen werden, in einer umgekehrten Konfiguration aufgebracht werden, so dass das direkte Bonden einer beliebigen dieser Schichten möglich ist, während nach oder vor dem Bonden ein entsprechender Teil des jeweiligen Substrates oder der jeweiligen Substrate beispielsweise durch Smartcut-Techniken entfernt werden kann.
  • 7 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 450 in Gestalt einer Solarzelle, die wenigstens drei Subzellen 452, 453, 454 mit entsprechenden pn-Übergängen 452p, 453p, 454p umfasst, die darin ausgebildet sind, wobei zudem beliebige geeignete Zwischenschichten oder Übergangsschichten in den unterschiedlichen Subzellen vorgesehen sein können, um effiziente optische und elektrische Zwischenverbindungen einzurichten, wie es ebenfalls oben erläutert wurde. Die Subzellen und die entsprechenden Halbleitermaterialien sind als Stapelschichtkonfiguration über einem geeigneten Substrat 451 vorgesehen, wodurch eine Reihenverbindung der Subzellen 454, 453, 452 ausgebildet ist, um eine Ausgangsleistung bereitzustellen, wenn Sonnenstrahlung 402C auf die Solarzelle 450 gerichtet ist. Das Substrat 451 kann beispielsweise ein Germaniumsubstrat sein, auf dem die Subzelle 452 auf der Basis von MOCVD-Techniken ausgebildet ist, wie es auch zuvor unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben ist. Die Subzelle 453 kann einen Halbleiter-Verbundstoff umfassen, der einen präzise definierten Bruchteil von Stickstoff enthält, um eine spezielle Bandlückenenergie zu erhalten und eine insgesamt gitterangepasste Konfiguration zu ermöglichen. Die Subzelle 454 kann somit kann geeignete gitterangepasste Halbleiter-Verbundstoffe umfassen, die durch MOCVD ausgebildet sind. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine beliebige andere Sequenz von MOCVD-Schichten und MBE-Schichten in Abhängigkeit der speziellen optischen und elektrischen Erfordernisse der Solarzelle 450 ausgeführt sein kann. Wie es oben erläutert wurde, haben die unterschiedlichen Subzellen typischerweise unterschiedliche Bandlückenenergien, um so eine hohe Umwandlungseffizienz für das eintreffende Spektrum der Strahlung 402C zu gestatten. Normalerweise kann die Subzelle 454, die die oberste Zelle der Vorrichtung 450 repräsentiert, die größte Bandlückenenergie haben, während die Subzelle 420 die geringste Bandlückenenergie aufweisen kann. Da die Halbleitermaterialien beliebiger der Subzellen 452, ..., 454 als gitterangepasster Schichtenstapel vorgesehen sind, ist der Umfang von Gitterdefekten vermindert, was wiederum zu einer besseren Umwandlungseffizienz führt. Demzufolge sind wegen der Anwendung der oben beschriebenen hybriden Abscheidungsweise beliebige zwischenliegende Spannungspufferschichten in der Vorrichtung 450 nicht erforderlich, wodurch ebenfalls die gesamte Bearbeitungskomplexität im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen vereinfacht wird, bei denen wenigsten einige Halbleiter-Verbundstoffe auf der Basis einer nicht gitterangepassten Konfiguration vorgesehen sein müssen.
  • Die Solarzelle 450 kann auf der Basis von Bearbeitungstechniken ausgebildet sein, wie es oben unter Bezugnahme auf 1 bis 3 erläutert wurde, d. h. auf der Basis einer hybriden Abscheidungsweise, bei der wenigstens das stickstoffhaltige Halbleiter-Verbundstoffmaterial auf der Basis von MBE ausgebildet wird, während wenigstes zwei Halbleitermaterialien auf der Basis von MOCVD ausgebildet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass eine beliebige geeignete Zahl von Subzellen in der Vorrichtung 450 mit Hilfe der oben beschriebenen Bearbeitungsweise eingesetzt werden kann. Die Solarzelle 450 kann beispielsweise vorteilhaft in Situationen eingesetzt werden, in denen die eintreffende Strahlung 402C als konzentrierte Strahlung vorliegt, wobei eine Konzentrationselement 401 der herkömmlichen Sonnenstrahlung 402 ausgesetzt ist, um die Strahlung mit einer Intensität bereitzustellen, die um das Zwei- bis einige Hundertfache oder sogar mehr erhöht ist.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Ausbilden eine Vielzahl von pn-Übergängen in einer Halbleitervorrichtung (150, 250, 450), wobei das Verfahren umfasst: Ausführen eines chemischen Dampfabscheidungsvorgangs (111, 112), um so eine erste kristalline Halbleiterschicht (152, 452) auszubilden, die einen ersten pn-Übergang (452p) der Halbleitervorrichtung (150, 250, 450) umfasst, und Ausführen eines Molekularstrahl-Epitaxievorgangs (131), um so ein abgeschwächtes Stickstoffhalbleitermaterial (154, 254, 372) als eine zweite kristalline Halbleiterschicht auszubilden, die einen zweiten pn-Übergang (453p) der Halbleitervorrichtung umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Ausbilden wenigstens eines weiteren kristallinen Halbleitermaterials (156, 262, ..., 265, 362, ..., 365, 454) durch Ausführen wenigstens eines weiteren chemischen Dampfabscheidungsvorgangs, wobei die wenigstens eine weitere kristalline Halbleiterschicht einen weiteren pn-Übergang (454p) umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend das Bereitstellen eines Substrates (151) und das Ausbilden der ersten und der zweiten kristallinen Halbleiterschicht über dem Substrat.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem jede Halbleiterschicht (152, ..., 156) über dem Substrat ausgebildet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die erste und die zweite Halbleiterschicht (152, 154) als Teile einer Stapelschichtkonfiguration ausgebildet werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die erste Halbleiterschicht (152) vor dem Ausbilden der zweiten Halbleiterschicht (154) ausgebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, weiterhin umfassend das Bereitstellen eines ersten Substrates (351; 261) und eines zweiten Substrates (371; 251), das Ausbilden der ersten Halbleiterschicht (352; 262) über dem ersten Substrat (351; 261) und des zweiten Halbleiters (372; 254) über dem zweiten Substrat (371; 251) und das Ausbilden einer Stapelschichtkonfiguration durch Ausführen eines Bonding-Vorgangs.
  8. Verfahren nach Anspruch 7 in Kombination mit Anspruch 2, bei dem wenigstens eine der wenigstens einen weiteren Halbleiterschicht (252) über dem zweiten Substrat (251) vor dem Ausbilden der zweiten Halbleiterschicht (254) ausgebildet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 in Kombination mit Anspruch 2, weiterhin umfassend das Bereitstellen eines weiteren Substrates (361) und das Ausbilden wenigstens einer der wenigstens einen weiteren Halbleiterschicht (362, ..., 365) über dem weiteren Substrat (361).
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem wenigstens die zweite Halbleiterschicht als ein III–V-Halbleiter-Verbundstoff ausgebildet wird.
  11. Halbleitervorrichtung (450), umfassend: eine erste Halbleiterschicht (152, 252, 352, 452), die einen ersten pn-Übergang (452p) umfasst, ausgebildet über einem Substrat (151, 251, 351, 451), eine zweite Halbleiterschicht (154, 254, 373, 453), die einen zweiten pn-Übergang (453p) umfasst, ausgebildet über der ersten Halbleiterschicht (152, 252, 352, 452), wobei diese zweite Halbleiterschicht (154, 254, 373, 453) einen abgeschwächten Stickstoff-III–V-Halbleiter-Verbundstoff umfasst, und eine dritte Halbleiterschicht (262, 362, 454), die einen dritten pn-Übergang (454p) umfasst, ausgebildet über dem Substrat (151, 251, 351, 451), wobei die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht als gitterangepasste Halbleiterschichten vorgesehen sind.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, bei der die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht ohne ein zwischenliegendes Spannungspuffermaterial vorgesehen sind.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, weiterhin umfassend wenigstens eine weitere gitterangepasste Halbleiterschicht (156, 264, 364), die über der dritten Halbleiterschicht ausgebildet ist.
  14. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Halbleitervorrichtung eine Solarzelle ist.
  15. Verfahren zum Ausbilden einer Solarzelle, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden einer ersten Halbleiterschicht (154; 254; 372; 453) über einem Substrat (151, 251, 251, 351, 451) der Solarzelle (450) durch Ausführen einer ersten Vorgangssequenz, die einen Molekularstrahl-Epitaxievorgang (131) umfasst, und Ausbilden einer zweiten Halbleiterschicht (152, 156; 252, 262, 264; 352, 362, 364; 452, 454) über dem Substrat durch Ausführen einer zweiten Vorgangssequenz, die einen chemischen Dampfabscheidungsvorgang (111, 112) umfasst, wobei die erste und die zweite Halbleiterschicht gitterangepasst sind.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem wenigstens eine der ersten und der zweiten Vorgangssequenz das Bereitstellen eines entsprechenden Zusatzsubstrates (161, 261, 361, 371), um so eine entsprechende Halbleiterschicht über dem jeweiligen Zusatzsubstrat auszubilden, und das Bonden des entsprechenden Zusatzsubstrates an das Substrat umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem die erste Halbleiterschicht derart ausgebildet wird, dass sie eine Bandlückenenergie im Bereich von 0,9 eV bis 1,3 eV hat.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102751389A (zh) * 2012-07-19 2012-10-24 厦门市三安光电科技有限公司 一种高效多结太阳能电池的制备方法
EP3103142B1 (de) 2014-02-05 2020-08-19 Array Photonics, Inc. Monolithischer leistungswandler mit mehreren übergängen
CN104659158A (zh) * 2015-03-16 2015-05-27 天津三安光电有限公司 倒装多结太阳能电池及其制作方法
US10930808B2 (en) 2017-07-06 2021-02-23 Array Photonics, Inc. Hybrid MOCVD/MBE epitaxial growth of high-efficiency lattice-matched multijunction solar cells
EP3669402A1 (de) 2017-09-27 2020-06-24 Array Photonics, Inc. Optoelektronische vorrichtungen mit kurzer wellenlänge mit verdünnter nitridschicht
US10586884B2 (en) * 2018-06-18 2020-03-10 Alta Devices, Inc. Thin-film, flexible multi-junction optoelectronic devices incorporating lattice-matched dilute nitride junctions and methods of fabrication
EP3939085A1 (de) 2019-03-11 2022-01-19 Array Photonics, Inc. Optoelektronische vorrichtungen mit kurzer wellenlänge mit abgestuften oder gestuften aktiven regionen mit verdünntem nitrid

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4404421A (en) 1982-02-26 1983-09-13 Chevron Research Company Ternary III-V multicolor solar cells and process of fabrication
US4686323A (en) 1986-06-30 1987-08-11 The Standard Oil Company Multiple cell, two terminal photovoltaic device employing conductively adhered cells
JPH0656865B2 (ja) 1988-10-13 1994-07-27 株式会社東芝 高耐圧素子用接着基板
FR2690279B1 (fr) 1992-04-15 1997-10-03 Picogiga Sa Composant photovoltauique multispectral.
FR2690278A1 (fr) 1992-04-15 1993-10-22 Picogiga Sa Composant photovoltaïque multispectral à empilement de cellules, et procédé de réalisation.
US5689123A (en) 1994-04-07 1997-11-18 Sdl, Inc. III-V aresenide-nitride semiconductor materials and devices
US6130147A (en) 1994-04-07 2000-10-10 Sdl, Inc. Methods for forming group III-V arsenide-nitride semiconductor materials
US5853497A (en) 1996-12-12 1998-12-29 Hughes Electronics Corporation High efficiency multi-junction solar cells
US6281426B1 (en) 1997-10-01 2001-08-28 Midwest Research Institute Multi-junction, monolithic solar cell using low-band-gap materials lattice matched to GaAs or Ge
FR2777116A1 (fr) 1998-04-03 1999-10-01 Picogiga Sa Structure a semiconducteurs de composant photovoltaique
US6344608B2 (en) * 1998-06-30 2002-02-05 Canon Kabushiki Kaisha Photovoltaic element
US6252287B1 (en) * 1999-05-19 2001-06-26 Sandia Corporation InGaAsN/GaAs heterojunction for multi-junction solar cells
TW502458B (en) 1999-06-09 2002-09-11 Toshiba Corp Bonding type semiconductor substrate, semiconductor light emission element and manufacturing method thereof
US6316715B1 (en) * 2000-03-15 2001-11-13 The Boeing Company Multijunction photovoltaic cell with thin 1st (top) subcell and thick 2nd subcell of same or similar semiconductor material
US7339109B2 (en) 2000-06-20 2008-03-04 Emcore Corporation Apparatus and method for optimizing the efficiency of germanium junctions in multi-junction solar cells
JP2004521485A (ja) 2000-11-27 2004-07-15 コピン コーポレーション 格子整合されたベース層を有するバイポーラトランジスタ
US6815736B2 (en) 2001-02-09 2004-11-09 Midwest Research Institute Isoelectronic co-doping
US20050026432A1 (en) 2001-04-17 2005-02-03 Atwater Harry A. Wafer bonded epitaxial templates for silicon heterostructures
US7019339B2 (en) 2001-04-17 2006-03-28 California Institute Of Technology Method of using a germanium layer transfer to Si for photovoltaic applications and heterostructure made thereby
US7238622B2 (en) 2001-04-17 2007-07-03 California Institute Of Technology Wafer bonded virtual substrate and method for forming the same
US6951819B2 (en) 2002-12-05 2005-10-04 Blue Photonics, Inc. High efficiency, monolithic multijunction solar cells containing lattice-mismatched materials and methods of forming same
US20050161078A1 (en) 2004-01-27 2005-07-28 Daniel Aiken Solar cell mechanical interconnection using direct wafer bonding
US20080211061A1 (en) 2004-04-21 2008-09-04 California Institute Of Technology Method For the Fabrication of GaAs/Si and Related Wafer Bonded Virtual Substrates
US7807921B2 (en) 2004-06-15 2010-10-05 The Boeing Company Multijunction solar cell having a lattice mismatched GrIII-GrV-X layer and a composition-graded buffer layer
WO2006015185A2 (en) 2004-07-30 2006-02-09 Aonex Technologies, Inc. GaInP/GaAs/Si TRIPLE JUNCTION SOLAR CELL ENABLED BY WAFER BONDING AND LAYER TRANSFER
US7846759B2 (en) 2004-10-21 2010-12-07 Aonex Technologies, Inc. Multi-junction solar cells and methods of making same using layer transfer and bonding techniques
US10374120B2 (en) 2005-02-18 2019-08-06 Koninklijke Philips N.V. High efficiency solar cells utilizing wafer bonding and layer transfer to integrate non-lattice matched materials
US20080311686A1 (en) 2005-08-03 2008-12-18 California Institute Of Technology Method of Forming Semiconductor Layers on Handle Substrates
US11211510B2 (en) 2005-12-13 2021-12-28 The Boeing Company Multijunction solar cell with bonded transparent conductive interlayer
US7825328B2 (en) 2007-04-09 2010-11-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Nitride-based multi-junction solar cell modules and methods for making the same
CA2692126A1 (en) 2007-07-03 2009-01-08 Microlink Devices, Inc. Methods for fabricating thin film iii-v compound solar cell
WO2009009111A2 (en) * 2007-07-10 2009-01-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University GaInNAsSB SOLAR CELLS GROWN BY MOLECULAR BEAM EPITAXY
EP2151861A1 (de) 2008-08-06 2010-02-10 S.O.I. TEC Silicon Passivierung von geätzten Halbleiterstrukturen
US8101856B2 (en) 2008-10-02 2012-01-24 International Business Machines Corporation Quantum well GaP/Si tandem photovoltaic cells
US8916769B2 (en) 2008-10-01 2014-12-23 International Business Machines Corporation Tandem nanofilm interconnected semiconductor wafer solar cells
KR100982993B1 (ko) 2008-10-14 2010-09-17 삼성엘이디 주식회사 Ⅲ족 질화물 반도체의 표면 처리 방법, ⅲ족 질화물 반도체및 그의 제조 방법 및 ⅲ족 질화물 반도체 구조물
US8236600B2 (en) 2008-11-10 2012-08-07 Emcore Solar Power, Inc. Joining method for preparing an inverted metamorphic multijunction solar cell
US20100122764A1 (en) 2008-11-14 2010-05-20 Emcore Solar Power, Inc. Surrogate Substrates for Inverted Metamorphic Multijunction Solar Cells
CA2744706C (en) 2008-11-26 2015-11-24 Microlink Devices, Inc. Solar cell with a backside via to contact the emitter layer
US7785989B2 (en) 2008-12-17 2010-08-31 Emcore Solar Power, Inc. Growth substrates for inverted metamorphic multijunction solar cells
CA2750656C (en) 2009-01-28 2016-08-23 Microlink Devices, Inc. High efficiency group iii-v compound semiconductor solar cell with oxidized window layer
IT1394853B1 (it) * 2009-07-21 2012-07-20 Cesi Ct Elettrotecnico Sperimentale Italiano Giacinto Motta S P A Cella fotovoltaica ad elevata efficienza di conversione
US8119904B2 (en) 2009-07-31 2012-02-21 International Business Machines Corporation Silicon wafer based structure for heterostructure solar cells
US8895838B1 (en) * 2010-01-08 2014-11-25 Magnolia Solar, Inc. Multijunction solar cell employing extended heterojunction and step graded antireflection structures and methods for constructing the same
US9303316B1 (en) * 2010-01-15 2016-04-05 Apollo Precision Kunming Yuanhong Limited Continuous web apparatus and method using an air to vacuum seal and accumulator
US20110232730A1 (en) * 2010-03-29 2011-09-29 Solar Junction Corp. Lattice matchable alloy for solar cells
US20110303268A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-15 Tan Wei-Sin HIGH EFFICIENCY InGaAsN SOLAR CELL AND METHOD OF MAKING
CN101950774A (zh) 2010-08-17 2011-01-19 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 四结GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs太阳电池的制作方法
US10170652B2 (en) * 2011-03-22 2019-01-01 The Boeing Company Metamorphic solar cell having improved current generation
CN102184980B (zh) 2011-04-02 2013-10-30 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 基于晶片键合的三结太阳能电池及其制备方法
US9818901B2 (en) 2011-05-13 2017-11-14 International Business Machines Corporation Wafer bonded solar cells and fabrication methods

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Publication number Publication date
CN103843157B (zh) 2017-10-27
FR2981195A1 (fr) 2013-04-12
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