DE1544246A1 - Verfahren zur Herstellung monokristalliner Halbleiterschichten - Google Patents

Description

• ei,r,ttirc,ii zur '. Uers-re 1 1

  l#,' 1

  ------------- - --------

  70

  wor 1? 11) lim e Yri S.h i L-1 u- #--tik+ur von im akuir- -i i2 're 1 P-m fl-en

  1.- "»(.,i,besE-er-(-e Iris al-i-+-til,4-ur im-

  zu verbes:,sern.

  fc107i011 Sin.,1 von i-. Von

  lie in ak+iven "u,'

  diiiiiien Schichten Imsicren, ver##tewiet ererlen so! len "iprzu

  i n s b e. son Gere -len, bipolare un-1.

  shoren, die auf pn-#Iunction beruhen oie- aun

  rüte und "lletall.-Oxy"i-walblei+er--#'rrarsis-l-o-"eit,

  icri -]er im Vakuun leponier,' en en eines

  lurch ;-.r --u- o

  -n -,-- #kri-

  Viele

  o lon v r ...cn i

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  lc!-. AuCh '-i,?

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  Z UI Cri ic,#c- - Z- 0 uJA- ' -IG". ein v Priz-cr7. '#`on# r,.,j»'l Ir ur,! he.v -

  -c-c `#'s sich

  usbou'.»:# errc-r .,n, als '-Ir#

  aber -Ii(# his-

  .ci- Iao in

  ele-(,n4-e zu --'"sen '-cn. vor.

  luf lie

  -1"- lic,

  Lzn-.- .*.b#:cr.-crunr, -u- -in ler eirco

  3cr 7i17-- #?r-folg', cor-lern viell rauch

  un--1 in vielen an-leren 7' e# 1 en -Ic.-i

  rinlete -lz IC+ iaher cch-c-,inrif,1 lie "uklea-l-ion--r">+c, er 1-.etero-

  gcnen vcrtch,.jindeni klein zu halten, in `#er-

  Aleich mit- ler 1%,o-orer#en '.»3aeho-!:urcra+c., nn ler *,ran4-c einen

  Lateral v.-acnzcn-Icn 7or.okris-i-allinzn rilrr 1.11o-i-haicn --in,' unter-

  zucht un.49 verbccsc--',- in icnen eine vjachSenrie,

  _cr.e (travelling einen ur.-pr"nelloi-. moly'krio-I#allinen

  -Zilm in einc-. verwanie12- (--ichc Zum --3e!-,piel

  !latar# 3nC j.J. 'zrrizz-3n, l"##'hin '7i,1-1 n 1 r--r.--

  #r :! 01) J

  ri + s p i -f-, c h e n #'J ier vorlie-er,-en

  ori e n ii- r-t ei, -"i s -,ali.

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  Temr( un,1 ern

  Ve -n --.i i-, n 1-2 ."2 1 1, 1 e i r w 1 r -i "i i i A e e r z p

  fen so 3a9 von lor #'FollIe. le- kon+-i-

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  n t i i e i i. c i ü. b e 1 3 --1' 1 * 4 gie

  auf wa c;l -

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  sen-c wiri von 'er

  i -Pe-*:-p-erial-hpii so 199 e-i.ii -1,tincre-t,

  in

  o;er eii: BanA einee oi,ieiit-ier«hen.; monokri2+pl Ilren ge-

  er sicki auf- iem sich be##-Pcenlerl r, 0 e-

  #iier -"i-' ( rlare nefiniet uril schliel-, 10.11 in eir7.E>iiie #-(-zi.le zer-

  kann,. ilu-rsier oier no(-iher k;##nner iie -Irei-

  fen in schnu-iie einzelne '7ei.ie o-ler '9-anApr werlen,

  ile sich dar..,1 --',r",rter noch auf er

  finden,

  Als 7ennzeichen unser-r 1-.r-'inAunn# iie wa 9 h-

  Aer führenlen vp.-#i+e ies w-nehsenden zT#al'blei'ler" ims --jurc#I',re -#Ir

  so Ja#- nur eine vern--,ic#il#issi.!#ba-e -es

  ,!la+erip-ls ar ien -9--e eri*i--PO.rii+ 5-LM von #er

  wachsen,#en 'u,alb-Leitei-kan*he., so da!q kielerospene «'#'u-kl.eai-ior. ziemlich

  vermieden wird, Solch eine selek+ive wiri zum

  4

  spiel dadurch herge-4-ellt, iafl ein ionisie-ter

  .r,GlekUl- oler Alo7o+-.zahl an !er -r'»hrenlen ')rar.,4-(, ab-

  lagert oler. da,#u-c!i, da9 eleki-ros4-al-ivcli anzichenic

  rel'eni zeracht vver-,len, -jo daß nur an er -ri'h-enlen Ven+e

  Entladung und *#on4cn.-a#-ion uni/oler iaP lurch

  --hitzen iie f#ihrcnlc «#"an-'c in einen h;-'herer

  gebracht wird als das Subs+ral-" so ia9 er ciner rIi;clit,4-

  `erbinlung -3cs "-Ialblei4-ers sich -chnelle-r -.erse+z+ uni da8

  gen 4 1.1

  ;lalbleiter-,aterial sich er, -er -r,;hrerlen ""in4-c ell(,r abse4-zt

  als ar. naC1-4 rn rtibs4---,t rla- noch nic)14- br#eckj iß+, und das

  ,lem vorau--geht.

  Als dielek-r-*;..-clies Substrat wird en+viele- ein reines

  benutzt oier eines, le.-,-.en Obcrfl.;-'chc nur dielek+risch ist, viie

  zum 7eicpiel eine -etallplatte oier 7'olie, iie c-Inen partiellen

  oier 'o'-alcn o?,'cr einen Cxy,'tUberzuc.- o-ler beiAes

  hat. '-'2c-vor--ufT'L.- is-IL- ein Substrat zu bcnu+--cn, das ir eroller

  L,#nge verfi#gbar is+, zog wie Zum. Polopiel ein lielek+-.inch

  :1""-.erzoge,ticr '*etalls-'-reifen ode- ein Glasbtin,19 wobei das lub-

  st-ratmaterial so Zu. wählen ist, daß iie 'i-.herTlisclie 2,pannung

  im *jalbleiterfilr. klein gehalten wir.,1. vaeli-leti -ler "xalblei-l-er-

  film durch übliche Techniken, wie Itrahlveriampruno oAer 'tzen

  oAer photochemische -'- -L--ung in kleine vl-u.chen auezo+oil+ Ist,

  vierlen iie Aufdamm-runren bevorzuaji- kon-'-inuierlicii lurchizel,:lhrt,

  viie sie -.r*LĻr in+cgrierte "zreis"-echnoloeie not#,#enlig sind (also

  zt 3. zur 7:rzeugunp, er pn-"'berg#:iisy e o-te.) , so -!aP -al le+-+cr

  7chritt der Cl eifen oaer dao Band leeiglich in kleine 'Peile

  zorschnitten i,.,o-,len nuße die denn r.leh-e-o aktive leriite

  en+hnl'cn

  "an kinn aber auch Icn «77ilv. ladurch in 'reile --erleien, -19P

  e orlho. "

  jie -erschni-b+en vjiri. --o ist ein be4eu+samer

  7eil ler neuen ieclinik, kontinuierlich nurzulampfer, un-! zwar

  # 31

  auf monokri.-2tallin-orierl.ierto 7i1,iog iie kein abso-b-Lertes 'as

  en4#-hn14-en. -s is-1,- bekar-n-14-, iaß Sauers+o-"f- und Gtieko4-o-r-P-

  beln 1.unren g zu h,-irmlozen !tus!-#nsscn verklcinrr-'- wo-lon k:'rren,

  indem man geeigne+e chemische Vordair.pfunosproze-Joe #in,.-.Iprlat

  h-v. "r

  der '.'*albleilo.-verl)iniurü, an lcr %u'#,vncho.,i+elle. --10

  (3

  sclil-«.i,:t nun #vor, iie 7isbeialune in ler -Vakuum-' posi ion la urcl.

  boscn.I.ers Zu verr.eilen, -la" rin -,onok-ic4-,-tilin orien--

  4.ler-te -ilme 3us eincm kolli-i#er+en linrauG

  In der Tat ist cs bekanni-, iaP in t7ochvakuur-*.7er-tam"Puncssys+emv

  15 01

  in .-,e-.i der un4-er 10- *.IM uecksilber oie- #-"eniger liept,

  ,iie mit4-lore freie Aer !'.-as-olek(ile viel P.-rl*lc.r is-'-, als

  die no--malen '%uellc-Ziel-.;tbst;in#ie. Plleis+ona k.**nnen pr,-,.1-+isch

  alle 2aaktionen -Mischen den aufzudan.p-ren-len "Ila+erial un,' lem

  vernieden iverlent da lie cheni.-iche !-?ea'k'4on zwinchen

  -Jem Aufda-Dfmc-ttcrial uni Aem tas erst nach -4er Iblaeoriin- 3u-P

  lenn Substrat er:roIrt. Wenn man alle arleren

  1.onstant 1:-:3t, so ict lie Ctaabelnitin- eince in '#akuur -leponier-

  tch -ii-s oler einen reak4ivcn 71encn4-a oIc-

  #.#-#.#inlung -ilan, '7iliziu-n o:#er

  um.-ekehrt prorortional ier 7alii #ler konAersierenlon "o*ltkillp,

  in ler Zei4-einhei- "iu4# eine" rinliri-1, -er es

  i--t dahc-r norngl, iiP ..an 7iit:ar u',M. ni+ einer

  -]ampfun ur.,%lc

  Ferun.7cr, ;on re;--n Tnic-. -nn nun

  4.

  o,#er

  '-'bcr kleinen n erheblich

  ma n

  0 414e 11

  c-rU.9er!i, un'7' rl." :7uf:lc.'ich luch 'lie '!ahl -ler .-usa--,iri

  ter "olck*ilc Grob' -ir', Ir,-inr -:an auch -lie renk -iv- ri, 1 un rr

  verringern, a ahz:c-"hier+o re#-tk-;-ivc Iase Wie

  i2kr4-o-.pr ier nielerge,9c'"1'1.,tpenen tinlhlt"i-

  0 iv

  '-erato-ic verrinrern un' laher, iie 'Tu#l-ea+icr-r,4., nirn,

  krista11-- vergrUP,-,"n. -inA iiere Gase auch

  .,in-3ere 'le

  onen-

  -;er '#ialblci-'-er-7#olekiilo >arr eine

  weSen11-iche "cr#-,c:cf-.,ung- ler T2Zalblei-,-,--verfin-z)eunp",tpc no ofYie

  erzielt -!n3bc,-orAere bei irr -ro-lu'k-1-4-on orien4-ter+er

  -in andere.- Vorteil ier Benutzung eines Tonenei-ralileß -PUr die

  rientierter *!'onokristallo liegt in der 711bglichkeit,

  epositicn o. e

  nur die 71.ante, an le-. iie 'Doposition sollg #.h. Iie

  fUhrende vordere ircnze einen wachsenlen "7-iltnso zu h##he-rpr

  c -eratur zu b-ingcn, als Ue benachbar+en leblete. '9iese

  m"

  selektive !er fUhrenlen van-l-e o-#er 4er wachnenlen

  vrontgron,-#-e wird dadurch erZeurt, JaP -rar, !en

  Ionenstrahl un,.' oeine sowie ias

  und dajurci, Aie --ril"ly"je ve-

  besser-L

  Figur scIhenntisch ein P"**ns+iren "lirunrshpi.-

  spiel ;er `#in -,ich i--3, ein

  ,r "lasban-1 U cier eine "etallfo-Iiet -3ic #IU-r (in(.%- r'.

  ist, bewegt cich kono-'ani-er v einem

  oger Ubcr einem ionens'-,nlil 19 le-, Icn oler `er-

  binl,;ungshalblei4.c-1 elek'risch ii:olier'- au-r Aer

  'Seite ier sich be#-"e!7en-len 7olie mit kcnstani-p-r ,ibse+z1-.

  -Liie Halbleiter,Cuelle IS kann z.'"1. lurch einen T:lekl-ronens+-atil e,

  #er von einer "#.l#-,k-t,-rotieilkanoiie -"r en '-zalblei4-er ire-,cliossen

  wird, .*,crien. 7)ic urspr'e#nglielle

  erzeugt, daß der Halbleil--er an der erhi-'-::-,-#-,n -l-e ( 1,b«h.z 1)

  eines orientierlon '*onokristall-- o-'(,- er an

  das bewegliche iand inp-,olie-rte#- is+, beeinr-'-. -#aiurch, -Inn ran

  nun 'en #7t-alil uni seine -#icll+o -roku--sie-r+ un' `kalin

  man 3ie -anie ico Siantkris-'-.alls erlii'--er, so ia' Aie no+"#,cn,;iir.e

  ..te-"-era+ur ';;r eine irmichsunr. erreich+ -jir-1, so

  daß der -,7i1n. «r sich aufbauen kann, inier. ro-'i-+iv r#e!aAP-nc kon-

  -;.ensierer-le l-'alblci+c-.ioncn anizezop-en un,1 an '!-7ag-tk,-3n+e

  -rosvek'iv 3n -!er -.ri;hrenIcii Kante ic.- rn-#lt-i-len -!er4en,

  ..er sich s'i#MAig ausdehn-'-. Dabei k;#nncn 7ja"i-i-kris+"111 uni i Ini

  GUIL einem #7coi#7,no-en 'o+en--ial 'r.. -eh-a!4-en .-"(--rien, 4nIem ran

  beistielSweise einen -r'lüssi-,en E.C, -ier zuni.;chst,

  den Tialbleiterfilm oder iie SaaJ-. kon-baki-ic-4" anbringi- untl ler

  bestehen bleibt.1 solange lie navomition Po-4-schreito+. 7cr

  kc.-.lensierc-»nde lil-. Ubernimmt- daher die Orien+ierung uni die

  rorm des Saatkrin4-a21s unC belläl+ diese ,ber seine voIle --;nfre

  bei. 'Da der lonens'-.ra!il foku.-.sier4: ist ('Reschleutiirunszoolek4".o-

  den ".) un,1 elektrisch auf iie fUhrrnrie ""an'-c ica koniencinren-

  len 'u,alblcite-.fil"o .-,crich-4ei- wird, no werIrn nur einiae abp"e-

  z4reu4-o 7onen les'qalbleitersp ier v(--rigr.pP-1- vii-ig sich vor Aer

  fUhrenlen "ante au-r Aen ")ubs+ra+ abse4-zen. nie "eeahr hetero-

  grener "' uk Ication o-lor T#'einbildung, wird. Aeiu-rr;l erto"-,1.ich ver-

  ringcrt-, AI""" man -lie Imannunir cn4-.eilo-eclien,7 eins+oll.en trann, un

  die Abzete-Junr- im -.,.,ccc-ni:liclicn auf er -Piihrenlen van+e zu er-

  zwingen. Als eine "orsich4.-r.aRn#ihme geeen konlen-

  sierende "olekUle kann noch eine positiv !:,elaAene ?geoz-,c" Illr mit

  eine.-.i feinen Spalt 'V als %'ffnu,.ijz einen Teil des, ',ubotrn4-en ab-

  lecken, so daß die leolek-Ule, lie die Tendenz haben, nich+ auf

  der fUhrcnden Kanj-c zu enden, abgefanffcn v"prien.

  :14 t

  "Ichr inzelheiten sin,1 aus Trigur ls !je Aen elekfrischen Aufbau

  ::eic'" crsichtlich. Die '-Talbleiterionen *l' "lerlen lurell das '71ek-,

  r -ncnsyctcn A berchleunigl, passieren durch eine

  -o daß der '7cnens+" #,pannunpokri;,fte

  ahl infolFe ler abc4-oPenden r

  auf der (3at-l-erie ':? 2 und *7iderstan8 ':2.1 f.;r Alie Regulie-'

  -.ungi weiter "usanrcngeiränz-*t; uni au-r iie '-Pan+e folf-ussiert viirl,

  T.ine 3attcrie P 3 ist iber en an einen -rlfisoipen

  "'eti-illkon-hak± IC ge-.chal+et, er Ion ril-, lie netrative '.'Orspan-

  nung "" bezüglich des lonenntrahluotentials gibt. ')te 'Icziehurgen

  E

  zwischcn diesen verschieI.c.-.en '!iarspannunpsuo-kentialen (V = Strall.

  [!nRig von ler Strahlionisation 3er 'leilchen-

  -,otenti,il) sind abhi*

  bcjc;.ileuniguni,-, infolre von. und le.

  vr;.

  hitzung durch icn EI(,ki-ronens4.-".al, I

  Fs ist sehr wichtig, iaP Aie vaske >I, alle '",eilellen eliminiert,

  lie kleine haben tini von 'er. fokussierten

  j1rahl, der die genaue 1>,Lch-*-ung auP Aie T#'an4-c" -'-Or

  nen jehicht hat, die mi+ ler voranschreifet

  und st-.*l*nlip- lurch len fliissizen ",'on-i-ak4- -ii+ Apr v-r-

  btin,leii wird, abyieichcn vj,**rien. T-T1 iie '3),nar.riunrsrorU1.-14-ic)ii Inri

  lie Bezichunacn --wischen den ':pannun-en un-1 abzusch',i-l-zen,

  wird eine einfache. ier Vr:i-f+e, -lio au-P ile

  partikel wirken, -inges+cllt.

  Wenn l',"' die ist-p 'l# 4Le lokale r-el-Ist-lirke in ier

  darn ist Iie auf ein iu-ch 'ormel

  (J) gegeben:

  Für ein Partikel ist iie entscheidenleVraft-

  mit

  "laskenpo+en-LLial

  '7i l#n-" las kenabs +a r- i

  17 Mackens chlitz-,-.# ei J- e.

  Um (Iie Zahl #cr zu mininisiereng welclir n-*Lc',i-1.- rolcut:-

  siert- %vc-rIcii, --ondern -iu-r lie "#ei+," troPPer

  VB .- Stra!ilpo+n-. * i"i«L

  (1-IS lici*li-9 iap

  oder

  Iniem man nun iie --ilm- ur,' ",2skeny)o-,-cni-iale ein-

  S-#Ollt, kann liese 3eiinguniz sie#c -7iszur i.

  7-Un anderer Vorteil ica relativ hohen 'Potcnl-ial.- -lurch eie '2,-i++c-

  r i e 33 3 ist iie I#ins-'-ellung eines '9-oten+ialäbfalls en+Ianu, les

  sich formenden -ilms selbs-411-. -,Un iichter kann einen

  Strom ziehen, -er geilUgenA, stark is-LI-, un eine nic-Irigere

  zu bilicn, als der sich fo--,renie uni au-r&,eiaTipf+c 1:-nne "7i-In#

  Uieses wird dann zu einer Spannunp, fiber -Icn 'Pil-i selbst -r;;h,-en,

  die riote.,cniig un! ervi#Unsch-'- ist, ur. Vristallite und #-uklOntionE;-

  zen+I.-cn --u vercch:nolzen. --,in lateraler ro-!-entialabfall wird

  poh.dero-.otorischo 7räfte au-P lie individuellen '#porngrenzen ausW-en,

  wenn sie sich während Bier "lukleation bilien. 'ql:ihrei,1 ein Col-

  clicz Potentiaigefälle nur %-zirksan isl- -#I'Nr ien --ilm im

  Falle einer AbGotzung uni-er Vorspat-nung, -igu-, V, erlaubt Aer

  Ionenstrahl nun (lie Ausbildung einer direk!. an ler

  Formationsgrenze der Filmstruktur. (viaclisetidc vatite) für ganz

  kleine Ausdehnungen und dalic-. vermeide!- er lie l-.rzeup"unp von

  Koriigren.-;,cn.

  Botrach4-et man nur diejenigen, welche senkrech4- zum Stronfluß

  liogctiv oo bilden diese #.Kornp"reii2;cn na+Urlich einen SDannungc-

  abfall, ler sich sumniert und daher las benötigte -r-ir den

  ganzen Pilm ergibt.

  Die PoteritialsDannungsdifferonz über Ion Ranzen ist

  AN V f ilm R film

  Ofier ist lediglich angenommen, da9 Vornm-enzen orthooonal zur

  'r'il-.iausdelinung bzw. Piln.wachstumsrichtune vorhanion sind)

  her wird im Falle des lonenstrahls («Fig. 1) iie ""leic',iunfi: Pel+cn:

  mit ep = Filmlänge

  qp = Fil-..auerschnitt

  gp = sDeZifischer ico ril9--.je

  tTm nun die ponde.-orno+orischen v#räetet -lie au4' Aie einzelnen

  -j2-,-ikoriiifrf-#nzeii virken, züi bi-#stimmen, man Aie c*Ick4-ro-

  striktiven Krüf4-E,9 lie auf -lie wirken, un,i #ie

  daher lie Kornnrenzen in An"iluF..e zu c«Ick-#T-os-Irik+iven

  in 71;;ssigkeiten beeinrlussen,

  iaP die vornF-renzenstpr-r2chichl-en 9pannungs-

  #o ist c:ut bekannl-$

  abf!*-;llc erzeu,#en von #icr Iröge

  ;,Tier ist

  ro#-en+ialnbfall aur jeder leile Aer vornRrenze

  e-'l - V 2 äuQere Spannung,

  dielektrische -zonei-ante,

  e eIck.ronische 1,aduneg

  n" n. Verun-einigungsdichi-en auf jeder le- lei+en ler

  7,o-ngrenze

  lokale r.eido+ärl#en auf 'neiden ;(orngrenzenseiten.

  '2

  Inlem man nun n, - n2 o-e+zJt-. und annimri+, (Ja(? 'bei der '"ukleations-

  te#-reratu-l F.>ornR-.enzenfeld sich be"ei-l-s eormieren wird, kann

  -#.an einen Aus,Iruck ablei+en -rilr icn '9ruc'v auf -lie dielekt--ipelle

  Sterrschicht im rel-ic A'T, wie es durch -Iie '.iu#ieren von+ak4-e

  unter Vorstannune aur,cepräut wirä.

  (siehe z.'9. Vatare#, 9.P., T.Appl. 'Phys. '909 581 (1959)#

  P #-; Druckkomponcni-o, Dichte des "ilms.

  Für eine angenom7ene kons-fante T)iclite (-rijr eine

  von niederer '.Zor..pressibili-tät) folpt

  u

  Unter Benut--ung von CI"'2usius-?toso-t*-.+ischer 7ormel roir..i:

  wo C unabh:A*ngig von o' ist. 14an erhäl+ Aurch -%,if-Peren.-Ii-eren

  oder Daher folgt nach Gleichungen (8), (9) und (10):

  9 . immt man nun an, daß E = 10 ist2 Az# z;z lo5 v/cri, ein 'Vert,

  der übrigens leicht erreich+ werden kann -iu-cli einen #elz),innunr"--

  b'all von #,.reniren Vol' Ther eine fren-schiel,

  a L

  sc!,icht von iC-'l bis iu- 5 c-i Tjickc" co -iin

  1 cl lyn/C-

  1-n+er ier Annahme, la? lif, viach.r>;pn.-lt, '7chich+ einen luersclinit+

  %r o n

  /u x

  hat, ler 3ich ausb-ii,lenr)c "ruvk "1".,4' -lic "o-ni,-crze

  etwa 1 lyn oder 10- -3 , orr.

  als 10-5 Torr hetrügt ler luü+ien+

  In eine... l""-kuun vcn besser

  also. mehr als lC'.'. -#iesc-# ger.iiiieni, u-i einen 'ruck 1,e-zu-

  stellen, '.er auasi--Pl,.jr"-IPen '7us-trini zum

  .rrz--'nm.elzen brinc

  ,im die loirale Part, A

  tikelbevieglichkeit an ler "'fachstum.skan+e rIes

  'ril-..s zu erhUhen, kUnnen zus4tZliche '!7i'I-nerl.ii4-zer vn-.weniel-,

  ... erden- ?um 'BeisDiel kann eine oDtir-che e trahlungs- oler

  -Llektronens4--ahlheizvorrichtung mi* einer 'BUnAelungeoin-

  richtung 1 (Z.B. Zinse) in#der Yähe 'e-r Tonenauelln auP einer

  der beidcn -'eitcn des Substrats angeo"4not we-Aen oie- ein

  .Strahlungeheize-- C-! zwischen len 'wlii--,siomi-,-Z'-allkontak+ 1177 und

  #er '7,ach.-J4L.=.skante. '#er on-;-ische StrahlunRs- oler '#le7t+--onen-

  strahlheizer kann fUr eine cchar4' 4efinierte lokale "irhi*zung,

  verwendet -3ic einpr--ei4-s In.- er)ij-ak--1-iaebe "lach.stum

  verbessert und an-lerersei--iLs dic ev4t.-i. entsl-ehenAen +hermischen

  der

  schen un.i

  des Films uni 2ur 1:"rti;iliuni- er v.,erien

  kann, ii.e zu ce-irer nir -i-'e ausreicherirt

  ist, um ien - n'-I:i-#Iun!7ssi:ro-#i ier

  1 ,zUle gut abfUhi#en zu k-nnen. C#iimr. --1

  Im Palle einer #'o+v.,endigkeii- von h";le--r '7ei.ri!iei.t kanli

  man bei '!er*binititipshalbleij-p--ri Aen #u-Pbau --;er "9,#binlur.jr.

  ,gr.. Ort -,ler 'Deposition unrl '2ormierung -ies rilms I.urchl#ih"er.-. ""an

  kann -,-lies dadurch lösen, da? man iie re(%-riik ier 'orr.9'Ioue"lien-

  absetzuii,#r auf diesen. Pall an-Pendet. 'rn viu, A bedeu+et J.s I die

  Ionenauelle 1 (Z, 13- riallivm') , IS 2 iie "onenaue 1 le Arsen

  T un.1 T, sind ('kontrollierte) Temp(-r#a+uren- r#wei-

  2

  %.#uellen-'#euosi-:t-lion als solche bekann1- is-'-, is-L iie iciiens-l-rah'I--

  deuosition neu und f"'hr-;k- auf eine neue, 'hessere

  3ie Hersteilung perfekteren 1111aterials tin,1. 4ie 7on+rolle h;`hergr

  'I#s ist bekann+, iap die Hbliche #reräam"n-Pun£rs- Ode!.

  rlie -pan für hoi-.,öo-oalire un#

  lialbleiter vor-:endet, relativ ungenau is+, Treil 'eilchenzusammen-

  ballung #cIustering) t - 'i' erfolgt und Iaher

  hat -

  Es ist auch bekannt, ia9 in der Vakuumle- osi+ion von l"er'bin;lunpms--

  halbleitern. wie jaAs der Partialdruck 4es '#amD-Pes ier mehr

  flüchtigen 7omponen+e h2"her sein muH, als es lie

  vorschreibt" Es ist auch bekannt, iaP ler «Dartial.nruck uni' die

  Verdampfungsrate von ionisierten"lolekUlen mit ProYer Illenaulp,-

  keit festgestellt #-.,cr4en kUr.nen. Tnic-i ran nun c:ei-rern+c Tonen-

  auellen für die Vakuu-iletosi-tion eincs #rerbinlunRshalbleiter-

  films verviendetg kUnnen sehr genau iie 1)an#Dfabsp+zunparaten

  re--icssen und kont.rolliert *lerlen und die -ie14.npunpen aufrecht

  erhalIon werden, ?lie ideal sini -für die Abl#riperunp rtiic)iiow.e4:"i-eb

  zusammengesetzt---. ""crbineunrr,)1,il'bleiter-rilme. TT n4-er ge+retinten

  lonenquellen versuchen wir nich+ unbedingt re+rern+c Tonenkanoner,

  sondern auch ge-#renn4-e loncnouellen mit Pzereinsamer Tonenoptik.

  Filme, die cntsnrechcnd der `#rfinlung aufeebaut verdeng k34nnen

  iazu benut.-t werien, ur. Vontak+c un-1 '[«solai-o-en für die ",er-

  s-tellung von aktiven lialbleiterrerä+en, wie "c4-a'11-Oxyrl-Tzalh-

  leiter (v0S) oder 1-VT "Talbleiterperilte, ab.-lusotzen o-ler au4%zu-

  bnuen. i.nfolge der 11ewegung les Substrates kann ein 'T'eil len

  Films, Ier sich als- "'lonokristall ausFebildet hat, sofort zu

  ,evieestrukturen oder ieilc.ihiervon verwanit werlen. 'las kann

  .r.an tun, indem man 7i-;i.-.chenijünde in #ic "eDositionsattara+ur

  einführt, so da3 iie Einzelvorgänsre und -auellen voneinan4er

  isoliert werlen.

  En-!.#sDrechcnd der '"-.rfindung kann iie Trenn+echnik (Trenrivorric'h-

  tung "L.C in TIe. 5) an die chenische-ria+pr los besOnderen 'qalb-

  leiters oder des besonderen Gerätesq das henötini, Wird#-*",e-

  maßt iverden. Sowohl ätzende und unte-teilen4o SchtIt4.e ale ateh

  das Aufstäuben geeiirneter '#Taterialien uni leren

  in nacheinander geschalleten Stufen erfolzen.

  ,Nachdem man in ler Ublichen leise getrennt haty kann man die integrated cirouits oler aktive lerU+r-"echnoloRie anwenlen, ''an kann diese Operationen kontinuierlich aue An Pet-ernten Flächen durchfAren oder 7an kann auch etnen BatchprozeR durchfUhren. Bevorzugt wirdvit den bewoMen lubstra+ rearheAet, das die bereits unterteilten Wehen +Art, wobei die Prahlverdampfungstechnik mit ntehenAen vackcn 01, "pf oier sich bewegenden und dabei vorzugsweise un 4ie Quellen zirkullerenden Masken, mit Strahlverdampfune (Quellen Qi, lig l'! ) oder anderen Verdampfungotechniken benutzt wird. 7nabesoniere reinJat man elektrostatisch oder durch andere Teebniken periollech die sich bewegenden "abken, wenn sie nicht in arbei+pn4er "osition sind, und es ist ein entscheidender Vorteil diesen rrozesses, daß man dio Sauberkeit ier manken fUr jedie Vprlarpfunw aufrecht erhalten kann, so daß unbegrenzt auf 4le resamte lauer des kontinuierlichen 7rozessen die "aaken heruHt werien kAnen, ohne beschmutzt zu werAen oder unbrauchbareAalbleiterRerAte zu verursachen. in Figue 6 ist ein Glaobandeubatrat zu sehent lap sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegf und auf welchem ein orien+ierter Saatkristall beeestigt ist. Die Tante les Aalbleiterfilmsq der beraitz auf daeselbe Subatrat aufaeiampft worden istt wird durch einen Möhtstrahl LB Im sichtbaren Spek+rung das auf die Rückseite das Substrates fällt, beleuch+et und erhitzt. 7er Lichtstrahl kommt von einem laser oder von einer iraphitbopen-.lampe hoher Temperatur oder einer hochtempera+ur-Yolfraniolid-

  lar.pe, die mit einen KaPfilter vermehen istg ia#-, (19.9 in-raro+e

  Spek+rur. --ussiebt. '-er #itrahl durchlrinpt nun -ii+ iTe"inrnr %b-

  zorption o#c#r Re-rlek-'-ion flan -'.-ranspa-en+v

  aber stark abzorbiert durch Iie '-;albleikerka-&4-'*(19 le-ren "Ply)e-

  ratur daher angehoben bis Cur laripezercoj-zunr oder leluk-

  tion 44er umzeben4en gasfUr-ii2en *4a]blei+crverbAn-lunr uni npitaxi.:.

  alen Anwachsung ie-i rilns. Ije bevor.-.u9.,e:e -rhilzung ico '-Talb-

  lei-tersaatkristallco oder 'er fUhrerlen Iran+e ion --falblei+ern

  wird der Tatsache zuaerchrieben, Aal n1le Tialbleiterv lie be-

  kannt sind, stark in sich-'-baren Spek+rum. dar, T.ich+ absorbieren,

  und Jaß das tranSparen+e, dielcktrische Glas, las als 9ubstrat

  benut.zt.*.,jirrdl, nur partielle Ieflektion ha4 un4 dahor guch re-

  ringe Absorttion he-.vorrue+. «"jaher wird der "",aup++cll, des

  Lichtes auf die Halbleiterkan+c geleitet und dort abeorhiert

  und in Wärme transforniert, während das Substrat nich+ erhitzt

  wird, ausgcnorinen lurch ien vontnIkt mit lein -;alblei+or, so 1a(3

  die unbelegten Teile los Suba-t-,ra-Len nicht Fenüpend heil werden,

  um lie Halblei-tcrverbi-nAunr lart zu zersetzen und so heterocAne

  'Kukleation zu erzeueen.

  Figur 7 zeigt einen ähnlichen 'P:rozePp aber au-P der lichtrerlek-

  tierenden, undurchsich+Iffen Substratseite not wie zun leispiel

  ein 'tlejf',allg das mit viei.'3cr «l#ra-ille ;;bprzogcn Ist. !o- sichtbare

  Lichtstrahl, der auf das weiße "!lielek+--ikun, eäll+v vird nicht

  absorbiert, sondern reflek+iert. ria er durch die -rUh-enie T'an+e

  des Halbleiters nur teilweise ;--eflek+iert wirdg und meistens

  abso-biert wird, erhitz-41.- er diese auf die Temperatur, die nötig.

  ist, un. die tler fl-deh+i"en Vomponen4-e zu erzeuren.

  Irr -u vermeiun, la? 'I"erunreinijzuntz- les lu'c"

  Ionen oder auch 7ei1c, les Silikal-,Lases, o-le-, -ler er-

  folr,t, i-jiri dar Silikat bevor£-.urt ii+ einen intri-en "-herzup., vr-rse-

  hen, ler solche "'liffusionen vermeilet, und !er aus einem re-rrak--

  türcn !.'atcrial, iqjie Zum leispiel au-rre,--'-iiubten# oder -iu4' tindere

  e abgc-e+zl*em :3rrylliu"it 'horiun o,3e" lilizium

  We i -i li . bos+eht.

  Anstatt eines optischen Strahls können andere '7,rhi+zungeauellen

  benut4-'t, verdeng um lie Temperntur ler fUhrenien Vante zu erliVlien.

  .I

  So können auch 7.lektronens+rahlen benutzt 1--ereeng bei icnen Aer

  Strahl auf die .#.,achscnde '1-%an+c und ein rosi--#ives "ojcn-

  tial bezüglich icr Zaeliode hr"gestell+ vii"it so iaP

  'FrhitZung -,los Sub--tratr, vermieden viirl.

  '.öährend ler hier beschriebene Froze9 sehr cru-'- 4,ir rlie kontinu-

  ierliche Produktion orientierter '#"onokristalle von 'xalbleitp-.-

  filmen anrcv.,ende't "-jer-en kann, iie los' am- elek+risch isolieren-

  len jubstrat haften, können lurch eine -lolifikation los

  dungspro,-K-c.-ises auch abziehbare orien+icr-#-e. nonokrin-talline

  Halbleiterfil-e kontinuie lich erzeuz'L werlens inier. man ein

  Substrat benutztg das -ii+ einer Trennschich±p wie z.«l. amorrhen

  Vohlenstoffg versehen ist. AnAere Trennschichl:en, wie mitold eUr

  Oxydhalbleiter, sinC ebcnfalle möglich. Solche selhs++--raqende,

  orientierteg -...onokristalline «vilne merien ;berall lort beni#t+it-t.

  wo zum Beispiel die "'bertrarune,- auf ein 'Gielektrikun statt-finden

  sollp das nicht in kontinuierlichcr -.,#-nge vor-fUgbar Ist oder in

  denen vollsl:ändipc Spaiiiun,-tsbe-rreiuno, o-ler andere 'hesoniere

  7'o+wordir,kcii-en vorlieren. Thre ider4-ir#ch -nit

  der ier st-ark anhpfl-.eii-ien nur I.a(1 speziell(" "#ubsi#ra+e

  oler Subzt-.atüber--ügc benU')if-x'L- werlen, Iie cin #b-

  Ziehen -3er So so wie

  Scld c-"er Kohle, o-ier an--lere -Ic-leni-vf-,rb4.n#uniren un-' iie aullt-r-

  dem bei der Temperatur, bei Icr sich der -,4alblei+ere.iln. züi

  bilden hat, keine chemischen -iii- Ion -i-7"ilblei+er-

  7.-3ter4-al einrehen dUrfen.

Claims (1)

1. 'TJ,ltent#,in,cinrijekte a 1 '#`erfahren zur lIerstelluni- dünner einkristal liner -#alblei+er- -cilich-'or aull einem u c r li gekennzeichnot, laP itirch lonenictosition an 3er. 'zante eines 1.,ereitG auf len befir,;lichen, sich liesen bevie- ren,I.cn einkristallinen 1.Talblei+c--j'ilr-s ein 'Kon-Unuierliches und ge-z.iü2 ier Orien+ieruilig ic.9 u-re,-nri;nR1ickien er-rolgen- "es eink-istallines *lc.%ii-er#.-jacliscn los 2. 'rlerfahrcn nach Anspruch 1, dadurch -okennseichnrt, riall lic ;lalbleiterfilnbil,luiib- an !3,cr "an+c eine.-. au-r las ')ubrtrct't, aufgeklebten, gen.ä2 ic-. ger;Uiisc;i+cn ilmori-enl-Ierl;n#r c-"c- schnittenen, einkriStallinan 'I'npflings lor, je##"cilipmcn qi leitern,aterials beginnief.-. Vor-fahren nach Ancrruch 1 oder 9, dadurch qe*Kennzeichnet, daß lie beispielsweiSe in Vakuum lurch vilcktronenstrahlver- dar.nfen des 'jalblei-t-ermaterials aus einer ode- mehreren Zuellcn e.-4-.eugten ionen lurch eine oAer -.mehrere elekl--one.-.- optisch= Systeme, c.'8. geeignet vorzes12ann+c9facken, gebiin- delt und auf die Kante des bereits gebilic+en !Tclenkt Werden. 4. Verfahren noch einem der AnstrUche 1 bis 3, iaiurch rekenn- . zeichnet, daß lüngs des wachsenden --ialbleitereil-c eine Span- nung angclcg-:,-. vir-'Ap I.u-rcil -aeiche polllero7el-uri,Ilche '7r;,"i-c auf 1-'e Stch 20 '1,-IG die ;ich #,vi 1. b11 !("r,Icn "uklcei+Icns-:len '-rcn zu.-",ir,.-en-,-jach.gen. n-,ch 'tn--,prucli inn lic hin-wec ,in -]er bil lt,.n-3en nach AnSprach A. un-' 5, Inlurch Urch us ä Ir z li -ehe -+-n:lluniTs- o, lurzh lie auch c-ine no-#-v;enl-*Lr(, -eTiperu,.ir -lor, Icann, ler und J-init- oeinc Zei-l-ef-*ihii7keit so..,#och xyen.ich-'- 1"lf4 einercoi#S 4cr -7orciieii-4-Iclungsz'.-rom Tu-- und --*""eitens iic, Vorspannung an -Icn lioeli- c c r c r. orni:rc#-.zcn -ibl-(*;-#; li-q so 3a." -lo--*- S+..Irke pontlerc- motorische ;.'-Säfte -.-jirkzan. werden, welche -gie '#"ris-#allite möglichst au-t-. zuc-am-nen-.,.-,-ichsen 'lassen. 1.rerfalr-,n nach eineri ler. AnsprUche 1 bis f, riadurch gekenn- zeichnetg daß zur- 'Uers+cllung von '!erbinA.ungehalblei+er- filmen (z.B. GaAs) Iie 'Komponenter vorzugsweise einzeln aus getrennten Zuellen verdampft uni ilber, vernehlleiene oder ge- meinsame 3Undelungs- und Blendensys+er.e ar. Ort ier '7achs+ur,.c- kante ica -rilns abgesetzt wer4en. 8- Vcrfahrcn n.#ch !,#n.,Druch 7, (Intlurch r-ekenrzeichn(-'-, -,ir zo gcv"lili14- a --er "ler,*rkricll'Ip#-un#p - n un der lin. -lic., cinze.Lrien hei 'er rin -;er "I'aclis+u!.#c- Verfahrci-, Wach einer. ier AnsurUche 1 "iir. 9, dndurch Rekenn- zeictin#-t, 1a7 lie *!lach-stumskani#c des tialblei'crri'Ins zu- sätzlich lurch äu?crc rnerFiezuf;*lirunp-, (1#ick-l-ronenbenchu9 odc-. erwärmt wirl, um -lie n-+iiyr leviep.,- liclikcit les #,ibgese+z4-en --Talbleiterr.ia+r--ri.,lls JN> cinen orientierten Anbau zu erhal-l-eng wollei daß möglichst nur die 'Zan+c les tfalbleiterfilms uni, 'zur verneidung isolier+er '-uklcnt4-onsd-,rTti-Lreii au-r #en. !7ubstr#,3t vor der Kan'ei nich' auch das Sub--+-i' selb!7' crhi-l-zi- 10. Ve-fahren nacl". ein.cm. ier 1, n, 4, 6 bis 0, In#dUrch #:okennd-.e-'Lcline+, daP nich4- dar --zalbleia-cria+P-ial soll-st iurch lonen(leposition an der '#Yachs+unskan+e den -ilms abeese+zt wirde sondern dan lonen einer vorztigsviei.-p izasf,*--!r#i2-en '7--r- bindlung -Ics halblei4-enr3er Vaterials bcschleunip,+ und auf die T.:anle erelenkl, wer4cn, u-i lort die 3urch 'hcrrische oder +horr-c-- chemische .'orze+---unr ler '.'erb4rlunr #'-nivierlen-len xTalbleiter- atome oder --,olek;-ilc anZubauen. ii, Verfahren nach einen ler Anslorijche 19 P, 4, 69 9, c), dadurch gci-,cnnzeichnotg tiaP ias Substral, Til- den *-7albItiter-riln unter einer Hcizvorrichtunu bewegt wirrl, iic lokal nur !in "lachs- tur.sk&ntc 4co ----albIci-1-:er-Cilris erwärmt, an der #-iu!7 einer um,- gebenden Atmoophärc einer ganförtnircn T;alblcii-orverhindung das halblei-lende 'la-hnrial du"ch -f-hrrmisclie ole- +hpr",-iocheni- sehe "(Jersctzunp niciergerchlepcn 12. Verfahren nach Anspruch.11, Iadurch gekennzeie'-nel.9 10 lokale r.rhitzunr lurch rinstrahlunR von Mcht solcher "!e"*len--' länge erfolgt, daß es vom Subo+rat .-c»rleki-ierf- oler lurch!7e- la.,3oen, von len iialbleiterfiln aber s+ark wird, so dj2 ersterer nich4 nennenswert erwärnt ivi-ri un,' iie Zer- setzunf- #c-. '!-lalblei+erverbindung und ler Anbau des '4albleitrr-- materials nu- an der Vlachs+umskan+e ion er-Polpen. 17. Vc-.fahrcn zur Herstellung dünner einkristalliner 'qalbleiter- schi-ch-It-cn nnch einen Cer AnsnrUche 1 bis lp, daduräh gekenn- zeichnc+, z da2 das Subs4 ret mit einer Irernschicht Uberzogen isto, die es ermöglicht, den fertiren !!albleiterfilm von dem Subst'rat abzuziehen. 14. Verfahrcn. zurHerstellung von integrier4:en ichaltungen aus einkristallinen 'qalbloiterschichten nach Anst-uch 1 bis le19 lAadurch gekenn-..eichne-#, daß-!!er fertig Febildete un4 evtl. getemporte -;albleiterfiln über Vorrichtungen gefUhrt wird, ,lie durch #leki-ronenoi:rahlab.jctzunrp 9+--ahlverla-irfung unel anIcre geeiz.no4-e "To-Iho(Icn die Wilerotände, e - :11 . 9- c-l-c. in len ein- brini,-cn. 15. Verfahren nach .'an-,Prucli 13, dadurch P,#okFnn--eichne+, daß-,iie f*N-. !tufda-"p-i"- oler ni;4-iYen 1*:islrpn in je ein Laufbani eingebaut sind, .,ielchcs iie cn+snrechenio %uf- Janpf- b--w. lichi-#3uclLe paternos+er",ir-LiiL, unlÄull iin,1 Geine Arbeit-istclluni,- -wir:chen 1zalblei4-r-,r-"ilyl uni Auflam. r uc,*lc etc. dann einnimmt, vienn der un r#oviel i#ici-tergcv,#ach-.jcn iste 3#,iP der vorher 'C,'il .-ich bis Zur "'achbai,Ica--i(-r bewegt hat" liber ]er rin zur Ici-stellung ler ,-#cli"i*Itung errolf,-t.