[发明专利]通过利用衬底图案化的无掩膜工艺的位错和应力管理以及设备制造方法

权利要求书

1.一种结构，包括：

a）被图案化的晶体半导体衬底，具有由沟槽（120、320、420、430、620、720）定界的升高的区域（110、130、410、610、710）；以及

b）外延半导体材料，以隔离的半导体片（330、570）的形式淀积在所述升高的衬底区域上。

2.如权利要求1所述的结构，包含失配的半导体材料，其中：

a）所述被图案化的半导体衬底由第一晶体半导体材料制成；以及

b）所述外延淀积物包括至少一种与所述衬底具有晶格失配或者热失配的第二晶体半导体材料。

3.如权利要求2所述的结构，其中，失配的半导体材料是晶格失配或者热失配的。

4.如权利要求2所述的结构，其中，所述淀积物具有足够的厚度，以允许与晶格失配相关联的缺陷通过其侧壁（351、576）或者通过任何内部开口（590、1210、1250）离开所述片。

5.如权利要求1所述的结构，其中，所述沟槽的深度h至少与其宽度d一样大。

6.如权利要求1所述的结构，其中，所述升高的衬底区域（130）被刻面，以允许在所述外延片中形成的缺陷通过所述片的侧壁离开。

7.如权利要求1所述的结构，其中，所述沟槽的侧壁和底部用介电层覆盖。

8.如权利要求1所述的结构，其中，所述升高的衬底区域具有至少一个在从100nm至大约500μm的范围内的最小维度w。

9.如权利要求1所述的结构，其中，所述升高的区域包括至少一个区域，该区域的边界沿所述衬底的高对称方向对准。

10.如权利要求1所述的结构，其中，所述沟槽包括至少一个蚀刻不足的沟槽（720）。

11.如权利要求1所述的结构，其中，所述隔离的片在生长期间具有刻面（361、362），并且其中，所述刻面倾斜到生长方向，以允许把垂直缺陷（380）偏转到倾斜方向（381），使得所述缺陷可通过所述片的侧壁（351）离开。

12.如权利要求1所述的结构，其中，外延片（330、570）的表面在外延生长期间已经被修改成具有水平表面（326）。

13.如权利要求1或者2中任何一项所述的结构，其中，隔离的片（330、570）具有小到足以抑制层破裂和晶片弯曲的宽度（314、514）和高度（312、512）。

14.如权利要求2所述的结构，其中，隔离的片（330、570）由包括大约30-300nm范围内的宽度的窄通道（1310、1340）隔开。

15.如权利要求1所述的结构，其中，所述半导体衬底是包括Si、SOI、Ge、GeOI、GaAs、InP、InSb、CdTe、SiC、Al₂O₃、AlN和GaN的一组衬底中的一种。

16.如权利要求2所述的结构，其中，所述至少一种第二半导体材料是一组半导体材料中的一种，包括基本的IV族半导体及其合金以及来自III-V族、II-VI族和IV-VI族的化合物半导体及其合金。

17.如权利要求2所述的结构，其中，来自所述至少一种第二半导体材料的外延淀积物包括具有成分递变的层，所述递变的层选自包括IV族、III-V族、II-VI族和IV-VI族半导体的合金的一组合金，而且所述递变的层便于位错朝向所述外延片的侧壁（351、576）滑动。

18.如权利要求2所述的结构，其中，所述外延淀积物包括由多个半导体层制成的活性层堆叠，所述多个层选自包括基本的IV族半导体及其合金以及来自III-V族、II-VI族和IV-VI族的化合物半导体及其合金的一组半导体层。

19.如权利要求18所述的结构，其中，所述活性层堆叠中的至少一层被掺杂。

20.如权利要求1-19中任何一项所述的结构，其中，所述外延层堆叠包括光伏太阳能电池。

21.如权利要求20所述的结构，其中，所述光伏太阳能电池是三结太阳能电池。