Entwicklung des n-GaAs/n-InP-Wafer Bonding
Das Argonstrahl-aktivierte Waferbonden ist ein Schlüsselprozess für die Herstellung der Mehrfachsolarzelle im Rahmen des “50 Prozent”-Projekts.
Dabei werden die mittels MOVPE auf einem GaAs gewachsenen oberen Zellen und die auf InP gewachsenen unteren Zellen durch einen n-GaAs/n-InP-Heteroübergang monolithisch verbunden.
Der Prozessablauf ist wie folgt: Die Waferoberflächen werden zunächst chemisch-mechanisch poliert, um glatte, partikelfreie Oberflächen zu erhalten. Anschließend werden die Waferoberflächen im Vakuum mit Argon-Atomen besputtert, um Oxide zu entfernen (siehe Foto der Bondkammer), wobei freie Bindungen auf den Oberflächen entstehen.
Durch Zusammendrücken der Wafer bilden sich kovalente Bindungen aus, die die Halbleiter dauerhaft verbinden. Der Sputterprozess für GaAs und InP wurde eingehend untersucht, um eine vollständige Oxidentfernung zu gewährleisten und gleichzeitig eine Oberflächenaufrauhung zu vermeiden. Mit optimierten Prozessparametern war es möglich, einen vollflächigen n-GaAs/n-InP-Heteroübergang zu realisieren, wie in der rasterakustischen Mikroskopieaufnahme zu sehen ist. Der nicht gebondete Bereich an den Bondkanten kann mit der abgerundeten Kante der Wafer korreliert werden. Dieses Ergebnis ist der erste wichtige Meilenstein bei der Realisierung der angestrebten Vier- bzw. Sechs-fach-Solarzelle am Fraunhofer ISE.