TW201237937A - Direct wafer bonding - Google Patents

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TW201237937A TW100143231A TW100143231A TW201237937A TW 201237937 A TW201237937 A TW 201237937A TW 100143231 A TW100143231 A TW 100143231A TW 100143231 A TW100143231 A TW 100143231A TW 201237937 A TW201237937 A TW 201237937A
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Description

201237937 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭示大致關於把不相似的材料結合在一起的元件和 方法’尤其關於使用（Ai)(Ga)InP(As)(Sb)接合中介層而把二 個半導體晶圓結合在一起的方法。 — 【先前技術】 晶圓結合科技可以用於將多樣性質的不同材料整合到 一個製程相容的緊密材料系、统。該科技創新目前高科技工 業的潛力很大。舉例而言’把基於“或inp的材料結合 到其他的半導體材料可以整合光學、光伏、電子等元件， 並且提升電腦、太陽能電池、發光二極體和其他電子元件 的表現。 III-V族半導體元件（例如多重接面的太陽能電池）的一 項限制是要把具有合意之能帶間隙組合的ΙΠ_ν族層併入晶 格匹配於生長基板的元件。這嚴重限制了可以併人元件: 能帶間隙的選擇’目此阻止製造出具有最佳表現的元件。 因而想要發展允許將生長於不同基板上之元件加以整合的 方法，如此則可以減少晶格匹配於生長基板的限制。 已經使用既有的解決方式，例如生長晶格不匹配的（變 質的（metamorphic))層、機械堆疊、間接晶圓接合。於變質 做法’晶格常數呈受控制之梯度的緩衝層乃生長在基板和 所要的變質層之間。於間接晶圓接合做法，元件生長於具 有不同晶格常數的不同基板上，並且介電層或金屬層沉積 201237937 於疋件的頂表面上。元件然後經由晶圓接合而機械或電整 合。最後可以移除一或二個基板。 於篗質做法，引入晶格常數受到控制調整的緩衝層可 以引入回雄度的缺陷，並且可能導致生長出非最佳品質的 兀件層而降低元件表現。於間接晶圓接合做法在接合之 前先沉積附著層（譬如以〇2'以川4、其他介電質、金屬氧化 物、金屬…等）於個別晶圓上再進行接合（稱為間接接合卜 雖然不須要高溫退火，但是Si〇2、Si3N4、金屬氧化物…等 =「接合層」是絕緣性的，其不允許接合元件做單塊的電整 "另方面，使用金屬層做為接合中介層的間接接合則 使接合"面成為光學不透明的，這阻止元件光學整合於接 口 ”面的相對側上。於直接接合的先前技術，直接接合的 介面須要在高溫（典型超過5G(r C)下退火達顯著時間（典型 成i夺)以獲知具有低電阻的機械穩健介面。此種長時間的 高溫退火經常將導致許多元件的效能降低。 除非是在高溫（>50(TC)下長時間退火’否則在GaAs* InP材料之間的既有半導體·半導體直接接合解決方式乃苦 於低接合強度。既有的間接接合解決方式不允許跨過間接 接合介面之既導電又光學透明的整合。 需要有改善的方法來直接接合半導體晶圓，其改善在 :合介面的機械整合性、光學透明度、電阻，以達到 *出、效率、表現、成本效益等的增加。 【發明内容】 6 201237937 本揭示提供在GaAs和InP元件或基板上磊晶生長的 (Al)(Ga)InP(AS)(Sb)接合層，以改善基於GaAs的材料與基 於InP的、基於GaP的、基於GaSb的、基於以加州的^ 料之直接半導體接合而用於太陽能電池和其他應用。具有 高機械強度（每平方公尺大於4焦耳）之高度均勻的晶圓層 級直接半導體接合是在35(rc的較低接合溫度下達成。此 外，跨過半導體接合介面達成極低的電阻（在〇 3歐姆-平方 公分的等級）和高光學穿透度（大於97%)。 依據本揭#，揭示的組件包括：第一晶圓、於第一晶 圓上的第一接合層、第二晶》、於第二晶圓上的第二接合 層。第-和第二接合層乃直接接合以形成接合介面。第： 和第二接合層分別晶格匹配於第一和第二晶圓。 依據本揭示，揭示之製作接合組件的方法包括：提供 第一晶圓、於第一晶圓上形成第-接合層以形成第一次組 件、提供第二晶圓、於第二晶圓上形成第二接合層以形成 第二次組件、Μ 一接合層接合到第二接合層。第一和第 一接合層分別晶格匹配於第一和第二晶圓。 _下面配D所附圖式來更詳細敘述較佳的具體態樣， 揭不其他的特色和優點 日^ ^ ^ ^ 本揭示的原理。秋而，…二而圖式乃舉例示範 體態樣。 …、而本揭不的範圍並不限於這較佳的具 【實施方式】 其可以視 本揭示在接合介面引入轰晶生長的接合層 201237937 所想要的加以換雜，以控制跨過直接接合介面的電阻並且 達成改進機械接合強度。蠢晶生長的接合層是高度摻雜的 (Al)(Ga)InP(As)(Sb)層。 圖
示範根據本揭示具體態樣之組人於 Ο 月IJ 圖1所看到的，組合前的結構100包括第 第二次組件1 04。第一次組件1 〇2包括第— 相鄰而在第一晶圓110之第一表面110a 120。 的結構100。如 一次組件102和 晶圓110和直接 上的第一接合層 第一晶圓11〇是選自m-v族材料的半導體。於具體態 樣，第一晶圓no是選自矽（Si)、鍺（Ge)、基於GaAs的、 基於InP的、基於GaP的、基於GaSb的、基於Ga㈣N的 材料所構成的群組。於另一具體態樣，第一晶圓110包括 一或更多個材料層。於另一具體態樣，第一晶圓丨i 0包括 或更多個半導體材料層、結構或元件。於具體態樣，第 一晶圓11 0可以是光伏元件。於另一具體態樣，第一晶圓 11 0可以是具有一或更多個次電池的太陽能電池。 第一晶圓1 1 〇包括表面丨i 0a。表面丨丨〇a必須是選自矽 (Si)、錯（Ge)、基於GaAs的、基於InP的、基於GaP的、 基於GaSb的、基於Ga(In)N的材料所構成的群組之材料層 的表面。 第一接合層120磊晶生長於第一晶圓110上，尤其於 表面U〇a上。第一接合層是（Al)(Ga)InP(As)(Sb)材料。於 具體態樣’第一接合層是（Al)(Ga)InP(As)(Sb)材料，其掺雜 物濃度等於或大於每立方公分約5xl018個。雖然高摻雜濃 201237937 度不是良好機械接合所必需的，但是對於達成跨過接合介 面之低電阻卻是基本的。如果低電阻對於特定元件乃非必 需的’則接合層的向摻雜濃度便非必要的。如在此所使用 的和如此技術的傳統’（A1)(Ga)InP(As)(Sb)材料當中使用括 號是指併入的鋁、鎵、砷、銻係可選用的。第一接合層12〇 乃晶格匹配於第一晶圓11〇β第一接合層120具有接合表面 1 20a。如在此所使用的，「晶格匹配的」一詞意謂比較層的晶 格常數差異小於1 %，而「晶格不匹配的」一詞意謂比較層的 晶格常數差異大於1 %。 第二次組件1 04包括第二晶圓1 30和直接相鄰而在第 一晶圓130之表面130a上的的第二接合層140。第二晶圓 130是選自III-V族材料。於具體態樣，第二晶圓13〇是選 自矽（Si)、鍺（Ge)、基於GaAs的、基於InP的、基於GaP 的、基於GaSb的、基於Ga(In)N的材料所構成的群組。於 另一具體態樣’第二晶圓1 30包括一或更多個材料層。於 另一具體態樣’第二晶圓130包括一或更多個半導體材料 層或結構。於具體態樣，第二晶圓130可以是光伏元件。 於另一具體態樣，第二晶圓1 3 0可以是具有一或更多個次 電池的太陽能電池。 第二晶圓13〇包括表面130a。表面l；30a必須是選自妙 (Si)、鍺（Ge)、基於GaAs的、基於InP的、基於GaP的、 基於GaSb的、基於Ga(In)N的材料所構成的群組之材料層 的表面。第二接合層140磊晶生長於第二晶圓130上，尤 其於表面13 0a上。尤其’第二接合層140生長於第二晶圓 201237937 130的半導體材料層上。第二接合居 θ (Al)(Ga)InP(As)(Sb)，其摻雜物濃日 疋 一個。如上面所討論的，雖然高分 機械接合所必需的’但是對於達成跨過接合介面之：電= ::基本的。如果低電阻對於特定元件乃非必需的，則接 。層的南摻雜濃度便非必要的1二_ “Ο乃晶格匹 配於第二晶圓13〇。第二接合層14〇具有接合表w 圖Μ示範根據本揭示具體態樣之組合前的結構⑽& 另-具體態樣。如圖以所看到的，組合前的結構⑽&包 括第一次組件202和第二次組件2〇4。第—次組件2〇2包括 第一晶圓203和直接相鄰而在第一晶圓2〇3之第一表面 210a上的第一接合層220。 第一晶® 203包括第一^ 21〇和第—基底^於另 -具體態樣’第-晶圓203包括二或更多個材料層。於另 -具體態樣，第-晶圓203包括二或更多個半導體材料層、 結構或元件。於具體態樣，第一晶圓2〇3可以是光伏元件。 於另-具體態樣’第—晶圓203可以是多重接面的太陽能 電池。於另一具體態樣，第一晶圓2〇3可以是具有一或更 多個次電池的太陽能電池。於具體態樣，第一基底層212 可以是基板。 第一晶圓203包括表面2 1 0a。表面2 1 0a必須是選自矽 (Si)、錯（Ge)、基於GaAs的、基於inp的、基於Gap的、 基於GaSb的、基於Ga(In)N的材料所構成的群組之材料層 的表面。第一接合層220磊晶生長於第一晶圓203上，尤 10 201237937 其於表面21〇a上。第一接合層是（A1)(Ga)Inp(As)(Sb)材料。 於具體態樣’第一接合層是（A1)(Ga)InP(As)(Sb)材料，其摻 雜物濃度等於或大於每立方公分約5χ1〇18個。第一接合層 220乃晶格匹配於第一晶圓2〇3。 第二次組件204包括第二晶圓2〇6和直接相鄰而在第 二晶圓206之表面230a上的第二接合層24〇。第二晶圓206 包括第一層260和第二基底層27(^於另一具體態樣，第二 晶圓206包括二或更多個材料層。於另一具體態樣，第二 晶圓206包括二或更多個半導體材料層、結構或元件。於 具體態樣，第二晶圓206可以是光伏元件。於另一具體態 樣’第二晶圓206可以是多重接面的太陽能電池。於另一 具體態樣’第二晶圓206可以是具有一或更多個次電池的 太陽能電池。於具體態樣，第二基底層27〇可以是基板。 第二晶圓206包括表面230a。表面230a必須是選自矽 (Si)、錯（Ge)、基於GaAs的、基於inp的、基於GaP的、 基於GaSb的、基於Ga(In)N的材料所構成的群組之材料層 的表面。第二接合層240磊晶生長於第二晶圓206上，尤 其於表面230a上。第二接合層24〇是（Ai)(Ga)Inp(As)(Sb) 材料。於具體態樣，第二接合層24〇是（Al)(Ga)InP(As)(sb) 材料’其摻雜物濃度等於或大於每立方公分約5 X 1018個。 第二接合層240乃晶格匹配於第二晶圓206。 圖2示範根據本揭示之具體態樣的接合組件2〇〇。如圖 2所看到的’第一和第二接合層丨2〇、1 40已被接合以把第 一次組件1 02結合到第二次组件1 04。於具體態樣，接合組 201237937 件200可以是光伏元件。於另一具體態樣，接合組件2〇〇 可以是太陽能電池、光感測器、發光二極體、電晶體或其 他元件。 圖2A示範根據本揭示之具體態樣的接合組件2〇〇a。如 圖2A所看到的，第—和第二接合層22〇、24〇已被接合以 把第一次組件203結合到第二次組件2〇6。於具體態樣，接 合組件200a可以是光伏元件。於另一具體態樣，接合組件 200a可以是太陽能電池、光感測器、發光二極體、電晶體 或其他元件。 現在將討論接合圖i第一和第二次組件1 〇2、丨〇4以形 成圖2接面組件之方法的具體態樣。參見圖丨和2，將不討 _根據本揭示之接合第—和第二次組件丨〇2、丨〇4的範例性 方法。第一和第二次組件102、1〇4乃藉由放置第一和第二 接合層120、140成直接接觸而直接接合以形成組合結構， 並且施加熱和壓力以將第一和第二次組件丨〇2、丨〇4接合在 一起而形成接合組件200。第一和第二接合表面12〇a、14〇a 乃放置成接觸並且擴散在一起。於一具體態樣，第一和第 二接合表面120a、140a在使這些層接觸之前先拋光。於一 具體態樣，拋光可以由化學機械拋光（CMp)來進行，而接合 使用傳統的晶圓接合設備來進行。 組合結構加熱到約300°C到約500。(：之間的接合溫 度。於一具體態樣’接合溫度是在約350〇(：到約45〇〇c之 間。於又一具體態樣，接合溫度是約4〇〇〇c>組合結構是在 每平方英吋約20磅和約50磅之間的壓力下加熱。於一具
12 201237937 體1、樣’組合結構是在每平方英对約3Q碎和約切傍 的壓力下加熱。於又一具體態樣，組合結構是在每平方： 吋約35磅的壓力下加熱'组合結構是在壓力下加熱約/ο 到300分鐘。於具體態樣，組合結構是在壓力下加熱約的 到約180分鐘。於又一具體態樣，組合結構是在壓力下加 熱約120分鐘。以⑽(Ga)Inp(As)(Sb)接合層的直接半導體° 接合已經達成跨過接合介面的接合強度大於每平方公尺4ι 焦耳、電阻低到0.3歐姆-平方公分、光學透明度大於。 第一和第二接合層120、14〇擴散在一起以形成接合層。彼 此接觸的第-和第二接合表s 12〇a、i他於接合過程期間 擴散在一起以提供穩固的結合。上述大致直接接合的方法 流程圖乃顯示於圖3。 現在將纣論接合圖1A第一和第二次組件2〇3、2〇6以 形成圖2A接合組件200a之方法的具體態樣。第一和第二 人組件203、206乃藉由放置第一和第二接合層22〇 24〇 成直接接觸而直接接合以形成組合結構，並且施加熱和壓 力以將第一和第二次組件2〇3、2〇6接合在一起而形成接合 組件200a。第一和第二接合表面22〇a、24〇a放置成接觸並 且擴散在一起。於一具體態樣，第一和第二接合表面22〇&、 240a在使這些層接觸之前先拋光。於一具體態樣，拋光可 以由化學機械拋光（CMP)來進行，而接合使用傳統的晶圓接 合設備來進行。 纽·合結構加熱到約300oC到約5〇0。(：之間的接合溫 度。於一具體態樣，接合溫度是在約350。(：到約450。(：之 13 201237937 2。於又—具體態樣，接合溫度是約400〇C。組合結構是在 每平方夬吋約2〇磅和約5〇磅之間的壓力下加熱。於一具 體態樣，組合結構是在每平方英吋約3〇磅和約4〇磅之間 的堅力下加熱。於又一具體態樣，組合結構是在每平方英 吋約35磅的壓力下加熱。組合結構是在壓力下加熱約 到300分鐘。於具體態樣，組合結構是在壓力下加熱約 J、·勺8 〇刀知。於又一具體態樣，組合結構是在壓力下加 …約120分鐘。以（A1)(Ga)Inp(As)(sb)接合層的直接半導體 接合已經達成跨過接合介面的接合強度大於每平方公尺H 焦耳、電阻低到0.3軟姆-平方公分、光學透明度大於97%。 第一和第二接合層220、240擴散在一起以形成接合層。彼 此接觸的第-和第二接合表面2池、2杨於接合過程期間 擴散在一起以提供穩固的結合。直接接合之後，第一和/ 或第二基底層212、270當中一或二者可以移除。 圖4A示範根據本揭示之組合前的結構4〇〇之具體態 樣。組合前的結構400.包括第一次組件4〇2和第二次組件 4〇4。第一次組件402包括第一 pv結構41〇和第一接合層 420。第-PV結構4 1 0包括GaAs基板4 i ι、第—太陽二電 池412、第一穿隧接面413。於另一具體態樣，第_ 結 構410可以包括一或更多個太陽能電池（或換言之，次電° 池）。於另一具體態樣，第一 PV結構41〇可以包括一或 多個太陽能電池（或換言之，：欠電池），其由一或更多個穿 接面所結合。於另-具體態樣’第一太陽能電；也412可 由晶格匹配於GaAs基板411 的半導體材料所形成。GaAs 14 201237937 基板411可以稱為生長基板。於具體態樣，半導體材料可 以是πι-ν族材料。於另一具體態樣，第一 PV結構41〇可 以是基於GaAs的、基於ιηρ的、基於GaP的、基於以外 的、基於 Ga(In)N 的材料（譬如 AlGaAs、GalnP、GalnPAs、 A1GaPAs…等）而晶格匹配於GaAs基板41 1。 第一太陽能電池412包括η摻雜的窗口層414、η摻雜 的GalnP電池層415、ρ摻雜的GalnP電池層416、ρ摻雜 的背表面場（BSF)層417。第一穿隧接面413包括ρ摻雜的 穿隧接面層418和η摻雜的穿隧接面層419。 第一接合層420是高度η摻雜的（Ai)(Ga)InP(As)(Sb) 層。如在此所使用的和如此技術的傳統，（A1)(Ga)InP(As)(sb) 材料备中使用括號是指併入的|呂、鎵、坤、録係可選用的。 第一接合層420磊晶生長於第一穿隧接面413上。第一接 合層420的厚度在約〇_5微米和約2微米之間。於另一具體 態樣，第一接合層420的厚度在約〇_75微米和約ι.5微米 之間。於又一具體態樣，第一接合層42〇的厚度約】微米。 第一接合層420是高度摻雜的接合層。如在此所使用 的 「兩度捧雜的」思§胃換雜物濃度等於或大於每立方公分 勺5x 1 〇個。於具體態樣，第一接合層420的摻雜物濃度 等於或大於每立方公分約lxl〇i9個。於此具體態樣，摻雜 物疋η型摻雜物。摻雜物可以是n型摻雜物可以是矽或碲。 第一接合層420乃晶格匹配於基板411。第一接合層42〇是 透明的。如在此所使用的，「透明的」一詞意謂光或電磁輻 射波長活化到配置於底下之電池或次電池的穿透度等於或 15 201237937 A於97 /β °第1合層42G可加以整平和/或平滑化。於 具體L樣’第-接合層42〇可以由化學機械拋光（CMp) 所拋光。 於另具體悲'樣’另一接合層（未顯示）磊晶生長於生長 在基板 第一側上的另一第一 PV元件上。於具體態樣， 可以後續移除相對的接合層。 第一次組件404包括第二PV結構430和第二接合層 440。第三PV結構43〇包括Inp基板431、第二太陽能電池 432第一穿隧接面433。第二太陽能電池包括。摻雜 的囪口層434、11摻雜的（}3111八5電池層435、卩摻雜的（^11^5 電池層436、Ρ摻雜的背表面場（BSF)層437。第二穿隧接面 33匕括ρ摻雜的穿随接面層和打摻雜的穿随接面層 439於另一具體態樣，第二PV結構430可以是包括一或 更多個太陽能電池（或換言之，次電池）的ρν元件。於另一 ”體4»'樣第一 PV結構430可以是基於GaAs的、基於InP 的、基於InAs的、基於AUs的、基於GaSb的或基於Ga(in)N 的材料（譬如GalnAs、AlInAs、GaAsSb···等），其具有匹配 於生長基板43 1的晶格常數。 第二接合層440是高度n摻雜的（A丨）（Ga)Inp(As)(sb) 層。第二接合層440磊晶生長於n摻雜的窗口層434上。 第二接合層440的厚度在約〇.5微米和約2微米之間。於另 一具體態樣，第二接合層440的厚度在約〇.75微米和約丄5 微米之間。於又一具體態樣，第二接合層44〇的厚度約j 微米。於一具體態樣，第二接合層440的厚度相同於第一 16 201237937 接合層420。於另一具體態樣，第二接合層44〇的厚度不同 於第一接合層420。根據本揭示，如果光對接合介面下的諸 層穿透度想要藉由控制接合層的光學吸收而加以控制，則 接合層420和440的匹配/差異厚度可以是有利的。舉例 來說，如果p-n接面形成於接合介面，則控制跨過接合介面 的電場梯度也可以是有好處的。第二接合層44〇乃晶格匹 配於第二次組件404。第二接合層440是透明的。第二接合 層440可加以整平和/或平滑化。於一具體態樣，第二接 合層440可以由化學機械拋光（CMP)所拋光。 於另一具體態樣，省略了穿隧接面433 ^穿隧接面433 疋否必要乃視第二基板43 1的極性而定。如果使用n型基 板431 ’則穿隧接面433將是必要的；如果使用p型基板 43 1 ’則穿隧接面433將不是必要的。 於另一具體態樣，相同組成之相對的第二接合層（未顯 示）乃磊晶生長於生長在基板431第二側上的另一第二pv 元件上。於一具體態樣’可以後續移除相對的接合層。 於另一具體態樣，省略了第一穿隧接面413,並且第一 接。層420疋p摻雜的以當結合到第二次組件時形成 穿隧接面。p型摻雜物可以是碳或鋅。於此範例性具體態 樣，第一和第二次組件402、404可以結合而形成2接面的 太陽能電池。於另一具體態樣，第二穿隧層433可以省略， 如此當第一和第二次組件402、404結合時便形成二接面的 太陽能電池。 接合的次組件400A可以做進一步處理❶於一具體態 17 201237937 樣可以移除GaAs第一基板411，並且抗反射（AR)披覆可 以沉積於第一 PV元件之η摻雜的窗口層414上。 第和第二次組件402、404乃藉由放置第一和第二接 a層420、440成直接接觸而直接接合以形成組合結構 400A，然後施加熱和壓力以把第一和第二次組件 接合在一起。接觸的表面擴散在一起但非所有層。於一具 體態樣’第-和第二接合層420、440在使這些層接觸之前 先I光於一具體態樣，拋光可以由化學機械拋光（CMp) 來進行，而接合使用傳統的晶圓接合設備來進行。 組合結構加熱到約3〇〇〇c到約5〇〇〇c之間的接合溫 度。於一具體態樣，接合溫度是在約350°C到約450。(：之 間。於又一具體態樣，接合溫度是約4〇〇〇c。組合結構是在 每平方英吋約20磅和約50磅之間的壓力下加熱。於一具 體態樣，組合結構是在每平方英吋約3〇磅和約4〇磅之間 的壓力下加熱。於又一具體態樣，組合結構是在每平方英 吋約35磅的壓力下加熱。組合結構是在壓力下加熱約2〇 到300分鐘。於具體態樣，組合結構是在壓力下加熱約 到約180分鐘。於又一具體態樣，組合結構是在壓力下加 熱約120分鐘。以（A1)(Ga)InP(As)(Sb)接合層的直接半導體 接合已經達成跨過接合介面的接合強度大於每平方公尺41 焦耳、電阻低到0.3歐姆-平方公分、光學透明度大於9 7 0/〇。 直接接合之後，基板4 11、43 1當中一或二者可以移除。接 合層42 0、440擴散在一起以形成融合而穩固的接合層45〇 (圖4B)。大致直接接合的方法流程圖乃顯示於圖6。 18 201237937 揭示的方法可以用於形成具有二或更多個電池的pv元 件。於一具體態樣，揭示的方法可以用於形成PV元件，其 在接合層的相對側上具有相同或不同數目的PV元件。揭示 的方法也可以用於製作非PV元件，例如LED、感測器或其 他元件。 圖4B示範根據本揭示由圖4A組合前的結構400所形 成的組合結構400A。組合結構400A包括第一次組件402 和第二次組件404。第一和第二次組件402、404已經結合 在個別的第一和第二接合層420、440。於此範例性具體態 樣’第一和第二接合層420、440都是η摻雜的（或換言之， 都是類似地摻雜的）以形成接合層4 5 0。 圖5 Α示範根據本揭示之組合前的結構5〇〇的另一具體 態樣。組合前的結構500包括第一次組件5〇2和第二次組 件504。第一次組件502包括第一 PV結構510和第一接合 層520。第一 PV結構510包括GaAs基板511和第一太陽 能電池5 12。於另一具體態樣，第一 pV結構5丨〇可以包括 一或更多個太陽能電池（或換言之，次電池）。於另一具體態 樣，第一 PV結構510可以包括一或更多個太陽能電池（或 換言之，次電池），其由一或更多個穿隧接面所結合。於另 一具體態樣，第一太陽能電池5 12可以是由晶格匹配於 GaAs基板5 11的半導體材料所形成。GaAs基板5丨〖可以稱 為生長基板。於具體態樣，半導體材料可以是Ιπ_ν族材料。 於另一具體態樣，第一 pv結構510可以是基於GaAs的、 基於InP的、基於GaP的 '基於GaSb的、基於Ga(ln)N的 19 201237937 材料而晶格匹配於GaAs基板5 1 1。 第一太陽能電池512包括n摻雜的窗口層514、n摻雜 的GalnP電池層515、ρ摻雜的GaInp電池層5ΐ6 ' ρ摻雜 的背表面場（BSF)層517。 第一接合層520是高度p摻雜的（A〇(Ga)Inp(As)(Sb) 層。如在此所使用的以及如同此習知技術， (Al)(Ga)InP(As)(Sb)材料當中使用括號是指併入的鋁、鎵、 砷、銻係可選用的。P型摻雜物可以是碳或鋅。第一接合層 520磊晶生長於BSF層517上。第一接合層52〇的厚度在約 〇.5微米和約2微米之間。於另一具體態樣，第一接合層52〇 的厚度在約0.75微米和約15微米之間。於又一具體態樣， 第-接合520的厚度約"毁米。第一接合層52〇乃晶格 匹配於基板511。第一接合層520是透明的。第一接合層 520可加以整平和/或平滑化。於一具體態樣第—接合層 52〇可以由化學機械拋光（CMP)所拋光。 ；"、體態樣，另一接合層（未顯示）磊晶生長於生長 在基板5 1 1第一側上的另一第一 pv元件上。於具體態樣， 可以後續移除相對的接合層。 第一次組件504包括第二PV結構530和第二接合層 540。第一 PV結構53〇包括Inp基板531、第二太陽能電池 532第一穿隨接面533。第二太陽能電池532包括n摻雜 的窗口層534、n旅ife αλ π 4雜的GalnAs電池層53 5、p摻雜的GaInAs 電池層536 ' P摻雜的背表面場（BSF)層537。第二穿随接面 ^括雜的穿随接面層538和η摻雜的穿隨接面層 20 201237937 539。於另一具體態樣，第二PV結構53〇可以是包括一或 更多個太陽能電池（或換言之，次電池）的PV元件。於另一 具體態樣，第二PV結構530可以是基於inP的、基於InAs 的、基於AlAs的、基於GaSb的或基於Ga(In)N的結構（譬 如GalnAs、AlInAs、GaAsSb…等），其具有匹配於生長基板 531的晶格常數。 第二接合層540是高度n摻雜的（Ai)(Ga)InP(As)(Sb) 層。第二接合層5 40磊晶生長於n摻雜的窗口層534上。 第二接合層540的厚度在約〇.5微米和約2微米之間。於另 一具體態樣，第二接合層540的厚度在約〇·75微米和約j 5 微米之間。於又一具體態樣，第二接合層54〇的厚度約i 微米。於一具體態樣，第二接合層54〇的厚度相同於第一 接合層520。於另一具體態樣，第二接合層54〇的厚度不同 於第一接合層520。根據本揭示，如果光對接合介面下的諸 層穿透度想要藉由控制接合層的光學吸收而加以控制，則 匹配/差異厚度可以是有利的。由於p_n接面形成於接合介 面’故控制跨過接合介面的電場梯度也可以是有好處的。 第二接合層540乃晶格匹配於第二次組件5〇4。第二接合層 540是透明的。第二接合層54〇可加以整平和/或平滑化。 於一具體態樣，第二接合層540可以由化學機械拋光（CMp) 所抛光。 於另一具體態樣，省略了穿隧接面533，如此以當第一 和第二次組件502、504結合時形成二接面元件。穿隧接面 533是否必要乃視第二基板53丨的極性而定。如果使用n型 21 201237937 基板531 ’則穿隧接面533將是必要的；如果使用p型基板 5 3 1，則穿隧接面5 3 3將不是必要的。 於另一具體態樣，相同組成之相對的第二接合層（未顯 示）蟲bb生長於生長在基板531第二側上的另一第二pv元 件上。於一具體態樣’可以後續移除相對的接合層。 第一和第二次組件502 ' 504藉由上述的直接接合方法 而直接接合。第一和第二次组件5〇2、504乃直接接合以形 成圖5B所示的組合結構5〇〇a。於此範例性具體態樣，第 一和第一接合層520、540是不類似地摻雜的（第一接合層 520是p摻雜的而第二接合層是η摻雜的），並且結合而形 成ρ-η或穿隧接面550。 接合的次組件5 0 0 Α可以做進一步處理。於一具體態 樣，可以移除GaAs第一基板511，並且抗反射（AR)彼覆可 以沉積於第一 PV元件之n摻雜的窗口層514上。 圖7Α〜D示範依據本揭示具體態樣的多重接面太陽能 電池之多樣的具體態樣。如圖7Α〜D所看到的，接合層可以 用於形成PV元件，其在接合層的相對側上具有相同或不同 數目的電池。舉例而言，圖7Α所示之2接面的太陽能電池 在接合層的每一側上具有一個太陽能電池。圖7Β示範3接 面的PV元件，其在接合層的相對側上具有不同數目的電 池。圖7C示範4接面的PV元件，其在接合層的相對側上 具有相同數目的電池。圖7D示範5接面的pv元件，其在 接合層的相對側上具有不同數目的電池。 揭示的直接接合方法可以用於形成半導體接合之多重 22 201237937 接面的太陽能電池元件，其具有二、三、四、五或更多個 接面。接合的材料允許移除生長基板和後續的處理步驟（例 如平臺蝕刻隔離、抗反射披覆、接觸金屬沉積、光微影術 圖案化、焊接交互連結、鋸切），這證明接合介面有優異的 機械穩健性。揭示之直接接合方法所形成的太陽能電池於 底部次電池展現超過85%的填充因數和超過9〇%的外部量 子效率，這證明接合介面有低電阻和高光學穿透度。 _根據本揭示，發明人已未預期地發現把含In和p的接 合層加以接合（例如但不限於GaInp接合於Inp)，貝造成且 有高機械強度(每平方公尺大於4焦耳)之高度均句的晶圓 接合’其可以纟35〇〇c的較低接合溫度下達成。此外，跨 過接合介面達成極低的電阻(在〇3㉟姆-平方公分的等級) 和向光學穿透度（大於97%)。 為了示範而已經詳細描述了本揭示的特定具體離 沾挫但是可以做出各式各樣的修改和增進而不偏離本揭： 卜甘神和I已圍。據此’本揭示除了所附的申請專利範圍以 r亚不有所受限。 【圖式簡單說明】 圖1不1“艮據本揭示之組合前的結構具體態樣。 =iA二砣根據本揭示之組合前的另一結構具體態樣。 2示範圖1組合前的結構已組合。 圖2A不範圖丨A組合前的結構已組合。 圖3是根據本揭示之結合晶圓的方法步驟流程圖。 23 201237937 圖4A示範根據本揭示之組合前的另一結構具體態樣。 圖4 B示範根據本揭示之圖4 A的結構已組合。 圖5A示範根據本揭示之組合前的另一結構具體態樣。 圖5 B示範根據本揭示之圖5 A的結構已組合。 圖6是根據本揭示之結合晶圓的方法步驟流程圖。 圖7A示範根據本揭示之組合結構的另一具體態樣。 圖7B示範根據本揭示之組合結構的另一具體態樣。 圖7C示範根據本揭示之組合結構的另一具體態樣。 圖7D示範根據本揭示之組合結構的另一具體態樣。 只要可能的話，全篇圖式將使用相同的參考數字來代 表相同的部件。 【主要元 件符號 說 明】 100 組 合前的結 構 100a 組 合前的結 構 102 第 一 次組件 104 第 二 次組件 1 10 第 一 晶圓 110a 第 —_ 表面 120 第 一 接合層 120a 第 一 接合表 面 130 第 二 晶圓 130a 表 面 140 第 _ 接合層 24 201237937 140a 200 200a 202 203 204 206 210 210a 212 220 220a 230a 240 240a 260 270 400 400A 402 404 410 411 412 第二接合表面 接合組件 接合組件 第一次組件 第一晶圓 第二次組件 第二晶圓 第一層 第一表面 第一基底層 第一接合層 第一接合表面 表面 第二接合層 第二接合表面 第一層 第二基底層 組合前的結構 接合的次組件/組合結構 第一次組件 第二次組件 第一 PV結構
GaAs基板 第一太陽能電池 25 201237937 413 414 415 416 417 418 419 420 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 450 500 500A 502 504 第一穿隧接面 η摻雜的窗口層 η摻雜的GalnP電池層 p摻雜的GalnP電池層 P摻雜的背表面場（BSF)層 p摻雜的穿隨接面層 η摻雜的穿随接面層 第一接合層 第二PV結構 InP基板 第二太陽能電池 第二穿隧接面 η摻雜的窗口層 η摻雜的GalnAs電池層 P掺雜的Gain As電池層 p摻雜的背表面場（BSF)層 P摻雜的穿隧接面層 η摻雜的穿隧接面層 第二接合層 接合層 組合前的結構 接合的次組件/組合結構 第一次組件 第二次組件 26 201237937 5 10 511 512 514 515 5 16 517 520 530 53 1 532 533 534 535 536 537 538 539 540 550 第一 PV結構 GaAs基板 第一太陽能電池 η摻雜的窗口層 η摻雜的GalnP電池層 p摻雜的GalnP電池層 P摻雜的背表面場（BSF)層 第一接合層 第二PV結構 InP基板 第二太陽能電池 第二穿隧接面 η摻雜的窗口層 η摻雜的GalnAs電池層 p摻雜的GalnAs電池層 p摻雜的背表面場（BSF)層 p摻雜的穿隧接面層 η摻雜的穿隧接面層 第二接合層 ρ-η或穿隧接面 27

Claims (1)

  1. 201237937 七、申請專利範圍： 1 · 一種組件，其包括： 第一晶圓； 於第一晶圓上的第一接合層； 第二晶圓；以及 圓 於第二晶圓上的第二接合層； 一和第二接合層乃直接接合以形成接合層; 其中第-和第二接合層分別晶格匹配於第—和第二 且 曰曰 2·如申請專利範圍第丨項的組 苴 丁 八Τ第一和第二接人 層是（Al)(Ga)InP(As)(Sb)。 α 3_如申請專利範圍第丨項的組件，直 層的摻雜物濃度等於或大於每立方公分約5xi〇i8個：接° 、4.t申請專利範圍第1項的組件，其中摻雜物濃度等於 或低於母立方公分約5χΐ〇18個。 第二接合 5·如申請專利範圍第1項的組件，其中第— 層是類似地摻雜的。 6. 如申請專利範圍第w的組件，其中第一和第二接合 層是不類似地摻雜的。 7. 如申請專利範圍帛i項的組件，纟中接合層是穿随接 面0 8.如申請專利範圍第1項的組件，其中第-和第二晶圓 包括選自Si、Ge、基於GaAs的、基於InP的、基於Gap 的、基於GaSb的、基於Ga(In)N的材料所構成之群組的一 28 201237937 或更多層。 9. 如申請專利範圍帛i項的組件，其中第一和/或第二 晶圓包括一或更多個半導體層。 10. 如申請專利範圍第！項的組件，其中第一和/或第 二晶圓包括一或更多個半導體元件。 η·如中請專利範圍第9項的組件，其中—或更多個半 導體元件是基於Ιηρ的元件。 12. 如申請專利範圍第1〇項 J、、且件’其中基於InP的元 件是太陽能電池。 13. —種太陽能電池，其包括 ^括如申請專利範圍第1項的 組件。 14. 一種製作接合組件的方法，其包括： 提供第一晶圓； 於第一晶圓上形成第一接合層以形成第一次組件； 提供第二晶圓； 及 於第一晶圓上形成第二接合層以形成第二次組件丨以 把第一接合層接合到第二接合層. 其中第一和第二接合層分別曰& 圓 方J晶格匹配於第一和第 15,如申請專利麵141 員的方法，纟中第一和第二 合層在約3〇0°C到約5〇〇〇C之間的溫度下接合。 以如申請專利範圍第Η項的方法，其中第一和第二 合層在約400。(：的溫度下接合。 29 201237937 1 7.如申請專利範圍第14項的方法，其中第一和第二接 合層在每平方英吋約2〇磅和約5〇磅之間的壓力下接合。 1 8 _如申請專利範圍第14項的方法，其中第一和第二接 合層是（Al)(Ga)Inp(As)(Sb)層，其摻雜物濃度等於或大於每 立方公分約5 X 1 〇18個。 19 ·如申請專利範圍第14項的方法，其中第一和第二接 合層的摻雜物濃度等於或低於每立方公分約5><1〇〗8個 20.如申請專利範圍第14項的方法，其中第一和第二接 合層是類似地摻雜的。 2 1.如申請專利範圍第14項的方法，其中第一和第二接 合層是不類似地摻雜的。 22. 如申請專利範圍第14項的方法，其中第一和第二晶 圓包括選自Si、Ge、基於GaAs的、基於InP的、基於GaP 的 '基於GaSb的、基於Ga(In)N的材料所構成之群組的一 或更多層。 23. 如申請專利範圍第14項的方法’其中第一和/或第 二晶圓包括一或更多個半導體層。 24. 如申請專利範圍第I*項的方法，其中第一和/或第 二晶圓包括一或更多個半導體元件。 25. 如申請專利範圍第14項的方法，其中一或更多個半 導體元件是基於^卩的元件。 26·如申請專利範圍第14項的方法，其中接合組件是太 陽能電池。 30
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI583012B (zh) * 2013-03-14 2017-05-11 理光股份有限公司 化合物半導體太陽能電池及其製造方法

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130048064A1 (en) * 2011-08-29 2013-02-28 Alliance For Sustainable Energy, Llc Interconnections for Mechanically Stacked Multijunction Solar Cells
EP2645430A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-02 Soitec Manufacture of multijunction solar cell devices
DE102013002298A1 (de) * 2013-02-08 2014-08-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mehrfachsolarzelle, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung hiervon
JP6446782B2 (ja) * 2013-03-14 2019-01-09 株式会社リコー 化合物半導体太陽電池、及び、化合物半導体太陽電池の製造方法
JP2015038952A (ja) * 2013-07-16 2015-02-26 株式会社リコー 化合物半導体太陽電池、及び、化合物半導体太陽電池の製造方法
JP6550691B2 (ja) * 2013-07-30 2019-07-31 株式会社リコー 化合物半導体太陽電池
KR102175147B1 (ko) * 2013-12-27 2020-11-06 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
US9331227B2 (en) 2014-01-10 2016-05-03 The Boeing Company Directly bonded, lattice-mismatched semiconductor device
WO2015198117A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-30 Soitec Semiconductor structures including bonding layers, multijunction photovoltaic cells and related methods
JP2016082041A (ja) 2014-10-15 2016-05-16 株式会社リコー 化合物半導体太陽電池、及び、化合物半導体太陽電池の製造方法
EP3012874B1 (de) * 2014-10-23 2023-12-20 AZUR SPACE Solar Power GmbH Stapelförmige integrierte Mehrfachsolarzelle
EP3018718A1 (de) * 2014-11-10 2016-05-11 AZUR SPACE Solar Power GmbH Solarzellenstapel
JP6317313B2 (ja) * 2015-12-02 2018-04-25 本田技研工業株式会社 金属部材およびｆｒｐ部材の接着構造体
FR3047350B1 (fr) * 2016-02-03 2018-03-09 Soitec Substrat avance a miroir integre
FR3047351B1 (fr) * 2016-02-03 2023-07-14 Soitec Silicon On Insulator Substrat avance
DE102016013541A1 (de) * 2016-11-14 2018-05-17 3 - 5 Power Electronics GmbH lll-V-Halbleiterdiode
TWI658919B (zh) 2018-03-22 2019-05-11 國立中山大學 材料的接合方法及分離方法
US10811382B1 (en) 2019-05-07 2020-10-20 Nanya Technology Corporation Method of manufacturing semiconductor device
CN112038425B (zh) * 2019-06-03 2024-04-30 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种多结叠层激光光伏电池
CN112151635A (zh) * 2019-06-27 2020-12-29 张家港恩达通讯科技有限公司 一种三结太阳能电池及其制备方法
US20230026052A1 (en) * 2021-07-22 2023-01-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Atomic layer deposition bonding layer for joining two semiconductor devices

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2705283B2 (ja) * 1990-06-14 1998-01-28 日立電線株式会社 積層型太陽電池及びその製造方法
US5376580A (en) 1993-03-19 1994-12-27 Hewlett-Packard Company Wafer bonding of light emitting diode layers
US6316332B1 (en) 1998-11-30 2001-11-13 Lo Yu-Hwa Method for joining wafers at a low temperature and low stress
US6333208B1 (en) 1999-07-13 2001-12-25 Li Chiung-Tung Robust manufacturing method for making a III-V compound semiconductor device by misaligned wafer bonding
US6340788B1 (en) 1999-12-02 2002-01-22 Hughes Electronics Corporation Multijunction photovoltaic cells and panels using a silicon or silicon-germanium active substrate cell for space and terrestrial applications
US6746777B1 (en) * 2000-05-31 2004-06-08 Applied Optoelectronics, Inc. Alternative substrates for epitaxial growth
US7122733B2 (en) 2002-09-06 2006-10-17 The Boeing Company Multi-junction photovoltaic cell having buffer layers for the growth of single crystal boron compounds
WO2004036626A2 (en) 2002-10-18 2004-04-29 The Regents Of The University Of California Isostatic pressure assisted wafer bonding method
US7812249B2 (en) 2003-04-14 2010-10-12 The Boeing Company Multijunction photovoltaic cell grown on high-miscut-angle substrate
FR2857983B1 (fr) 2003-07-24 2005-09-02 Soitec Silicon On Insulator Procede de fabrication d'une couche epitaxiee
FR2860340B1 (fr) 2003-09-30 2006-01-27 Soitec Silicon On Insulator Collage indirect avec disparition de la couche de collage
JP2005136136A (ja) * 2003-10-30 2005-05-26 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法およびウエーハの製造方法
US20050161078A1 (en) 2004-01-27 2005-07-28 Daniel Aiken Solar cell mechanical interconnection using direct wafer bonding
US20060021565A1 (en) 2004-07-30 2006-02-02 Aonex Technologies, Inc. GaInP / GaAs / Si triple junction solar cell enabled by wafer bonding and layer transfer
US7217636B1 (en) 2005-02-09 2007-05-15 Translucent Inc. Semiconductor-on-insulator silicon wafer
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
US20090072243A1 (en) * 2005-04-18 2009-03-19 Kyoto University Compound semiconductor device and method for fabricating compound semiconductor
US11211510B2 (en) 2005-12-13 2021-12-28 The Boeing Company Multijunction solar cell with bonded transparent conductive interlayer
JP2008004900A (ja) * 2006-06-26 2008-01-10 Sumco Corp 貼り合わせウェーハの製造方法
FR2903808B1 (fr) 2006-07-11 2008-11-28 Soitec Silicon On Insulator Procede de collage direct de deux substrats utilises en electronique, optique ou opto-electronique
US20090188561A1 (en) * 2008-01-25 2009-07-30 Emcore Corporation High concentration terrestrial solar array with III-V compound semiconductor cell
US8236600B2 (en) * 2008-11-10 2012-08-07 Emcore Solar Power, Inc. Joining method for preparing an inverted metamorphic multijunction solar cell
US8299351B2 (en) * 2009-02-24 2012-10-30 Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. Epitaxial growth of III-V compounds on (111) silicon for solar cells

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI583012B (zh) * 2013-03-14 2017-05-11 理光股份有限公司 化合物半導體太陽能電池及其製造方法

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