DE19704075C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Einkristallen in Ampullen unter Magnetfeldeinfluß - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Einkristallen nach der Methode der gerichteten Erstarrung in einer Ampulle, z. B. nach dem Bridgeman-Verfahren mit Keim von oben oder unten oder der Travelling- Heater-Methode oder dem Gradient-Freezing-Verfahren, unter Nutzung elektromagne­ tischer Wirkungen auf die Schmelze und die Erstarrungsfront. Das Verfahren kann für die Produktion hochreiner Halbleiter-Einkristalle genutzt werden mit einem sehr gerin­ gen Gehalt an Makro- und Mikrodefekten und einer hohen Homogenität der Dotierver­ teilung sowohl entlang des Kristalls als auch über dem Kristallquerschnitt.

Die Methoden der gerichteten Erstarrung werden genutzt zur Herstellung verschiede­ ner Einkristalle aus Halbleitern, Metallen, Oxiden, etc. Diese Technologie besteht üblicherweise aus folgenden Schritten:

• - das Ausgangsmaterial wird in eine Ampulle mit einem Keim geladen,
• - der Ampulle mit dem Ausgangsmaterial wird in einem Heizofen ein Temperatur­ profil aufgeprägt, das den Schmelzpunkt des Materials überdeckt,
• - das Ausgangsmaterial in der Ampulle wird teilweise aufgeschmolzen,
• - entweder die Ampulle wird mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit über die Zone mit dem Temperaturprofil bewegt, oder das Temperaturprofil wird durch entsprechende Ansteuerung des Heizers entlang der Ampulle bewegt.

Durch Relativbewegung zwischen Ampulle und Temperaturprofil und einem definierten Wert des Temperaturgradienten an der Phasengrenze flüssig-fest wächst ausgehend vom Keim ein Einkristall.

Die wesentlichen Aufgaben bei den Methoden der gerichteten Erstarrung aus einer Schmelze bestehen in der Erzeugung von Einkristallen mit einer hohen Homogenität der Verteilung von Dotierungen oder Verunreinigungen sowohl über dem Kristallquer­ schnitt als auch entlang des Einkristalls, in der Herstellung von Einkristallen mit einem minimalen Gehalt an Mikro- und Makrodefekten, und in der Erhöhung der Produktions­ rate ohne Qualitätseinbußen. Die Lösung dieser Aufgaben, speziell bei der Züchtung von Einkristallen großer Durchmesser, ist mit den folgenden Hauptproblemen verbun­ den:

• - Die radiale Temperaturverteilung an der Phasengrenze ist inhomogen, be­ sonders für große Kristalldurchmesser. Dies führt zu einer Krümmung der Erstarrungsfront, die wiederum eine erhöhte Inhomogenität der Dotierverteilung und das Auftreten von Defekten nach sich zieht.
• - Die inhomogene Temperaturverteilung über dem Querschnitt und entlang der Schmelzzone bewirkt konvektive Strömungen in der Schmelze. Diese Strömun­ gen sind meist instationär, die Geschwindigkeitsfluktuationen erzeugen Fluktua­ tionen der Temperatur und der Dotierstoffverteilung. Diese Fluktuationen können Mikrodefekte im Kristall erzeugen, die Inhomogenität wächst.
• - Das Fehlen einer aktiven Beeinflussung und Kontrolle der Krümmung der Phasengrenze führt oftmals zu ungünstigen Phasengrenzformen, die Makrode­ fekte oder Zwillingsbildung im wachsenden Kristall nach sich ziehen.

Um diesen Problemen zu begegnen, wurden verschiedene Formen statischer Magnet­ felder vorgeschlagen [Handbook of Cristal Growth, D. T. J. Hurle (Editor), Elsevier, 1994; US 49 04 336], die axiale, transversale oder axial-radiale Magnetfeld-Geome­ trien umfassen. Die Wirkung derartiger statischer Magnetfelder besteht in einer Dämp­ fung der konvektiven Strömungen in der Schmelze, in der Dämpfung der Temperatur- und Geschwindigkeitsfluktuationen und in der Verringerung der Konzentrationsfluktua­ tionen an der Erstarrungsfront des wachsenden Kristalls.

Die Verwendung von statischen Magnetfeldern hat aber auch Nachteile, die das Erreichen der oben genannten Ziele verhindern. Deshalb ist es bisher nicht zu einem breiten industriellen Einsatz der statischen Magnetfelder gekommen. Wesentliche Ursache ist, daß die Unterdrückung der konvektiven Strömungen in der Schmelze durch das statische Magnetfeld den radialen Temperaturgradienten, besonders für große Kristalldurchmesser, erhöht. Das führt zu einer ungünstigen Geometrie der Phasengrenze, die wiederum die Herstellung defektfreier Einkristalle verhindert. Darüberhinaus ist die Anwendung von statischen Magnetfeldern der Größenordnung 0.3-3 Tesla technologisch aufwendig und sehr energieintensiv. Eine determinierte Kontrolle und Beeinflussung der Konvektionsströmungen ist allein durch statische Magnetfelder nicht möglich.

Bekannt ist auch die Nutzung rotierender Magnetfelder (um die Achse der Ampulle) bei der gerichteten Erstarrung von Einkristallen [DE-OS 36 13 949]. Ein rotierendes Magnetfeld erzeugt in der Schmelze zwei verschiedene Strömungen: Eine primäre azimuthale Rotation der Schmelze um die Ampullenachse und sekundäre Strömungen in meridionalen Ebenen. Diese meridionalen Strömungen, die etwa eine Größen­ ordnung geringer sind als die primäre azimuthale Strömung, beeinflussen den radial- axialen Wärme- und Stofftransport und bewirken eine Homogenisierung in der Schmelze. Die Rührwirkung des rotierenden Magnetfeldes verringert die radialen Temperaturunterschiede an der Phasengrenze, was eine homogenere Dotierverteilung bedeuten kann. Allerdings erfordert eine solche meridionale Rührwirkung eine erheb­ lich größere azimuthale Geschwindigkeit, die dann wiederum Strömungsinstabilitäten und damit Fluktuationen von Geschwindigkeit, Temperatur und Konzentration bewirkt. Dies führt zu Mikrodefekten im gezogenen Einkristall.

Es wurde auch schon ein Verfahren zur Anwendung kombinierter Magnetfelder auf Kristallzüchtungsprozesse vorgeschlagen (DE 195 29 381 A1). Die mit diesem Verfah­ ren erzielten Resultate (Sauerstofftransport vom Tiegel zum Kristall, Verschiebung des Temperaturmaximums von der Tiegelwand in die Schmelze, auskristallisierte Schicht an der Tiegelinnenwand) sind für die Bridgeman-Züchtung nicht einsetzbar.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, Möglichkeiten zur Beeinflussung des Kristall­ wachstumsprozesses anzugeben, die zur Herstellung von Einkristallen mit einer möglichst hohen Homogenität der Dotierverteilung und geringem Gehalt an Makro- und Mikrodefekten führen, insbesondere für die Herstellung von Einkristallen großer Durchmesser.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Einkristallzüchtung, bei dem sich das Ausgangsmaterial in einer Ampulle befindet, in die gegebenenfalls ein Keimkristall eingesetzt wird und der von einem externen Heizer das notwendige Temperaturprofil zum Schmelzen des Materials und zum Wachsen des Einkristalls aufgeprägt wird, die Schmelze während des Kristallwachstums durch eine geeignete Überlagerung von statischem und rotierendem Magnetfeld gezielt beeinflußt wird, und der Kristall durch Relativbewegung zwischen Ampulle und Temperaturprofil unter der simultanen Ein­ wirkung des kombinierten Magnetfeldes auf die Schmelze und die Erstarrungsfront wächst. Dabei wird ein rotierendes Magnetfeld der Polzahl 2p = 2 verwendet mit einer Amplitude im Bereich 0.5 bis 50 mT, wobei das Verhältnis der Induktivitäten von statischem und rotierendem Magnetfeld durch die Beziehung

festgelegt wird. Bezüglich des angelegten Temperaturgradienten muß die Beziehung

Ta/Ha < Gr^1/2 (2)

erfüllt sein.

Diese Parameter werden während des Züchtungsprozesses nahezu konstant gehal­ ten. Ein wesentlicher Vorteil besteht aber auch darin, daß durch geringfügige Variation der Magnetfeldstärken auf während des Wachstums auftretende Parameteränderun­ gen reagiert werden kann, z. B. wenn sich das Volumen der Schmelze während des Prozesses infolge des Kristallwachstums ändert.

In den Beziehungen (1) und (2) bezeichnen
Ha = BR(σ/ρv)^1/2 die Hartmannzahl,

die Taylorzahl und

die Grasshoff-Zahl.

B = (B 2|r + B 2|z)^1/2

ist die Induktion des statischen Magnetfeldes, wobei B_r die radiale und B_z die axiale Komponente des statischen Magnetfeldes bezeichnen und . . . die Mittelung über das Schmelzvolumen bedeutet. B₀ ist die Amplitude der Induktion des rotierenden Magnetfeldes und f die Frequenz des rotierenden Magnetfeldes. σ bezeichnet die elektrische Leitfähigkeit, ρ die Dichte und v die kinematische Viskosität der Schmelze. σ_ω bezeichnet die charakteristische elektrische Leitfähigkeit und δ_ω die charakteristi­ sche Dicke einer leitfähigen Schicht des festen Kristalls an der Erstarrungsfront. α ist der Volumenausdehnungskoeffizient der Schmelze, g die Gravitationskonstante und R der Radius der Schmelze. ΔT ist die charakteristische Temperaturdifferenz über der Schmelze in axialer Richtung, und k ein empirischer Koeffizient im Bereich 0.1 bis 0.5, dessen genauer Wert von den exakten geometrischen Verhältnissen des jeweiligen Züchtungsprozesses abhängt. Im folgenden bezeichnen B_stat und B_rot die Amplituden der Magnetfelder für den jeweiligen Züchtungsprozeß, die den obigen Beziehungen (1) und (2) genügen.

Um eine noch weitergehende Verbesserung der Züchtungsergebnisse zu erzielen, wird das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft so ausgestaltet, daß während des Aufschmelzens die maximale Induktion des rotierenden Magnetfeldes zugeschaltet wird, was den Aufschmelzprozeß unterstützt und beschleunigt. Nach dem Aufschmel­ zen und vor Beginn der Züchtung wird das rotierende Magnetfeld ausgeschaltet und das statische Magnetfeld mit der Amplitude B_stat eingeschaltet. Die Schmelze wird diesem rein statischen Magnetfeld nicht weniger als eine Minute ausgesetzt, dann wird das rotierende Magnetfeld mit der Amplitude B_rot zugeschaltet. Der Züchtungsprozeß wird gestartet nachdem die Schmelze wenigstens zwei Minuten diesem kombinierten Magnetsystem aus B_stat und B_rot ausgesetzt war.

Während des Züchtungsprozesses wird das kombinierte Magnetsystem entlang der Achse entsprechend dem Fortschreiten der Erstarrungsfront verschoben. Je nach Züchtungsprozeß und Bedarf kann auch eine relative Verschiebung zwischen stati­ schem und rotierendem Magnetfeld erfolgen.

Die vorgeschlagene Methode wird realisiert durch eine Anlage, die aus einem Behälter mit Ampulle und dem Ausgangsmaterial, einem die Ampulle umgebenden Heizer, der für das erforderliche Temperaturprofil sorgt, einer Mechanik oder Steuervorrichtung, die für die Relativbewegung zwischen Temperaturgradient und Ampulle sorgt, und dem axial zur Ampulle und außerhalb des Heizers installierten, kombinierten Magnet­ system besteht. Das kombinierte Magnetsystem besteht aus wenigstens zwei separa­ ten Induktoren, die jeweils das statische und das rotierende Magnetfeld erzeugen. Eine mechanische Vorrichtung ermöglicht eine Relativbewegung sowohl zwischen kombiniertem Magnetsystem und Ampulle als auch zwischen den beiden Induktoren.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Figur wird das Schema einer Anlage für die Einkristall­ züchtung entsprechend der Erfindung, sowie ein Beispiel des für die Züchtung notwen­ digen Temperaturprofils dargestelllt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer Anlage realisiert, die aus einem Behäl­ ter 1 mit der Ampulle 2 und dem darin befindlichen Ausgangsmaterial 3 besteht. Die Ampulle 2 wird vom Heizsystem 4 umgeben, das entlang der Ampullen-Achse das erforderliche Temperaturprofil T = f(z) erzeugt mit den charakteristischen Temperatu­ ren T₁ < T_m und T₂ < T_m, wobei T_m die Schmelztemperatur des Ausgangsmaterials 3 ist. Die Ampulle befindet sich auf einer speziellen Halterung, deren Achse 6 durch den Boden des Gehäuses verläuft und mit einer Vorrichtung 7 verbunden ist, die für ein axiales Verschieben der Ampulle sorgt, wie es durch den Pfeil 8 schematisch dar­ gestellt ist. Das kombinierte Magnetsystem 9, das einen Induktor für das statische Magnetfeld 10 und einen für das rotierende Magnetfeld 11 umfaßt, ist koaxial um das Gehäuse und das Heizsystem angebracht. Das kombinierte Magnetsystem 9 ist mit einer Verschiebevorrichtung 12 ausgestattet, während die beiden Induktoren noch jeweils einzeln mit Verschiebeeinrichtungen ausgestattet sind, die die schematisch mit 13 und 14 skizzierten Bewegungen entlang der Achse erzeugen.

Dies stellt nur ein Beispiel für eine mögliche Anordnung zur Durchführung des Verfahrens dar. Die vorgeschlagenen kombinierten Magnetfelder können auch analog für alle anderen Anordnungen zur Kristallzüchtung in Ampullen, unabhängig von der Art der Relativbewegung zwischen Ampulle und Temperaturprofil und unabhängig davon ob der Keim oben oder unten angeordnet ist, eingesetzt werden.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren an zwei Beispielen erläutert werden.

Beispiel 1

Eine Antimon-Indium-Charge von 1,75 kg wird in eine Ampulle von 60 mm Durch­ messer und 120 mm Länge gegeben, mit einem InSb-Einkristallkeim mit <111< Orientierung. Die Schmelze ist dotiert mit Tellur bis zum Gehalt von (3-6).10¹⁸ cm^-3. Nach dem Evakuieren wird die Ampulle im Gehäuse koaxial zum Heizsystem an­ geordnet. Einschalten des Heizers erzeugt das erforderliche Temperaturprofil für die Züchtung, in diesem Falle T₁ ≈ 600°C < T_m in der Schmelzzone und T₂ ≈ 500°C < T_m im Bereich des Keimes. Der Temperaturgradient beträgt etwa 5 K/mm. Das Ausgangs­ material wird geschmolzen, unterstützt durch ein rotierendes Magnetfeld mit Polzahl 2p = 2 und Induktion B₀ = 4 mT. Das rotierende Feld wird ausgeschaltet und die Schmelze wird für zwei Minuten allein durch ein statisches, axial-radiales Magnetfeld der Induktion

B = (B 2|r + B 2|z)^1/2 = 0,15 T

beeinflußt.

Danach wird das rotierende Magnetfeld mit einer Induktion von B₀ = 2 mT zugeschaltet und nach drei Minuten unter diesen Bedingungen wird die Ampulle mit der Geschwin­ digkeit 0,5 mm/min entlang des vom Heizer erzeugten Temperaturprofils bewegt. Der Wert B₀ = 2 mT des rotierenden Feldes wurde gemäß Beziehung (1) (entsprechend 90 < 40 mit k = 0,5) und der Beziehung Ta/Ha < Gr^1/2 (in diesem Fall 5.10³ < 3,5.10³) gewählt. Die charakteristischen Zahlen sind im konkreten Fall Ha = 90, Ta = 4,5.10⁵, Gr = 1,35.10⁷. Die Beziehungen (1) und (2) bleiben während der gesamten Züchtung erfüllt. Das kombinierte Magnetsystem bewegt sich in der gleichen Weise wie die Ampulle. Die vorher berechneten Werte der Induktion der beiden Magnetfelder werden mit üblicher Magnetfeldmeßtechnik ausgemessen.

Die so gezüchteten InSb-Einkristalle zeigen keine Defekte wie striations oder lokale Mikroinhomogenitäten. Sie sind gekennzeichnet durch eine Homogenität der Dotiers­ toffverteilung über dem Querschnitt und entlang des Kristalls von 5-8%, im Vergleich zu den in der gleichen Anlage ohne Magnetsystem erzielten 12-24%. Die Versetzungs­ dichte im Kristall beträgt 1,5.10² cm^-2, während die gleiche Züchtung ohne Magnetsys­ tem 6.10² cm^-2 ergab.

Beispiel 2

Ein Germanium (Ge) Einkristall wird ähnlich wie in Beispiel 1 gezüchtet: Einwaage von 1,5 kg dotiert mit 7,5 g einer Legierung, die 55 mg Antimon (Sb) enthält, Keimorientie­ rung <100<. Die Parameter des kombinierten Magnetsystems sind: B_stat = 0,1 T, B₀ = 2 mT. Die Werte entsprechen den Kennzahlen Ha = 150, Te = 7,5.10⁶, Gr = 7,5.10⁶, wodurch die Beziehungen (1) und (2) erfüllt werden.

Die mit dem Magnetsystem erhaltenen Germanium-Einkristalle zeigen eine Homogeni­ tät der Dotierstoffverteilung im Bereich 3-5%, während ohne das Magnetsystem diese Werte 8-12% betragen. Die Versetzungsdichte ist 30-50% niedriger im Vergleich zu Kristallen, die ohne das Magnetsystem gezogen wurden.

Die wesentlichen physikalischen Mechanismen des Verfahrens bestehen in folgen­ dem:
Die Wirkung des kombinierten Magnetfeldes, die zu einer Verbesserung des gezüchte­ ten Einkristalls führt, besteht aus einer Reihe von physikalischen Mechanismen. Die ohne Magneteinwirkung auftretenden Konvektionsströmungen werden durch Ein­ wirkung eines rotierenden Magnetfeldes verändert. Die Strömung unter Einwirkung des rotierenden Magnetfeldes besteht aus einer azimuthalen Rotation mit der Geschwin­ digkeit v_ϕ und meridionalen Strömungen in Form zweier toroidaler Wirbel mit radialen v_r- und axialen v_z-Komponenten der Geschwindigkeit. Diese meridionalen Strömungen sorgen für die Homogenisierung der Schmelze und einen Temperaturausgleich über dem Radius. Die Strömungen in der Schmelze sind aber im allgemeinen instabil und erzeugen damit Pulsationen von Geschwindigkeit, Temperatur und Konzentration, die besonders bei großen Kristallen eine M-förmige Erstarrungsfront zur Folge haben können. Die zusätzliche Einwirkung eines statischen Magnetfeldes auf dieses Strömungsprofil stabilisiert die Strömung, unterdrückt die Pulsationen und ändert die Form der meridionalen Strömungen. Durch das erfindungsgemäße Verhältnis der Induktio­ nen von statischem und rotierendem Magnetfeld kann diese Strömung nun so einge­ stellt werden, daß durch Veränderung des Wärmetransportes in der Schmelze eine Glättung der Erstarrungsfront eintritt. Dieses Verhältnis der Induktionen ergibt sich aus dem Schließen der elektrischen Ströme in der Schmelze, die durch das rotierende Magnetfeld induziert werden bzw. sich aus der Wechselwirkung von Schmelzströmung und statischem Magnetfeld ergeben. Das Schließen der elektrischen Ströme wird beeinflußt vom Verhältnis der elektrischen Leitfähigkeiten von Schmelze und Kristall. Obige Beziehung (1) ist Ausdruck dieser physikalischen Zusammenhänge. Beziehung (2) ist ein Ausdruck dafür, daß die elektromagnetisch getriebene Konvektion die Transportvorgänge in der Schmelze gegenüber der Auftriebskonvektion dominiert. Beide Beziehungen sind notwendig damit das kombinierte Magnetfeld einen positiven Effekt auf den Einkristall ausübt.

Die angegebenen Beziehungen zwischen Temperaturgradient und den Induktionen der beiden Magnetfelder gelten für alle Ampullen-Kristallzüchtungsverfahren durch gerichtete Erstarrung aus der Schmelze.

Die vorgeschlagene Reihenfolge des Magnetfeldeinsatzes ergibt die folgenden optima­ len Bedingungen für die Kristallzüchtung:

• - Die anfängliche maximale Induktion des rotierenden Magnetfeldes unterstützt den Prozeß des Aufschmelzens durch seine Rührwirkung.
• - Ausschalten des rotierenden Magnetfeldes und Einwirkung des statischen Feldes über mindestens eine Minute sorgt für eine Unterdrückung aller in­ stationären Störungen in der Schmelze.
• - Zuschalten des rotierenden Magnetfeldes mit einer Induktion gemäß den Beziehungen (1) und (2) über wenigstens zwei Minuten vor Züchtungsbeginn sorgt für das Einstellen stationärer Strömungsverhältnisse in der Schmelze, die eine homogenere Temperaturverteilung und eine flachere Erstarrungsfront liefern.
• - Die Wirkung des kombinierten Magnetfeldes und die simultanen Relativbewegungen zwischen Ampulle, Temperaturprofil und Magnetsystem sorgen für optimale, konstante Verhältnisse bezüglich des Wärme- und Stofftransportes während des gesamten Züchtungsprozesses, die wiederum homogene Eigen­ schaften des Kristalls entlang seiner Achse ergeben.
• - Eine Relativbewegung zwischen rotierendem und statischem Magnetfeld schafft viele zusätzliche Möglichkeiten der gezielten Strömungskontrolle in der Schmel­ ze, die in einigen Fällen, besonders bei großen Kristalldurchmessern, nützlich sind.

Die durchgeführten Kristallzüchtungen mit Ge- und InSb-Einkristallen ergaben Kristal­ le, die eine bessere Homogenität der Dotierverteilung und keine Mikro- und Makrode­ fekte aufwiesen, wenn die angegebenen Beziehungen und Reihenfolgen eingehalten wurden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Einkristallen aus Halbleitermaterial nach der Methode der gerichteten Erstarrung in einer Ampulle durch Relativbewegung zwischen Ampulle und dem von einem Heizsystem erzeugtem Temperaturprofil, wobei die Schmelze in der Ampulle durch Aufschmelzen von festem Ausgangsmaterial und gegebenenfalls Dotierstoffen erzeugt wird, und die Schmelze vor und während des Kristallwachstums unter dem Einfluß eines kombinierten Magnetfeldes steht, das aus der Überlagerung von einem rotierenden und einem statischen Magnetfeld besteht, wobei diese beiden Magnetfelder dadurch gekennzeichnet sind, daß die magnetischen Induktionen der beiden Magnetfeldarten die Beziehung
erfüllen, wobei Ha = BR(σ/ρv)^1/2 und
mit B als über das Schmelzvolumen quadratisch gemittelter Induktion des statischen Magnetfeldes, B₀ als Amplitude der Induktion und f als Frequenz des rotierenden Magnetfeldes, R als Radius der Schmelze, σ, ρ, v als elektrische Leitfähigkeit, Dichte und kinematische Viskosität der Schmelze, σ_ω als charakteristische elektrische Leitfähigkeit und δ_ω als charakteristische Dicke einer leitfähigen Schicht des festen Kristalls an der Erstarrungsfront eingehen, und k ein empirischer Koeffizient im Bereich 0,1 bis 0,5 ist, dessen genauer Wert von den exakten geometrischen Verhältnissen des jeweiligen Züchtungsprozesses abhängt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter des kombinierten Magnetfeldes im Verhältnis zum angelegten Temperaturgradienten die Beziehung Ta/Ha < Gr^1/2 während des gesamten Züchtungsprozesses erfüllen, mit
wobei α den Volumenausdehnungskoeffizienten der Schmelze, g die Gravitationskonstante und ΔT die charakteristische Temperaturdifferenz über der Schmelze in axialer Richtung bezeichnen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das angelegte rotierende Magnetfeld eine Polzahl 2p = 2 und eine Amplitude der Induktion im Bereich 0.5 bis 50 mT besitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein axialsymmetrisches statisches Magnetfeld der Induktion
B = (B 2|r + B 2|z)^1/2
angelegt wird, wobei
B_r die radiale und B_z die axiale Komponente des statischen Magnetfeldes bezeichnen und . . . die Mittelung über das Schmelzvolumen bedeutet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschmelzen des Ausgangsmaterials bei maximaler Induktion des rotierenden Magnetfeldes erfolgt, dann das rotierende Magnetfeld ausgeschaltet wird und ein statisches Magnetfeld mit einer Induktion gemäß Ansprüchen 2 und 3 für wenigstens eine Minute auf die Schmelze einwirkt, danach das rotierende Magnetfeld mit einer Amplitude der Induktion gemäß Ansprüchen 2 und 3 wieder eingeschaltet wird, und erst nach einer Wartezeit von wenigstens zwei Minuten unter diesen Bedingungen der Prozeß des Kristallwachstums beginnt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kombinierte Magnetsystem entlang der Achse der Ampulle bewegt wird in Übereinstimmung mit der Lage der Schmelzzone.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur flexibleren Kontrolle der Transportvorgänge in der Schmelze das statische Magnetfeld auch relativ zum rotierenden Magnetfeld entlang der Achse verschiebbar ist.

8. Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls aus Halbleitermaterial nach der Methode der gerichteten Erstarrung, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Ampulle mit dem Ausgangsmaterial, einem Heizsystem, das das für die Kristallzüchtung notwendige Temperaturprofil erzeugt, einer Mechanik oder Steuerung, die für eine Relativbewegung zwischen Ampulle und Temperaturprofil sorgt, und einem koaxial um das Gehäuse angeordneten kombinierten Magnetsystem, das aus zwei Induktoren für je ein rotierendes und ein statisches Magnetfeld besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das kombinierte Magnetsystem durch eine Mechanik entlang der Ampullenachse bewegt werden kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Mechanik der Induktor für das statische Magnetfeld relativ zum Induktor des rotierenden Magnetfeldes bewegt werden kann.