DE10143587A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln und/oder Beschichten einer Fläche eines Gegenstandes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln einer Oberfläche eines Gegenstandes. Um eine reproduzierbare Behandlung sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass die Fläche von einem mit dieser reagierenden Gas beaufschlagt wird, das entlang einer Konvektionsrolle strömt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln und/oder Beschichten einer Fläche eines Gegenstandes, insbesondere einer Oberfläche eines Substrates wie eines Halbleiterbauelementes wie Solarzelle, wobei die Fläche mit einem mit der Fläche wechsel­ wirkende Teilchen enthaltendem Gas beaufschlagt wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Beschichten und/oder Behandeln einer Fläche eines Gegenstandes wie Substrat durch Beaufschlagen dieses mit einem Gas mit für die Beschichtung bzw. Behandlung enthaltenen Teilchen, umfassend einen Raum, der von einer Kopffläche, einer Bodenfläche, Seitenflächen, der zu beschichtenden bzw. zu behandelnden Fläche sowie einer parallel oder in etwa parallel zu dieser verlaufenden Längsbegrenzungsfläche begrenzt ist und eine Gaseintritts- und -austrittsöffnung aufweist, sowie zumindest eine die Fläche erwärmende Wärmequelle.

Um Substrate bzw. Flächen dieser im CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition) zu beschichten, können unterschiedliche Prinzipien zur Anwendung gelangen. So besteht die Möglichkeit, einen Gasfluss parallel zur Substratoberfläche zu führen. Dabei kann das Substrat feststehend oder bewegt sein. Durch die Gasführung entlang der Substratoberfläche ist die Tendenz zur schnellen Verarmung des Trägergases gegeben. Dabei sind bei feststehendem Substrat inhomogene Abscheideraten, inhomogene Schichtdicken sowie ungleichmäßige Dotierungen in Richtung der Schichtdicke und in der Schichtfläche festzustellen.

Beim bewegten Substrat ist zwar eine homogene Schichtdicke erzielbar, jedoch die Ab­ scheiderate ist inhomogen. Auch ist eine ungleichmäßige Dotierung in Richtung der Schicht­ dicke festzustellen.

In Stauflussreaktoren strömt das einer Substratoberfläche zuzuführende Gas senkrecht von oben auf die zu beschichtende Fläche. Bei kleinen Substratflächen kann dabei eine homogene Abscheiderate erzielt werden. Auch hinsichtlich der Schichtdicke und der Dotierung in Richtung der Schichtdicke und in der Schichtfläche ist eine Homogenität festzustellen. Allerdings bereitet des Rückführen von reagiertem Gas bei Beschichtung großer Flächen Probleme, so dass bei Stauflussreaktoren gute Ergebnisse nur bei relativ kleinen Substratflächen erzielbar sind.

Um großflächige homogene Abscheidungen zu erzielen, werden Pancake-Reaktoren benutzt, die dem Prinzip des Stauflussreaktors ähnlich sind. Dies bedeutet, dass die zu beschichtende Fläche senkrecht angeströmt wird. Das Substrat selbst ist auf einem heißen Suszeptor angeordnet, so dass aufgrund der hierdurch bedingten Konvektion in der Gasatmosphäre eine Durchmischung und Homogenisierung des Gases erzielbar ist. Infolgedessen ergeben sich homogene Abscheideraten, homogene Schichtdicken sowie homogene Dotierungen in Richtung der Schichtdicke und der Schichtfläche. Die Homogenität kann zusätzlich dadurch erhöht werden, dass der Suszeptor beim Beschichten gedreht wird. Auch wenn ein entsprechendes Beschichtungsverfahren für große Flächen geeignet ist und reproduzierbare, hochwertige Epitaxieschichten ergibt, muss als nachteilig angesehen werden, dass die Gaszuführung aus der Mitte des Systems durch eine Bohrung in dem scheibenförmigen Suszeptor erfolgt und daher in der Anwendung auf die Wafer-Beschichtung beschränkt bleibt.

Entsprechende Verfahren bzw. zum Einsatz gelangende Reaktoren sind der Literaturstelle US- Z: Chemical Vapor Deposition for Microelectronics, Arthur Sherman, Noyes Publications, USA, S. 31-39, 150-174 zu entnehmen.

Um eine gute Schichtdicken-Homogenität zu erzielen, ist es bekannt, das zu beschichtende Substrat zu drehen, wodurch Inhomogenitäten in azimutaler Richtung herausgemittelt werden. Bei CVD-Verfahren im Halbleiterbereich werden daher Substrate rotiert oder zumindest bewegt. Rotation setzt dabei rotationssymmetrische Substrate, Substratträger bzw. Suszeptoren mit exakt definierter Form und geeigneter Massenverteilung voraus.

Bei den zuvor beschriebenen Techniken mit horizontalem CVD-Reaktor, Staufluss-Reaktor oder Pancake-Reaktor liegt das Substrat üblicherweise auf einem Suszeptor, der induktiv oder durch Lampen beheizt wird. Befindet sich das mit dem Substrat wechselwirkende Gas - häufig Nährgas genannt - oberhalb von diesem, wird eine Schichtabscheidung und damit die Schichtqualität von der Konvektion des Gases durch Erwärmung beeinflusst. Dabei kann die Konvektion sehr turbulent und unregelmäßig werden. Zudem kann dann, wenn heißes Gas mit zuströmendem kalten Gas in Berührung kommt, Kondensation bzw. Keimbildung in der Gasphase auftreten, die zu Nebel oder Staub führt. Staubförmige Ablagerungen auf der Schicht führen jedoch zu Defekten in einer wachsenden CVD-Schicht. Zudem können Partikel zu Defekten führen, die insbesondere in der Hableitertechnologie und Solartechnik zu vermeiden sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine hinreichende flächige bzw. räumliche Homogenität des Bereichs der Fläche, der behandelt wird bzw. hinsichtlich der auf die Fläche aufzubringenden Beschichtung erzielbar ist. Auch soll bei der Beschichtung der Fläche eine gute Effizienz, d. h. ausreichendes Verhältnis von Beschichtungsrate zu Gasfluss gegeben sein. Des Weiteren soll mit einfachen Maßnahmen eine gezielte Gasführung und -strömung gegeben sein.

Erfindungsgemäß wird das Problem durch ein Verfahren der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Fläche des Gegenstandes zur Vertikalen unter einem Winkel α mit 0° ≦ α < 90° ausgerichtet wird und dass das Gas derart geführt wird, dass dieses vom Bodenbereich der Fläche des Gegenstandes beginnend entlang dieser durch Konvektion strömt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Fläche des Gegenstandes zu der Vertikalen mit dem Winkel α mit 30° ≦ α ≦ 60° geneigt wird. Des Weiteren sollte das Gas derart erwärmt und entlang der Fläche des Gegenstandes geführt werden, dass sich eine laminare oder im Wesentlichen laminare Strömung ausbildet.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Fläche des Gegenstandes eine Begrenzungsfläche eines insbesondere quaderförmigen Raums mit parallel zu der Fläche verlaufender Längsbegren­ zungsfläche, Bodenfläche, Kopffläche sowie Seitenflächen als Begrenzungen ist, und dass Gas in den Raum im Bereich der Kopffläche eingeleitet und entlang der Längsbegrenzungsfläche sowie der Bodenfläche geführt und dabei erwärmt wird. Somit strömt das in den Raum gelangende Gas zunächst schwerkraftbedingt entlang der Längsseitenfläche, um sodann entlang der Bodenfläche geführt und zumindest von der zu behandelnden bzw. zu beschichtenden Fläche erwärmt zu werden mit der Folge, dass das Gas durch Konvektion entlang der Fläche strömt. Dabei ist vorgesehen, dass ein Teil des unmittelbar entlang der Fläche des Gegenstandes strömenden Gases aus dem Raum abgeführt und ein verbleibender Teil in dem Raum im Kreislauf geführt wird. Durch diese Maßnahmen wird der Teil des Gases aus dem auch als Reaktionsraum zu bezeichnenden Raum weggeführt, der in Bezug auf die Teilchen, die mit der Fläche wechselwirken, verarmt ist. Dabei wird insbesondere vorgeschlagen, dass der aus dem Reaktionsraum abgeführte Teil des Gases eine Schichtdicke aufweist, die kleiner als dreifache Dicke der Diffusionszone ist, in der Gasteilchen mit der Fläche des Gegenstandes wechselwir­ ken. Der andere Teil des entlang der Fläche des Gegenstandes laminar strömenden Gases, dessen Teilchen mit der Fläche noch nicht in Wechselwirkung getreten sind, kann in dem Raum im Kreislauf geführt werden, ohne dass eine unkontrollierte Konzentrationsveränderung erfolgt. Das verbrauchte und abgeführte Gas wird durch neues kaltes Gas ersetzt, welches dem umlaufenden Gas vorzugsweise über einen Schlitz zugeführt wird. Um dabei sicherzustellen, dass der umlaufende Teilgasstrom ebenfalls schwerkraftbedingt entlang der oder in etwa parallel zu der Fläche des Gegenstandes verlaufenden Längsbegrenzungsfläche des Raums "her­ abfällt", wird das im Kreislauf geführte Gas mit kälterem frischen Gas vermischt und/oder die Längsbegrenzungsfläche gekühlt.

Durch die erfindungsgemäße Lehre werden die dem Stand der Technik zu entnehmenden Nachteile vermieden bei gleichzeitiger Erzielung erheblicher Vorteile: Dies sind die Abführung verbrauchten Gases unmittelbar nach der Reaktion aus dem Reaktionsraum, sowie die verbesserte Ausnutzung durch den Gasumlauf des unverbrauchten Gasanteils, ferner die Homogenität der Abscheiderate bei nicht rotierendem Substrat.

Im Vergleich zu den Verfahren, bei denen der Gasfluss horizontal zur Substratoberfläche ohne Rotation geführt wird, ergibt sich bei einer abzuscheidenden Schicht eine homogenere Abscheiderate und damit homogenere Schichtdicke sowie Dotierung. Hinsichtlich der bekannten Verfahren, bei denen die Substrate in Rotation versetzt werden, ist eine homogenere Dotierung abzuscheidender Schichten gegeben. Ferner ist der konstruktive Aufwand geringer, da eine Rotation des Substrats nicht erfolgen muss. Im Vergleich zu Staufluss-Reaktoren ergibt sich der Vorteil, dass bei großen Substratflächen die Abscheidung hinsichtlich Abscheiderate, Schichtdicke und Dotierung homogener ist.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre und der Nutzung einer Konvektionsrolle sind rechteckige Reaktorgeometrien und daher rechteckige Substratflächen, die z. B. in der Dünnschicht-Technologie in der Photovoltaik oder bei der Herstellung großer TFT-Bildschirme erforderlich sind, einsetzbar.

Liegt beim Pancake-Reaktor die heiße Substratfläche unten, so dass es schwerkraftbedingt zur Ablagerung kleiner Staubpartikel und daher zu Wachstumsfehlern in der Schicht kommen kann, ist dies aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre durch die Position des Gegenstandes oberhalb des Gases ausgeschlossen.

Die Fläche des Gegenstandes selbst kann zum Beispiel durch Infrarotstrahler, Mikrowellen und/oder induktiv in einem Umfang erwärmt werden, so dass von dem Gegenstand ausreichend Wärme an das entlang der Fläche strömende Gas für die Ausbildung einer Konvektionsrolle abgegeben werden kann.

Durch die Ausbildung der Konvektionsrolle innerhalb des Raums ergibt sich des Weiteren eine Zone geringer Strömungsgeschwindigkeit, deren Breite ungefähr der zu behandelnden bzw. zu beschichtenden Fläche entspricht und somit auch zur Homogenität der zu behandelnden Fläche bzw. der auf dieser auszubildenden Beschichtung beiträgt.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass der Gegenstand parallel zu dem laminar entlang der zu behandelnden bzw. zu beschichtenden Fläche strömenden Gas bewegbar ist, so dass im Durchlaufverfahren Flächen behandelt bzw. beschichtet werden können, auch solche, die eine Flächenerstreckung aufweisen, die größer als die unmittelbar dem Gas auszusetzende Fläche ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Abscheiden einer siliziumcarbid- und/oder siliziumnitridhaltigen Schicht auf dem Gegenstand ein Gasgemisch von CH₃SiCl₃ und H₂ und/oder NH₃ bzw. SiH₂Cl₂, SiHCl₃, SiCl₄ und H₂ und/oder NH₃ verwendet wird, dass mit der Fläche reagiert.

Zum Abscheiden einer Siliziumschicht ist vorgesehen, dass ein Gasgemisch von SiHCl₃ und H₂ verwendet wird. Auch besteht die Möglichkeit, einem verwendeten Gasgemisch ein Dotiergas bestehend aus zum Beispiel Diboran bzw. Bortrichlorid oder Aluminiumtrichlorid oder Galli­ umchlorid oder Indiumchlorid beizumischen.

Um auf einem Glassubstrat eine CuInGaSe₂-Schicht auszubilden ist vorgesehen, dass eine auf einem Glassubstrat abgeschiedene Cu, In, Ga-Schicht mit H₂Se enthaltendem Gas beaufschlagt wird.

Zur Abscheidung einer Zinnoxidschicht sieht die Erfindung vor, dass ein Glassubstrat bei Temperaturen um 400°C bis 550°C mit einem Gasgemisch aus Zinntetrachlorid und H₂O- Dampf beaufschlagt wird. Zur Abscheidung einer Siliziumoxidschicht sieht die Erfindung vor, dass ein Siliuziumsubstrat oder ein Si-beschichtetes Substrat oder eine p⁺-Si-Keimschicht bei Temperaturen von 400°C bis 600°C mit einem Gasgemisch aus SiCl₄ und H₂O-Dampf beaufschlagt wird.

Ein weiterer Vorschlag der Erfindung sieht vor, dass eine Phosphorglasschicht durch Beauf­ schlagen einer Siliziumschicht mit POCl₃-haltigem Gas ausgebildet wird und sodann so erhaltende Phosphorglasschicht zur Eindiffusion von Phosphor getempert wird. Als Ergebnis erhält man eine homogen mit Phosphor dotierte Siliziumschicht.

Aber nicht nur das Ausbilden von Schichten, sondern auch das Behandeln von Flächen und Abtragen von Schichten dieser wird durch die erfindungsgemäße Lehre realisiert. So kann eine oberflächenseitige Schicht des Gegenstandes durch Entlangströmen eines HF-haltigen Gases abgetragen werden. Eine Siliziumoxid-Schicht, die bei der Herstellung von Dünnschicht- Solarzellen entsteht und wieder entfernt werden muss, kann zum Beispiel durch Entlangströmen von HF-haltigem Gas gleichmäßig abgetragen werden. Auch kann eine Siliziumoxid-Schicht durch parallel zu dieser strömender und mit dieser reagierender HF- und/oder H₂O-Dampf­ haltiger Luft gleichmäßig abgetragen werden. Schließlich ist insbesondere vorgesehen, dass eine Siliziumoxid-Schicht auch durch Entlangströmen von H₂-haltigem Gas bei einer Temperatur T₃ mit T ≧ 1000°C reduziert und dadurch abgetragen wird.

Eine Vorrichtung zum Beschichten und/oder Behandeln einer Fläche eines Gegenstandes wie Substrat durch Beaufschlagen dieses mit einem Gas mit für die Beschichtung bzw. Behandlung erforderlichen Teilchen der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass die zu behandelnde und/oder zu beschichtende Fläche des Gegenstandes Begrenzungsfläche des Raumes ist und unter einem Winkel α mit 0° ≦ α < 90° zur Vertikalen verläuft, dass die Gaseintritts- und die Gasaustrittsöffnung im Kopfbereich des Raumes angeordnet sind und dass das Gas während des Durchströmen des Raums durch Konvektion entlang der Fläche führbar ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Gas in den Raum derart durch Schwerkraft und Konvektion führbar ist, dass das Gas entlang der Fläche des Gegenstandes laminar oder im Wesentlichen laminar strömt.

Die Gasaustrittsöffnung selbst sollte sich über oder nahezu über die gesamte Breite der Fläche und parallel zu dieser erstrecken, also schlitzförmig ausgebildet sein. Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass die Gasaustrittsöffnung eine Schlitzbreite d mit d ≦ 3 D aufweist, wobei D die Breite der Diffusionszone der mit der Fläche wechselwirkenden Elemente des Gases ist.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der Abstand d≈D ist.

Die Gaseintrittsöffnung ist bevorzugterweise im Bereich der Längsbegrenzungswandung, die parallel oder in etwa parallel zu der Fläche des Gegenstandes verläuft, angeordnet, wobei eine schlitzförmige Ausbildung gleichfalls zu wählen ist.

Die Fläche des Gegenstandes, die Längsbegrenzungsfläche sowie die vorzugsweise senkrecht zu diesen verlaufenden Kopf und Bodenflächen sind derart zueinander ausgerichtet und/oder die Erwärmung dieser ist dergestalt, dass das in dem Raum strömende Gas eine Konvektions­ rolle bildet.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass die zu behandelnde bzw. zu beschichtende Fläche des Gegenstandes eine Öffnung des Raums insbesondere dichtend verschließt. Des Weiteren kann der Raum selbst gegenüber Umgebung einen leichten Überdruck aufweisen, um ein Eindringen von Gas auszuschließen.

Zur Herstellung eines Halbleiterschichtsystems unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich die Erfindung durch die Verfahrensschritte aus:

• - Abscheiden einer SiC und/oder Siliziumnitrid enthaltenden Schicht auf einem Substrat aus zum Beispiel Silizium, Keramik oder Graphit bei einer Substrattemperatur T mit 900°C ≦ T ≦ 2000°C, insbesondere 1200°C ≦ T ≦ 1600°C durch CVD in dem Raum,
• - Ausbilden einer mit einem Element der Gruppe III des Periodensystems dotierte Siliziumschicht (p⁺) in dem Raum,
• - Kristallisieren der dotierten Siliziumschicht durch Aufschmelzen dieser (ggf. außerhalb des Raums) und
• - Epitaxieren der mit einem Element der Gruppe III dotierten multkristallinen Silizi­ umschicht (p) mit Körnern in der Größenordnung von 0,1 bis 10 mm mit einer photoempfindlichen Silizium-Schicht (p-Schicht).

Ferner kann auf ein entsprechend hergestelltes Schichtsystem eine n-dotierte Schicht, elektrisch leitender Frontkontakt und/oder eine Antireflexionsschicht aufgebracht werden, wobei sowohl die Endschicht als auch die Antireflexionsschicht in dem Raum ausgebildet werden kann.

Ferner kann auf der p⁺-Schicht vor deren Kristallisation eine 0,1 bis 5 µm, vorzugsweise 1 bis 2 µm dicke Siliziumoxid-Schicht ausgebildet werden, um sodann die p⁺-Schicht aufzuschmelzen und insbesondere nach dem Zonenschmelzverfahren zu rekristallisieren, wobei nach der Kristallisation die Oxidschicht mit HF- und/oder H₂O-haltigem Gas abgetragen wird, um eine Keimschicht multikristalliner Struktur mit Körnern der Größenordnung 0,1 bis 10 mm freizulegen, auf die die p-Schicht epitaktisch abgeschieden wird.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Behandeln bzw. Be­ schichten einer Fläche eines Gegenstandes,

Fig. 2a und b die Anordnung gemäß Fig. 1 in unterschiedlichen Ausrichtungen zur Vertikalen,

Fig. 3 eine weitere Prinzipdarstellung einer der Fig. 1 entsprechenden An­ ordnung,

Fig. 4 eine Darstellung der Abscheiderate auf einer Fläche in Abhängigkeit von deren Neigungswinkel und

Fig. 5 eine c-Si-Dünnschichtsolarzelle.

Anhand der Erläuterungen der den Zeichnungen zu entnehmenden Figuren soll die erfindungs­ gemäße Lehre zum Beschichten bzw. Behandeln von Flächen von Gegenständen insbesondere Substratoberflächen erfolgen. Dabei wird vorrangig auf CVD-Verfahren zum Abscheiden von Silizium eingegangen. Hierdurch soll jedoch die erfindungsgemäße Lehre nicht eingeschränkt werden. Anstelle von abzuscheidenden Stoffen ist auch eine chemische oder physikalische Veränderung einer bestehenden Schicht durchführbar, wie diese zum Beispiel im Zusammenhang mit Trocknungsprozessen erfolgen können. Auch eine chemische Umwandlung einer bereits bestehenden Schicht ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren realisierbar.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, dass ein Gas, das Elemente enthält, die mit einer zu behandelnden bzw. zu beschichtenden Fläche wechselwirken, in einem Raum - nachstehend Reaktorraum genannt - derart geführt werden, dass das Gas, das auch als Träger- oder Nährgas zu bezeichnen ist, durch Konvektion entlang der Fläche geführt wird, wobei eine laminare Strömung ausgebildet wird.

In Fig. 1 ist rein prinzipiell eine Anordnung 10 in Form eines Reaktors dargestellt, in dessen Innenraum 12 ein entlang der Pfeile 14 strömendes Gas geführt wird. Der Reaktor 10 wird neben nicht dargestellten Seitenwandungen von einer Bodenwandung 16, einer Kopfwandung 18, einer Trägerwandung 20 und einer parallel oder in etwa parallel zu dieser verlaufenden Längsseitenwandung 22 begrenzt. Die Trägerwandung 20 kann ein Substrat sein, das rauminnenseitig mit dem Gas bzw. den in diesem vorhandenen Elementen wechselwirken wie reagieren kann. Auch kann die Trägerwandung 20 selbst als Substrat ausgebildet sein. Somit wird der Innenraum 12 des Reaktors 10 von Bodenfläche 24, Kopffläche 26, Substratfläche 28 und Längsseitenfläche 30 begrenzt, soweit die entsprechenden Wandungen 16, 18, 20, 22 zeichnerisch dargestellt sind.

In der Kopfwandung 18 sind eine Einlassöffnung 32 und eine Auslassöffnung 34 vorgesehen. Dabei verläuft die Eintrittsöffnung 32 im Bereich der Längsseitenwandung 22 und die Austrittsöffnung 34 im Bereich der Substratfläche 28.

Erfindungsgemäß ist der Reaktor 10 derart zur Vertikalen bzw. zur Horizontalen 36 geneigt, dass die Substratfläche 28 zur Vertikalen einen Winkel α beschreibt, der vorzugsweise im Bereich zwischen 0° und fast 90° verläuft. Mit anderen Worten beschreibt der Reaktor 10 zur Horizontalen einen Winkel β mit 0° < β ≦ 90°.

Verschiedene Neigungspositionen des Reaktors 10 sind rein prinzipiell den Fig. 2a, 2b zu entnehmen.

Über die Gaseintrittsöffnung 32 strömt vorzugsweise kaltes Gas in den Reaktorinnenraum 12, um schwerkraftbedingt entlang der Längsseitenfläche 30 zur Bodenfläche 24 zu gelangen, in der das Gas umgelenkt wird, um sodann zur Substratfläche 28 geführt zu werden und entlang dieser zu strömen. Die Austrittsöffnung 34 ist nun derart beabstandet zur Substratfläche 28 angeordnet bzw. erstreckt sich von dieser ausgehend in einem Umfang, dass nur derjenige Teil des Gases weggeführt wird, das bzw. dessen Elemente mit der Substratfläche 28 wechselgewirkt hat, also der Teil des Gases, aus dem im Falle einer Beschichtung die Elemente auf der Substratfläche 28 abgeschieden worden sind. Da die Substratfläche 28 bzw. das Substrat erwärmt ist, und zwar auf eine Temperatur T_S, die größer als die Einlasstemperatur T_i des Gases ist, erfolgt während des Strömens entlang der Längsseitenfläche 30 und der Bodenfläche 24 ein Erwärmen des Gases mit der Folge, dass dieses entlang der Substratfläche 28 konvektionsbedingt strömt und sich eine laminare Strömung ausbildet, sich folglich entlang der Substratfläche 28 eine Gasschicht 38 ausbildet, die substratflächennah, also im Schichtbereich 40 im Falle einer Beschichtung der Substratfläche 28 in Bezug auf die Elemente verarmt ist, die auf der Substratfläche 28, abgeschieden werden. Dieser Schichtbereich 40 wird über die Austritts­ öffnung 34 weggeführt, wohingegen der außerhalb der Zone 40 verbleibende Gasanteil, dessen Konzentration an den Elementen, die sich auf der Substratfläche 28 abscheiden könnten, in der Zusammensetzung etwa der des über die Eintrittsöffnung 32 zuströmenden Gases entspricht.

Wie insbesondere durch die in den Fig. 1 und 2 eingezeichneten Pfeile verdeutlicht werden soll, bildet das den Reaktionsraum 12 durchströmende Gas eine Konvektionsrolle, wobei ein lamina­ res Strömen entlang der Substratfläche 28 erfolgt.

Da das Substrat 20 bzw. die Substratfläche 28 oberhalb des strömenden Gases angeordnet ist, wird verhindert, dass größere Partikel auf die zu beschichtende Substratfläche 28 gelangen. Weitere Vorteile ergeben sich daraus, dass die Temperatur des Substrats 20 zumindest gleich, insbesondere jedoch höher als die Temperatur der verbleibenden Begrenzungswandungen 16, 18, 20 und des über die Eintrittsöffnung 32 zugeführten Gases ist. Das Anordnen des Substrats oberhalb des Reaktionsgases bewirkt sodann eine Temperaturverteilung, die eine stabile Gasströmung, also den gewünschten laminaren Verlauf entlang der Substratfläche 28 gewährleistet.

Mit anderen Worten wird zur Erzielung einer homogenen Abscheiderate die Eigenschaft der konvektiven Strömung für ein Beschichtungsverfahren gezielt genutzt. Gleiches gilt für den Fall einer Behandlung wie zum Beispiel dem Abtragen von Schichten von dem Substrat 20.

Das über die Eintrittsöffnung 32 zugeführte Gas ist kühl und strömt bevorzugt schwer­ kraftbedingt entlang der Fläche 30 zum Boden. Dementsprechend sollte die Längsseitenwan­ dung 22 und damit der Reaktor 10 geneigt verlaufen. Dabei verläuft erwähntermaßen der Neigungswinkel α zur Vertikalen vorzugsweise im Bereich zwischen 0° und 80° bzw. der Kippwinkel β zur Horizontalen zwischen 90° und 10°.

Während des Entlangströmens entlang der Längsbegrenzungsfläche 30 erfolgt ein allmähliches Erwärmen des Gases. Sodann erfolgt ein Umlenken entlang der Bodenfläche 24, damit schließlich das Gas entlang der Substratfläche 28 konvektionsbedingt aufwärts in Richtung der Kopffläche 26 strömt. Somit wird das Gas erst dann an der Substratfläche 28 vorbeigeführt, nachdem es sich vorher erwärmt hat. Durch das Vorbeiströmen des Gases am heißen Substrat 20, erwärmt sich das Gas innerhalb einer Zone von einigen cm bis 10 cm Breite, so dass hierdurch der Auftrieb und die treibende Kraft für die Ausbildung der Konvektionsrolle gegeben ist. Hierdurch bedingt erfolgt ein dichtes Vorbeiströmen des heißen Gases an der Substratfläche 28, was zur chemischen Reaktion in Nähe der Substratoberfläche 28 führt. Hieraus ergeben sich Vorteile in Bezug auf Beschichtungsrate und Ausbeute. Die Neigung des Substrats 20 unterstützt die Strömung, wobei die Geschwindigkeit mit wachsendem Neigungswinkel zunimmt.

Auch ist anzumerken, dass das Gas entlang des Substrats immer heißer wird und somit die Strömungsgeschwindigkeit immer mehr zunimmt. Hierdurch wird der Verarmungseffekt ausgeglichen.

Erwähntermaßen verläuft die Gasaustrittsöffnung 34 in unmittelbarer Nähe der Substratfläche 28, wobei eine schlitzförmige Geometrie parallel zur Substratfläche 28 gewählt ist. Somit kann unmittelbar nach Vorbeistreichen entlang der Substratfläche 28 verbrauchtes Gas abgeführt werden. Dabei ist die Breite der Austrittsöffnung 34 bzw. des Austrittsschlitzes 34 bzw. der Abstand zur Substratfläche 28 derart gewählt, dass allein Gas abgeführt wird, das hinsichtlich seiner Nährkomponente verarmt ist. Somit kann derjenige Teil des Gases, der im größeren Abstand vom Substrat 20 bzw. der Substratfläche 28 an dieser vorbeiströmt und somit unverbraucht und angewärmt ist, entlang der Kopffläche 26 zur Einlassöffnung 32 strömen, um dort mit neu zugeführtem Gas vermischt zu werden. Hierdurch wird die Ausbeute erhöht. Gleichzeitig vermindert sich das Konzentrationsgefälle entlang der Substratfläche 28.

Die Breite des Spaltes der Austrittsöffnung 34 sollte derart gewählt werden, dass die Gas­ schicht, die entlang der Substratfläche 28 strömt, abgeleitet werden kann, die in ihrer Breite der Diffusionszone der Elemente entspricht, die mit der Substratfläche 28 wechselwirken.

Prinzipiell wird dies durch die Fig. 1 verdeutlicht. So wird die Schicht 40, in der das durch den Reaktionsraum 12 geführte Gas hinsichtlich seiner Nährkomponente verarmt ist, über die Austrittsöffnung 34 weggeführt. Der verbleibende Teil strömt im Kreislauf, folgt also der Konvektionsrolle.

Durch das im Kreislauf strömende unverbrauchte Gas entsteht ein weitgehend homogen zusammengesetztes Gasgemisch im Reaktionsraum 12 vor der Diffusionszone 40. Somit wird stetig unverbrauchtes Material nachgeliefert, was zu einer Homogenisierung der Abscheiderate führt. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass das Gas zumindest im Bereich der Bodenfläche 16 oder der Substratfläche 28 in hinreichendem Umfang erwärmt ist, so dass eine Zone "mit verminderter Reaktionssgeschwindigkeit" nicht entstehen kann. Gegebenenfalls muss das Gas im Bereich der Substratfläche 28 zusätzlich aufgeheizt werden, um ein gleichmäßiges Temperaturprofil zu erzeugen, das sicherstellt, dass eine laminare Strömung in der Diffusionsschicht 40 gegeben ist.

Der Fig. 3 ist eine Anordnung 42 zu entnehmen, in der eine Siliziumschicht auf einem Substrat 44 abgeschieden werden soll. Dabei entspricht die Anordnung 42 der der Fig. 1 vom Prinzip her, so dass für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden.

Abweichend von der Ausführungsform der Fig. 1 ist in Fig. 3 hinter der Längs­ begrenzungswandung 22 zur Abdichtung des Reaktionsraumes eine doppelwandige Struktur aus Quarzplatten vorgesehen. Der Raum zwischen Substrat und innerer Quarzplatte bildet reaktionsraumseitig einen von Inertgas wie N₂-Gas durchströmten Kanal. Durch Spülen des Zwischenraumes 44 wird die Quarzplatte von Wandbelägen, hervorgerufen durch Reaktionsprodukte aus dem Reaktorraum 12, freigehalten. Darüber hinaus verläuft rückseitig entlang des Substrats 20 ein Kühlkanal, der ebenfalls von zum Beispiel N₂-Gas durchströmt werden kann. Entlang der Wandung 22 bzw. des Substrats 20 ist sodann eine Quarzglaswandung 48, 50 vorgesehen, die von Infrarot- bzw. Wärmestrahlung durchdrungen werden kann. Hierzu können entlang der aus Quarzglas bestehenden Wandungen Heizquellen 52, 54 zum Beispiel in Form von Lampen angeordnet sein. Die Bodenwandung 16 sowie die Kopfwandung 18 des Reaktors 42 können aus Edelstahl bestehen.

Über die Heizung 52, 54 kann das Substrat 20 auf 900°C bis 1600°C aufgeheizt werden. Die Strahlung gelangt durch die Glasfenster 48, 50 in den Reaktorinnenraum 12. Dabei werden die Fenster 48, 50 durch das in den Kühlkanälen 44, 46 strömende kalte Gas auf in etwa unter 900°C gekühlt. Der Reaktionsinnenraum 12 selbst ist mit Quarzglas ausgekleidet, wobei die obere - in den Figur linke - Fläche von der Substratfläche 28 gebildet wird. Hierzu kann das Substrat 20 in einer entsprechenden Halterung in dem Reaktionsraum angeordnet sein. Dabei kann das Substrat 20 in die Zeichenebene hinein bzw. aus dieser heraus verschoben werden, um quasi im Durchlaufverfahren eine Siliziumschicht auf dem Substrat aufzutragen.

Zum Beschichten wird in dem Reaktionsraum 12 über die Eintrittsöffnung 32 Gas eines Gemisches von Wasserstoff (ca. 20 bis 2000 slm) und Trichlorsilan (ca. 1 bis 200 slm) bei Atmosphärendruck eingeführt.

Wie aus der Prinzipdarstellung der Fig. 3 ersichtlich ist, weicht die Anordnung der Eintrittsöff­ nung 32 bzw. der Austrittsöffnung 34 scheinbar von der Anordnung nach der Fig. 1 ab. So sind die Eintrittsöffnung 32 und die Auslassöffnung 34 unter einem Abweiser 56 angeordnet, der sich entlang der Kopfwandung 18 erstreckt. Der Abweiser 56 erstreckt sich dabei entlang der Kopfwandung 18 in einem Umfang, dass sich substratseitig bzw. längsbegrenzungsflächenseitig jeweils ein Spalt 58, 60 ergibt, der der Eintrittsöffnung 32 bzw. Auslassöffnung 34 in der Dimensionierung und Anordnung gemäß Fig. 1 entspricht. Somit werden ebenfalls aus dem Reaktionsraum 12 nur diejenigen Gasanteile abgeführt, die unmittelbar entlang der Sub­ stratfläche 28 strömen und in Bezug auf die Nährkomponenten verarmt sind.

Die erfindungsgemäße Lehre soll nachstehend an weiteren Ausführungsbeispielen verdeutlicht werden.

1. CVD-Abscheidung einer Si-Schicht auf einem großflächigen Substrat

Zunächst wird ein Substrat 20, das vorzugsweise aus Graphit oder aus einer gegebenenfalls Graphit enthaltenden Keramik besteht oder Graphit enthält, entsprechend der Fig. 3 durch den Reaktionsraum 12 geführt, wobei eine Erwärmung auf Temperaturen von ca. 1000°C bis 1200°C erfolgt. In den Reaktionsraum 12 wird kaltes Reaktionsgas aus Trichlorsilan und H₂ durch die Gaseintrittsöffnung 32 und den Spalt 60 entlang der Begrenzungsfläche 30 geführt. Dadurch, dass das Gas während des Entlangströmens an der Längsbegrenzungsfläche 30 und der Bodenfläche 16 erwärmt wird und hierdurch einen Auftrieb erfährt, erfolgt in dem Reak­ tionsraum 12 eine Konvektion mit der Folge, dass das Gas entlang der Substratfläche 28 strömt, so dass ein Abscheiden einer Siliziumschicht auf dem Substrat 20 erfolgt.

Die Höhe H des Reaktionsraums beträgt im Beispiel ungefähr 400 mm und die Breite B des Reaktionsraums in etwa 200 mm.

Durch die Reaktion wird Gas innerhalb einer schmalen Zone, die der Zone 40 entspricht, aufgebraucht. Diese unter Normaldruck ca. 1 bis 2 cm breite Zone 40 wird durch den Auslassspalt 56 im Kopfbereich des Substrats abgeführt, wobei die Spaltbreite auf die Breite der Zone des reagierenden Gases einstellbar ist. Durch die geneigte Anordnung des Substrats 20 wird eine turbulente Strömung sowie eine Durchmischung von unverbrauchten und verbrauchtem Gas unterbunden, so dass unerwünschte Produkte auf kurzem Wege entweichen können.

In dem Bereich unterhalb der Zone 40 befindet sich unverbrauchtes Gas, das durch den Abweiser 56 zur Längsbegrenzungswandung 40 umgelenkt wird. Gleichzeitig erfolgt entlang des Abweisers 58 ein Abkühlen, so dass zusätzlich durch das Vermischen mit kaltem frischen Gas, das über die Einlassöffnung 32 bzw. den Spalt 60 in den Reaktionsraum 12 eingeführt wird, schwerkraftbedingt ein "Herabfallen" von Gas entlang der Längsbegrenzungsfläche 30 erfolgt. Danach beginnt der gleiche Kreislauf, d. h. durch die sich in dem Reaktionsraum 12 ausbildende Konvektionsrolle wird unverbrauchtes Gas entlang der Substratfläche 28 geführt, um die gewünschte Siliziumschicht auf der Substratoberfläche 28 auszubilden.

Durch die ständige Erneuerung von Gas entsteht ein Bereich mit sehr homogener Konzentration im Raum vor der Schicht 40, so dass über die gesamte Substratfläche 28 eine homogene Ab­ scheiderate gewährleistet ist. Dabei haben Versuche ergeben, dass die Abscheiderate stabil und in weiten Grenzen unabhängig vom Neigungswinkel β ist. Vorzugsweise beläuft sich der Winkel β zwischen 10° und 900 und wird insbesondere in dem Bereich 60°≦β≦90° sehr homogen, wie die Fig. 4 verdeutlicht. Stabile, d. h. vom Winkel relativ unabhängige, Beschichtungsraten sind daher in diesem Winkelbereich zu erreichen.

So ist in Abhängigkeit von dem Kippwinkel β zur Horizontalen die Abscheiderate in µm pro min. im Abstand vom bodenseitigen Rand des Substrats 20 aufgetragen. Als Substrat 20 wurde ein solches benutzt, das eine Länge von 400 mm aufweist, die gleich dem Abstand zwischen Bodenwandung 16 und Kopfwandung 18 entspricht. Man erkennt, dass nach geringem Abstand von der Bodenwandung die Abscheiderate nahezu konstant ist. Einzig und allein bei einem Kippwinkel β von 0° kann sich die Konvektionsrolle nicht entwickeln. Daraus ergibt sich eine Instabilität.

Das entsprechend dem zuvor erläuterten Beispiel beschichtete Substrat 20 weist somit mit Ausnahme eines bodenseitigen Randbereichs von zum Beispiel einer Länge von 100 mm (Beginn der CVD-Abscheidung) eine homogene Beschichtung auf.

2. CVD-Abscheidung eines Halbleiterschichtsystems für eine Si-Dünnschichtsolar­ zelle

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der entsprechenden Vorrichtung kann ein Halbleiterschichtsystem für eine kristalline Siliziumdünnschicht-Solarzelle hergestellt werden, wie dieses prinzipiell der Fig. 5 zu entnehmen ist. Das Schichtsystem besteht aus einem Substrat 62, das vorzugsweise aus Graphit bzw. aus einer Graphit enthaltenden Keramik besteht oder Graphit enthält. Die Basis des Schichtsystems wird gebildet durch das Substrat 62, eine elek­ trisch leitfähige SiC-Rückkontaktschicht 64 bzw. alternativ eine elektrisch isolierende Zwischenschicht im Falle eines integrierten verschalteten Dünnschichtsolarmoduls, eine hoch­ dotierten Silizium-Keimschicht 66 mit einer grobkristallinen Kornstruktur und eine darauf epitaktisch abgeschiedene photoempfindliche Siliziumschicht 70. Mit einem entsprechenden Schichtsystem können die aus der kristallinen Siliziumtechnologie bekannten Solarzellentypen hergestellt werden, wobei sowohl MIS-Inversionsschicht-Solarzellen und Solarzellen mit pn- Übergang als Teststrukturen erfolgreich verwendet werden können. So ist der Fig. 5 beispielhaft eine Solarzelle mit pn-Übergang dargestellt, also mit dem weiteren Schichtaufbau diffundierter Emitter 70, metallisches Frontgitter 72 sowie Antireflexschicht 74.

Zur Herstellung des Schichtsystems gemäß Fig. 5 werden mit der erfindungsgemäßen Lehre nachfolgende Prozessfolge durchgeführt:

• - Herstellung Substrat,
• - CVD-Abscheidung Zwischenschicht (SiC oder Siliziumnitrid oder Materialgemisch aus beiden Komponenten),
• - CVD-Abscheidung p⁺-Si-Keimschicht,
• - Aufbringen einer SiO_x-Deckschicht,
• - Kristallisation der p⁺-Si-Keimschicht,
• - Entfernen der SiO_x-Deckschicht,
• - Epitaxie (CVD) der photovoltaisch aktiven Si-Schicht,
• - Solarzellenstrukturen (zum Beispiel MIS-IL-Prozesse, pn-Prozesse).

Im Einzelnen werden die Prozesse wie folgt durchgeführt:

a) Zwischenschicht

Ein Substrat mit einer Kantenlänge von vorzugsweise 100 mm bis 1000 mm, vorzugs­ weise zwischen 300 mm und 500 mm, das vorzugsweise aus Graphit besteht oder Graphit enthält bzw. aus einer gegebenenfalls Graphit enthaltenden Keramik besteht, wird auf eine Substrattemperatur von ca. 1300°C bis 1600°C erhitzt. Währenddessen wird ein Teil des Reaktionsgases aus Methyltrichlorsilan und H₂ durch den Gaseinlass 32, 60 in den Reaktor 10, 42 eingeführt. Nach dem zuvor beschriebenen Mechanismus bildet sich eine Konvektionsrolle und damit gekoppelt eine Diffusionszone 40 und eine Zone umlaufenden unverbrauchten Gases aus. Hierdurch wird eine SiC-Schicht auf dem Substrat 20 abgeschieden. Durch Zugabe geringer Mengen Stickstoff kann eine elektrisch leitfähige, stickstoffdotierte SiC-Zwischenschicht erzeugt werden. Die Schichtdicke liegt zwischen 1 µm und 100 µm, vorzugsweise zwischen 30 µm und 50 µm.

Wird das Substrat auf 1200°C erhitzt und dazu das Reaktionsgas bestehend aus einem Chlorsilan und NH₃ bei einem Unterdruck von 40 bis 100 mbar unter Atmosphä­ rendruck eingeleitet, so wird eine Schicht aus Siliziumnitrid abgeschieden. Aus der Kombination beider Stoffe kann im Unterdruck ein Schichtmaterialgemisch, das SiC und Siliziumnitrid enthält, hergestellt werden. Die Schichten (SiC, Siliziumnitrid oder Materialgemisch) bilden eine elektrisch isolierende Zwischenschicht und Barriere für Verunreinigungen. Mit Stickstoff dotiertem SiC kann eine elektrisch leitfähige Zwischenschicht erzeugt werden. Die Schichtdicke liegt zwischen 1 µm und 100 µm, vorzugsweise bei 30 µm bis 50 µm.

b) Keimschicht

Auf der zuvor wiedergegebenen Zwischenschicht 64 wird eine hoch mit Bor dotierte Si- Schicht (p⁺-Si) abgeschieden. Dazu werden die oben erwähnten Temperatur- und Gasflussparameter verwendet. Die Substrattemperatur sollte ca. 1000°C bis 1200°C, vorzugsweise 1100°C betragen. Das Reaktionsgas besteht aus Trichlosilan und H₂ mit einem Zusatz von BCl₃. Die so hergestellte Schicht weist eine Dicke zwischen 1 µm und 100 µm, vorzugsweise zwischen 30 µm und 50 µm auf.

Die in dem Reaktionsraum 12 CVD-abgeschiedene p⁺-Si-Schicht wird mit einer 0,1 µm bis 5 µm, vorzugsweise 2 µm dicken Siliziumoxid- bzw. Siliziumnitridschicht abgedeckt. Danach wird die hochdotierte Si-Schicht außerhalb des Reaktionsraumes aufgeschmolzen und mit einem Zonenschmelzverfahren (ZMR = zone melting and recrystallization) lateral kristallisiert, wodurch Korngrößen von einigen 100 µm bis in den cm-Bereich erhalten werden. Die kristallisierte Schicht bildet die Keimschicht. Die Deckschicht verhindert, dass sich die Schmelze zu Tropfen zusammenzieht. Nach der Kristallisation wird die Siliziumoxid- bzw. Siliziumnitrid-Schicht abgeätzt. Dies kann ebenfalls im Reaktionsraum 12 durchgeführt werden.

c) Photovoltaisch aktive Si-Schicht

Auf die so hergestellte kristallisierte Keimschicht 66 wird eine mit ca. 1.10¹⁶ bis 1.10¹⁷ cm^-3 Bor dotierte Si-Schicht epitaktisch abgeschieden. Dies kann ebenfalls in dem Reaktionsraum 12 erfolgen. Die Si-Schicht 68 bildet die photovoltaisch aktive Schicht als Basis für eine Dünnschichtsolarzelle. Die Dicke der Epitaxieschicht 68 beträgt zwischen 2 µm und 100 µm und liegt vorzugsweise zwischen 15 µm und 30 µm. Bei Dicken unterhalb von 15 µm ist eine gute Reflexion des Lichtes an der Rückseite der Epitaxieschicht erforderlich, um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen.

d) Solarzellenprozesse

Zur Herstellung einer Solarzelle wird auf diesem zuvor erläuterten Schichtsystem 62, 64, 66, 68 eine ca. 0,1 µm bis 0,5 µm dicke Phosphor dotierte Si-Schicht 70 eindiffun­ diert. Darauf wird ein Frontgitter 72 oder eine transparente Elektrode aufgebracht sowie eine ca. 80 nm dicke Antireflex-Schicht aus TiO₂/MgF oder SiN etc.. Hierdurch entsteht eine Dünnschichtsolarzelle, die prinzipiell der Fig. 5 zu entnehmen ist. Sofern ein isolierendes Substrat 62 benutzt oder zumindest die Schicht 64 elektrisch isolierend ausgeführt wird, kann die Solarzelle integriert verschaltet werden.

Claims (37)

1. Verfahren zum Behandeln und/oder Beschichten einer Fläche eines Gegenstandes, insbesondere Beschichten einer Oberfläche eines Substrates zum Beispiel eines Halblei­ terbauelementes wie Solarzelle, wobei die Fläche mit einem mit der Fläche wechselwir­ kende schichtbildende und/oder reagierende Teilchen enthaltendem Gas beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Gegenstandes zur Vertikalen unter einem Winkel α ausgerichtet wird und dass das Gas zu der Fläche derart geführt wird, dass dieses vom Bodenbereich der Fläche des Gegenstands beginnend entlang dieser durch Konvektion strömt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Gegenstandes zur Vertikalen um den Winkel α mit 0° ≦ α < 90° insbesondere 0° ≦ α ≦ 60° geneigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas entlang der Fläche des Gegenstandes in laminarer oder im Wesentlichen laminarer Strömung geführt wird.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Gegenstandes eine Begrenzungsfläche eines insbesondere quader­ förmigen Raums mit einer parallel oder im Wesentlichen parallel zur Fläche des Gegen­ standes verlaufenden Längsbegrenzungsfläche, Bodenfläche, Kopffläche sowie Seitenfläche ist, dass das Gas in den Raum in dessen Kopfflächenbereich eingeleitet, entlang der Längsseitenfläche sowie der Bodenfläche geführt und dabei erwärmt wird.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des unmittelbar entlang der Fläche des Gegenstandes strömenden Gases aus dem Raum abgeführt und verbleibender Teil in dem Raum im Kreislauf geführt wird.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mit einer Temperatur T₁ in den Raum eingeleitet wird, die geringer als die Temperatur T₂ der zu behandelnden bzw. zu beschichtenden Fläche des Gegenstandes ist.

7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Raum abgeführte Teil des Gases eine Schichtdicke aufweist, die kleiner als dreifache Diffusionszonenbreite ist.

8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Raum abgeführte Teil des Gases eine Schichtdicke aufweist, die in etwa der Diffusionszonenbreite ist, in der sich mit der Fläche des Gegenstandes wechselwirkende Teilchen befinden.

9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbegrenzungsfläche des Raumes gekühlt wird.

10. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Gegenstandes bzw. dieser mittels Infrarotstrahler, Mikrowellen oder induktiv erwärmt wird.

11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gas in dem Raum in Form einer Konvektionsrolle mit entlang der zu behandelnden bzw. zu beschichtenden Fläche des Gegenstandes laminarer oder im Wesentlichen laminarer Strömung strömt.

12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas im Kopfbereich des Raums mit einer Temperatur eingeleitet wird, aufgrund der das Gas schwerkraftbedingt entlang der Längsbegrenzungsfläche strömt und im Bereich dieser und/oder im Bodenbereich des Raums erwärmt wird und sodann konvektionsbedingt entlang der Fläche des Gegenstandes strömt.

13. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abscheiden einer siliziumcarbid- und/oder siliziumnitridhaltigen Schicht als Gas ein Gasgemisch von CH₃SiCl₃ und H₂ und/oder NH₃ bzw. SiH₂Cl₂, SiHCl₃, SiCl₄ und H₂ und/oder NH₃ entlang der Fläche des Gegenstandes strömt.

14. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abscheiden einer Siliziumschicht ein Gasgemisch von SiHCl₃ und H₂ laminar entlang der Fläche des Gegenstandes strömt.

15. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemisch ein Dotiergas bestehend vorzugsweise aus Diboran bzw. Bortri­ chlorid oder Aluminiumtrichlorid oder Galliumchlorid oder Indiumchlorid in geeigneter Dosierung beigemischt wird.

16. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausbilden einer CuInGaSe₂-Schicht auf einem Glassubstrat eine Cu-, In-, Ga- Schicht abgeschieden und entlang dieser ein H₂Se enthaltendes Gas geführt wird.

17. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung einer CuInGaSe₂-Schicht auf ein Glassubstrat eine Cu-, In-, Ga- Schicht ausgebildet wird und entlang dieser ein H₂S enthaltendes Gas geführt wird.

18. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Glassubstrat ein Zinntetrachlorid und ein H₂O enthaltendes Gasgemisch zur Bildung einer Zinnoxidschicht geführt wird.

19. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Glassubstrat ein Siliziumtetrachlorid und ein H₂O enthaltendes Gasgemisch zur Bildung einer Siliziumoxidschicht geführt wird.

20. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang einer Siliziumschicht ein POCl₃-haltiges Gas geführt wird und dass so gebildete Phosphorglasschicht zur Eindiffusion von Phosphor getempert wird.

21. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Gegenstandes oder eine auf diese aufgetragene Schicht durch entlang dieser strömendes HCl-haltiges Gas abgetragen wird.

22. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Gegenstandes oder eine auf diese aufgetragene Schicht durch entlang dieser strömendes HF- oder HCl-haltiges Gas abgetragen wird.

23. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Siliziumoxid-Schicht durch entlang dieser strömendes HF- und/oder H₂O- haltiges Gas abgetragen wird.

24. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Siliziumoxid-Schicht durch entlang dieser strömendes H₂-haltiges Gas bei einer Temperatur T mit T ≧ 1000°C abgetragen wird.

25. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung eines Halbleiterschichtsystems, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Substrat wie Silizium, Keramik oder Graphit zunächst eine SiC- und/oder Siliziumnitrid enthaltende Schicht bei einer Substrattemperatur von 900°C bis 2000°C, insbesondere von 1200°C bis 1600°C durch CVD abgeschieden wird, auf so gebildete Schicht eine mit einem Element der Gruppe III des Periodensystems dotierte Silizium­ schicht (p⁺) aufgetragen wird, diese anschließend durch Aufschmelzen kristallisiert und sodann auf die Kristallbereiche im Bereich von vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 10 mm aufweisende Schicht epitaktisch eine photoempfindliche Siliziumschicht aufgetragen wird.

26. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die epitaxierte Siliziumschicht ein pn-Übergang ausgebildet wird.

27. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf so gebildetes Schichtsystem ein Frontkontakt und gegebenenfalls eine Antireflexschicht ausgebildet wird.

28. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Aufschmelzen der mit einem Element der Gruppe III des Periodensystem dotierten Siliziumschicht auf diese eine vorzugsweise 0,1 µm bis 5 µm, insbesondere 1 µm bis 2 µm dicke Siliziumoxid-Schicht aufgetragen wird und diese nach ins­ besondere Aufschmelzen nach dem Zonenschmelzverfahren rekristallisierte dotierte Siliziumschicht mit HF- und/oder H₂-haltigem Gas weggeätzt wird zur Bildung einer Keimschicht mit multikristalliner Struktur mit insbesondere Körnern einer Erstreckung zwischen 0,1-10 mm.

29. Vorrichtung zum Beschichten und/oder Behandeln einer Fläche eines Gegenstandes wie Substrat durch Beaufschlagen dieser mit einem Gas mit für die Beschichtung bzw. Behandlung erforderlichen Teilchen umfassend einen Raum, der von einer Kopffläche, einer Bodenfläche, Seitenflächen, der zu beschichtenden bzw. zu behandelnden Fläche sowie einer parallel oder in etwa parallel zu dieser verlaufenden Längsbegren­ zungsfläche begrenzt ist und eine Gaseintritts- und -austrittsöffnung aufweist, sowie zumindest eine die Fläche erwärmende Wärmequelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (28) des Gegenstandes (20) Begrenzungsfläche des Raums (12) ist und unter einem Winkel α mit 0° ≦ α < 90° zur Vertikalen geneigt verläuft, dass die Gaseintritts- und die Gasaustrittsöffnung (32, 34) im Kopfbereich des Raums (12) angeordnet sind und dass das Gas während des Durchströmens des Raums durch Konvektion entlang der Fläche (28) führbar ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in den Raum (12) durch Schwerkraft und Konvektion führbar ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas entlang der Fläche (28) des Gegenstandes (12) laminar oder im Wesent­ lichen laminar strömt.

32. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittsöffnung (34) eine senkrecht zu der Fläche (28) verlaufende Erstreckung aufweist, die kleiner gleich dreifacher Diffusionszonenbreite, insbesondere kleiner gleich einfacher Diffusionszonenbreite ist, innerhalb der sich mit der Fläche wechselwirkenden Teilchen des Gases befinden.

33. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gasaustrittsöffnung (34) über nahezu über gesamte Breite der Fläche (28) und parallel zu dieser verlaufend erstreckt.

34. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseintrittsöffnung (32) im Bereich Längsbegrenzungswandung (22) des Raums (12) verläuft.

35. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (28) des Gegenstandes (20) eine Öffnung des Raums (12) insbesondere dichtend verschließt.

36. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (12) gegenüber Umgebung auf einen Überdruck eingestellt ist.

37. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (32) und/oder Austrittsöffnung (34) gegenüber dem Raum (12) über ein Abweiselement (56) abgedeckt ist, das beabstandet gegenüber der Fläche (28) des Gegenstandes (20) und/oder der parallel oder in etwa parallel zu der Fläche verlaufenden Längsbegrenzungswandung (30) verläuft.