層120可與第一晶片110晶格匹配，并可包含第一鍵合表面120a。
[0039]第二組件104可包含第二晶片130、任選的緩沖層和第二鍵合層140。在如圖1所示的實施方式中，第二鍵合層140可在第二晶片130的第二表面130a上并與其直接相鄰。在一個非限制的實施方式中，第二晶片130可以是Ge襯底晶片。然而，應(yīng)當(dāng)理解為第二晶片130也可由其它材料構(gòu)成，舉例而言，例如GaAs。第二晶片130可用作生長襯底以及結(jié)構(gòu)支撐。特別地，第二晶片130可用作第二鍵合層140外延生長的襯底以及裝配的半導(dǎo)體器件200的主要機(jī)械支撐(圖2所示)。
[0040]在一個實施方式中，第二晶片130可包含活性Ge亞晶胞134。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在一些實施方式中，Ge亞晶胞134可省略。在一個代表性的實施方式中，Ge亞晶胞134可包含大約0.67eV的能帶隙?？赏ㄟ^將摻雜劑擴(kuò)散入第二晶片130的表面層形成Ge亞晶胞134。換句話說，Ge亞晶胞134可不外延生長。因此，Ge亞晶胞可以是第二晶片130的一部分。
[0041]第二鍵合層140可在第二晶片130的第二表面130a上外延生長。與第一鍵合層120相似，在一個實施方式中，第二鍵合層140也可以是(Al) (Ga)InP(As) (Sb)材料，其具有等于或大于大約5X 11Vcm3的相對高的摻雜劑濃度。應(yīng)當(dāng)理解，相對高的摻雜劑濃度對足夠的機(jī)械鍵合可能不是必要的，但可需要用于獲得鍵合界面(圖2所示的鍵合界面150)上的低電阻。然而，如果鍵合界面上的低電阻是不需要的，那么第二鍵合層140上相對高的摻雜濃度可以不是必要的。
[0042]在如圖1所示的代表性實施方式中，第二鍵合層140可與第二組件104的第二晶片130晶格匹配。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在其它實施方式中，第二鍵合層140也可同樣與第二晶片130晶格失配，并在下文詳細(xì)描述和在圖4-9中圖解。第二組件104的第二鍵合層140可與第一組件102的第一鍵合120晶格失配。在如圖1-9所述和顯示的所有實施方式中，第一鍵合層120與第二鍵合層140可相互晶格失配。
[0043]圖2是根據(jù)公開內(nèi)容中一個實施方式的半導(dǎo)體器件200的圖解，其中第一鍵合層120和第二鍵合層140鍵合在一起，以將第一組件102連接到第二組件104。在一個實施方式中，半導(dǎo)體器件200可以是光伏器件、太陽能電池、光傳感器、發(fā)光二極管或晶體管。
[0044]通過使第一鍵合層120和第二鍵合層140處于直接相互接觸，第一組件102和第二組件104可直接相互鍵合，其中可施加熱和壓力將第一組件102和第二組件104鍵合在一起。參看圖1-2，可使第一鍵合表面120a和第二鍵合表面140a處于相互接觸，并一起擴(kuò)散，形成鍵合界面150。在一個實施方式中，在使第一鍵合層120和第二鍵合層140接觸前，可將第一鍵合表面120a和第二鍵合表面140a拋光。在一個實施方式中，該拋光可通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)執(zhí)行，使用傳統(tǒng)的晶片鍵合設(shè)備執(zhí)行鍵合。
[0045]一旦使第一鍵合表面120a和第二鍵合表面140a處于相互接觸，第一組件102和第二組件104可被加熱至大約300°C到大約500°C之間的鍵合溫度。半導(dǎo)體器件200可在大約20psi到大約50psi之間的壓力下被加熱。半導(dǎo)體器件200可在壓力下被加熱大約20到300分鐘。
[0046](Al) (Ga) InP(As) (Sb)鍵合層的直接半導(dǎo)體鍵合已經(jīng)獲得橫跨鍵合界面(例如，如圖2所示的鍵合界面150)大于4.lj/m2的鍵強度、低至0.30hm_cm2的電阻和大于97%的光透明度。直接鍵合后，第一晶片110可去除。
[0047]圖3圖解了用于制造如圖2所示的半導(dǎo)體器件200的方法300的代表性工藝流程圖?？傮w參看圖1-3，方法300可從方框302開始，其中第一鍵合層120可在第一組件102的第一晶片110的第一表面IlOa上外延生長。如上所討論，第一鍵合層120可與第一晶片110晶格匹配。方法300可隨后進(jìn)行到方框304。
[0048]在方框304中，第二鍵合層140可在第二組件104的第二晶片130的第二表面130a上外延生長。如上所討論，第二鍵合層140可與第二晶片130晶格匹配。然而，第二組件104的第二鍵合層140可與第一組件102的第一鍵合層120晶格失配。方法300可隨后進(jìn)行到方框306。
[0049]在方框306中，第一組件102和第二組件104可在第一鍵合表面120a和第二鍵合表面140a上直接相互鍵合，由此制造半導(dǎo)體器件200 (圖2所示)。具體地，可使第一鍵合表面120a和第二鍵合表面140a(圖1)處于相互接觸，并加熱至鍵合溫度。第一鍵合層120和第二鍵合層140 —起擴(kuò)散形成鍵合界面150 (見圖2)。方法300可隨后終止。
[0050]圖4圖解了根據(jù)公開內(nèi)容中一個實施方式的預(yù)裝結(jié)構(gòu)400的可選的實施方式。預(yù)裝結(jié)構(gòu)400可包含第一組件402和第二組件404。第一組件402可包含第一晶片410、半導(dǎo)體層412和第一鍵合層420。半導(dǎo)體層412可在第一晶片410的第一表面410a上并與其直接相鄰。在一個實施方式中，半導(dǎo)體層412可以是光伏器件或具有一個或多個子電池(subcell)的太陽能電池。第一鍵合層420可在半導(dǎo)體層412的半導(dǎo)體表面412a上并與其直接相鄰。與如上所述和圖1-3所示的實施方式相似，第一晶片410可以是選自II1-V族材料的半導(dǎo)體。在一個實施方式中，第一晶片410可選自娃(Si)、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、磷化鎵(GaP)、銻化鎵(GaSb)、砷化鎵銦(GaInAs)、磷化鎵銦(GaInP)、氮化鎵銦Ga(In)N材料。
[0051]半導(dǎo)體層412可在第一晶片410的第一表面410a上外延生長。半導(dǎo)體層412可與第一晶片410晶格匹配。第一鍵合層420可在半導(dǎo)體層412的半導(dǎo)體表面412a上外延生長。與如圖1-3所示和上述的實施方式相似，第一鍵合層420可以是(Al) (Ga)InP(As)(Sb)材料，并且在一個實施方式中，其具有等于或大于大約5X 11Vcm3的相對高的摻雜劑濃度。第一鍵合層420也可與第一晶片410晶格匹配，并可包含第一鍵合表面420a。
[0052]第二組件404可包含第二晶片430、緩沖層432、半導(dǎo)體層436和第二鍵合層440。在如圖4所示的實施方式中，緩沖層432可在第二晶片430的第二表面430a上并與其直接相鄰。半導(dǎo)體層436可在緩沖層432的緩沖表面432a上并與其直接相鄰。第二鍵合層440可在半導(dǎo)體層436的半導(dǎo)體表面436a上并與其直接相鄰。
[0053]與如上所述和圖1-3所示的實施方式相似，第二晶片430可以是Ge襯底，并可用作生長襯底以及結(jié)構(gòu)支撐。具體地，第二晶片430可用作緩沖層432外延生長的襯底以及裝配的半導(dǎo)體器件500的主要機(jī)械支撐(圖5所示)。緩沖層432可在第二晶片430的第二表面430a上外延生長。在一個實施方式中，第二晶片430可包含活性Ge亞晶胞434。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在一些實施方式中，Ge亞晶胞434可省略。
[0054]在如圖4所示的實施方式中，緩沖層432可在第二晶片430的第二表面430a上外延生長。緩沖層432可以是變形透明級緩沖物(metamorphic transparent gradedbuffer)。在如上所述的實施方式中，術(shù)語“透明”可定義為透射等于或大于大約97%的光或電磁輻射，所述光或電磁輻射的波長用于激活置于其下的晶胞或亞晶胞。緩沖層432可用于外延生長與第二晶片430晶格失配的材料。例如，在如圖4所示的實施方式中，緩沖層432可用于生長半導(dǎo)體層436。半導(dǎo)體層436可與第二晶片430晶格失配。緩沖層432可吸收晶格失配的應(yīng)變，并通常阻止位移的垂直傳播。
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