DE2626761A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von einzelkristallschichten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen von einzelkristallschichten

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Description

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Tag: ^ 5· Juni 1976 Date Dr. Te
ICT, INC., 1330 Industrial Drive, Shelby, Michigang W - USA
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Einzelkristallschichten
Die Erfindung betrifft das Herstellen von Einzelkristallschichten oder -folien. In einem ihrer Aspekte betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Einzelkristallschicht beispielsweise eines Halbleitermaterials. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von Einzelkristallschichten.
Halbleitervorrichtungen mit auf ein leitendes Substrat geklebeten Halbleiterschichten werden für viele elektrische Zwecke einschließlich für Erzeugung von Elektrizität aus Licht verwendet. Derartige Vorrichtungen sind allgemein als Solarzellen bekannt. Derartige Vorrichtungen werden laufend hergestelltdirch Vorsehen einer Einzelkristallstange als erstes durch beispielsweise das sogenannte
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Czochralski-Verfahreri, bei dem die Stige aus einer Masse von geschmolzenem Rohmaterial gezogen wird. Die Stange wird anschliessend daran geschliffen zur Erzielung eines gegebenen Außendurchmessers. Dann wird die Stange quer zur ihrer Achse in dünne Scheiben geschnitten zur Herstellung dünner Halbleiterschichten. Dies ergibt aufgrund der Dicke des Sägeblattes einen bedeutenden Materialabfall .
Die so geschnittenen Schichten werden geläppt zur Herstellung einer glatten Oberfläche, die dann zur Bildung einer Übergangszone gedopt wird. Danach wird ein Gitter auf die glatte Oberfläche plattiert, während ein leitendes Substrat auf die Gegenseite plattiert oder geklebt wird. Dann werden leitende Drähte an beiden Seiten der Vorrichtung befestigt.
Das obige Verfahren ist zeitraubend, benötigt viel Facharbeit und ist in hohem Maße unwirksam für die Betriebsbedingungen des Einzelkristallmaterials. Somit neigen die durch das Kristallziehverfahren hergestellten Vorrichtungen dazu, teuer zu sein. Als Ergebnis sind die nach diesem Verfahren hergestellten Solarzellenvorrichtungen gegenwärtig nicht wettbewerbsfähig mit üblichen Formen der Elektrizitätserzeugung.
Durch Dampfniederschlag aus Substraten können dünne Filme von Halbleitermaterialien gezüchtet werden. Man ist jedoch der Mei-
Emzelkristalle
nung, daß die Substrate/mit einer der Filmschicht ähnlichen Gitterstruktur sein müssen, damit der niedergeschlagene Film ein Einzelkristall wird, wodurch die Anwendungen derartiger Verfahren begrenzt sind.
Einzelkristalle müssen auch in einer Schale oder einem Behälter gebildet werden, der fortschreitend durch eine heiße Zone bewegt wird, um das enthaltene Material zu schmelzen. Ein anschlieasendes fortschreitendes Kühlen verfestigt das Material zu einem oder mehreren Einzelkristallen. Dieses Verfahren kann jedoch aufgrund der hohen Oberflächenspannung eines derartigen Materials praktisch nicht für dünne Schichten von beispielsweise Silizium
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verwendet werden.
Erfindungsgemäß werden dünne Einzelkristallschichten gebildet durch Ausüben einer Fliehkraft auf ein flüssiges kristallbildendes Material zum Verströmen des flüssigen kristallbildenden Materials längs einem Substrat zur Bildung einer im wesentlichen gleichmäßigen dünnen Schicht eines derartigen Materials, und durch Kühlen des flüssigen Materials zur Bildung einer dünnen Schicht mit wenigstens Einzelkristallteilen. Das flüssige kristalL-bildende Material kann einen Impf-Einzelkristall berühren. In diesem Fall nimmt der Einzelkristall die Orientierung des Impfkristalls an. Wahlweise kann die Kristallbildung bei Abwesenheit eines Impfkristalls durch gerichtetes Verfestigen stattfinden, worauf die sich ergebende dünne Schicht eine oder mehrere Kristalle aufweist. Im Fall von Materialien mit höherem Schmelzpunkt kann das Material während der Anwendung der Fliehkraft erhi-tzt werden.
Die kristallbildenden Materialien können beinahe jedes beliebige Material sein, das einen Einzelkristall durch das Czochralsky-Verfahren bildet, d. h. solche Materialen, die in Einzelkristallform auf einem Impfkristall beim Schmelzpunkt des Materials gezüchtet werden können. Das Verfahren ist besonders nützlich bei der Herstellung dünner Einzelkristallschichten von Halbleitermaterialien, etwa Silizium oder Germanium. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung können auch Leiter oder Nichtleiter zu dünnen Schichten gebildet werden. Beispiele derartiger Nichtleiter sind Saphir (Al^O^) und Yttrium-Aluminium-Granat.
Beim Ausführen des Verfahrens nach der Erfindung wird das Substrat um eine hierzu parallele Achse gedreht. Das kristallbildende Material wird längs des Substrats gleichmäßig in Berührung mit dem Impf-Einzelkristall gedrückt, wenn derselbe verwendet wird. Das Abkühlen findet vorzugsweise fortschreitend vom Impfkristall oder von einem Endbereich der Schicht für den Fall statt, daß kein Impfkristall verwendet wird.
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Bei Verwendung des Verfahrens können 0,25 nun dünne Schichten mit Erfolg hergestellt werden. Das Substrat ist vorzugsweise eine langgestreckte Fläche mit einem Krümmungsradius, der im wesentlichen gleich dem Abstand von der Drehachse zur gekrümmten Fläche ist.
Die Substrate können aus beliebigem Material, entweder leitend, halbleitend oder nichtleitend, hergestellt werden, das einen höheren Schmelzpunkt hat als das kristallbildende Material und das mit den kristallbildenden Materialien nicht reagiert oder diese nicht schädigt. Bei einer Ausführungsform wird das Substrat aus Kohlenstoff gebildet, auf dem der Film haftet. Somit wird bei der Bildung einer Einzelkristall-Halbleiterschicht auf der Oberfläche des Substrats die grundlegende Halbleitervorrichtung bereits gebildet. Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Film auf einem nichthaftenden Substrat gebildet, von dem der Film abgezogen wird. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Substrat ein Nichtleiter, etwa Saphir oder Quarz.
Das Verfahren der Erfindung wird für gewöhnlich bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet, bei denen eine dünne Schicht aus Kohlenstoff oder einem anderen leitenden Material als Substrat verwendet wird. Nachdem das schichtbildende Verfahren ausgeführt ist, wird eine Verunreinigung in die Einzelkristall-Halbleiterschicht gedopt und bildet eine Übergangszone, während dieselbe noch warm ist, wodurch ein gesonderter Nacherhitzungsvorgang beseitigt wird. Die durch das Verfahren der Erfindung gebildete Kristalloberfläche ist ausreichend glatt, um im Allgemeinen die gewöhnlichen Läppvorgänge zu vermeiden, die auf in Scheiben geschnittenen Halbleiterschichten der bisherigen Verfahren ausgeführt wurden.
Das Substrat und die Halbleiterschicht können auf übliche Weise plattiert und gegebenenfalls auf die gewünschte Größe geschnitten werden und haben angelötete Leitungen zur Vervollständigung der Halbleitervorrichtung.
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Somit können unter Verwendung des Verfahrens dünne Halbleiter-Schichten unmittelbar auf einem leitenden Substrat gebildet werden, wodurch das gesonderte Schneiden der Schichten und Befestigen eines Substrats daran vermieden werden. Ferner wird das Lappen vermieden und der Materialabfall vermindert. Da ferner die Einzelkristallschicht einen Bruchteil der Dicke von geschnittenen Schichten aufweist, sind die Materialkosten bei der so durch das Verfahren der Erfindung hergestellten Halbleitervorrichtung bedeutend niedriger.
Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Einzelkristallschichten vorgesehen. Die Vorrichtung nach der Erfindung enthält ein Substrat mit einer planeren Oberfläche mit Begrenzungswänden am Rand des Substrats und einen Halter zum Tragen des Substrats zur Drehung um eine zur planaren Oberfläche des Substrats parallelen Achse. Induktionsspulen oder eine andere geeignete Verflüssigungseinrichtung verflüssigen ein kristallbildendes Material auf der planaren Oberfläche. Gegebenenfalls positioniert eine Einrichtung einen Impf-Einzelkristall angrenzend an die planare Oberfläche. Eine Einrichtung dreht den Halter um eine im wesentlichen parallel zur planaren Substratoberfläche verlaufende Achse mit einer Drehzahl, die ausreicht, um das kristallbildende Material im flüssigen Zustand zur Bildung einer dünnen Schicht gleichmäßig längs des Substrats und in Berührung mit dem Impf-Einzelkristall, sofern verwendet, zu drücken. Anschließend daran bildet das Abkühlen der geschmolzenen Schicht, vorzugsweise fortschreitend vom Impf-Einzelkristall oder von
aus,
einer gegebenen Stelle/für den Fall, daß kein Impfkristall verwendet wird, eine Schicht mit wenigstens Einzelkristallteilen. Zur Ausführung der Erhitzungs- und Abkühlungsfunktionen der Vorrichtung ist eine Einrichtung vorgesehen, die die Verflüssigungseinrichtung gegenüber dem Halter bewegt. Die Substratbegrenzungswände enthalten das flüssige kristallbildende Material vor dem Verfestigen. Das Substrat ist vorzugsweise langgestreckt. Eine Einrichtung zum Positionieren des Impf-Einzelkristalls ist an einem Längsende der planaren Oberfläche vorgesehen. Die planare Oberfläche weist vorzugsweise einen Krümmungsradius auf, der im
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wesentlichen gleich dem radialen Abstand zwischen der Drehachse des Halters und der planaren Oberfläche ist.
Die Erfindung betrifft kurz zusammengefaßt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum durch Fliehkraft erfolgenden Herstellen von dünnen Einzelkristallschichten oder -flächen, wobei die Fliehkraft auf ein einen Einzelkristall bildendes flüssiges Material ausgeübt wird, um das Material gleichmäßig längs einem Substrat zu verteilen. Anschließend daran wird das Material gekühlt, vorzugsweise fortschreitend und von einem Impf-Einzelkristall aus zur Bildung einer dünnen Schicht eines Einzelkristalls. Das Verfahren und die Vorrichtung werden verwendet zur Bildung von unter anderem dünnen Einzelkristall-Halbleiterschichten, die beispielsweise in Solarzellen benützt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Zentrifuge zur Darstellung des Verfahrens und der Vorrichtung, in der Einzelkristallfilme nach der Erfindung hergestellt werdenj
Fig. 2 eine Schrägansicht einer gemäß der Erfindung hergestellten Halbleitersolarzelle.
Insbesondere in Fig. 1 ist eine Zentrifuge gezeigt, die einen zylindrischen Behälter 12 mit einem abnehmbaren Oberteil 14 enthält, das beim normalen Betrieb am Behälter befestigt werden kann. Im Oberteil 14 ist eine mit einem Ventil versehene öffnung 15 vorgesehen, die den Behälter mit einer Atmosphäre beliefert oder darin ein Vakuum herstellt. Der Behälter 12 wird von einer Ausgangswelle 16 einer Dreheinrichtung 18 in der Weise getragen, daß er sich um die Achse der Ausgangswelle 16 dreht. Das Oberteil 14 hält die Atmosphäre so im Behälter, daß die darin enthaltene Atmosphäre sich mit dem Inhalt dreht und das Strömen der darin enthaltenen flüssigen Materialien nicht stört.
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Eine zylindrische Isolierung 20 umgibt den Behälter 12, während Induktionswindungen 22 die Isolierung 20 umgeben. Die auf übliche Weise von einer nicht gezeigten Energiequelle zu den Inkuktionswindungen 22 gelieferte elektrische Energie erhitzt die Materialien im Behälter 12 durch Induktion.
Eine abgedichtete Einfassung 46 umgibt den Behälter 12, die Isolierung 20 und die Induktionswindungen 22. Eine mit einem Ventil versehene Leitung in der abgedichteten Einfassung 46 ermöglicht das Liefern einer neutralen Amosphäre oder eines Vakuums zur Einfassung oder zum Behälter 12.
Mehrere langgestreckte substratbildende Graphitwannen 24 sind senkrecht im Behälter 12 positioniert. Jede Graphitwanne weist in einer Stirnseite einen durch Seitenwände 26, eine Substratwand 28 und Endwände 30 und 51 gebildeten langgestreckten Hohlraum auf. Am oberen Teil der Ausnehmung ist in der Endwand 31 ein Einschnitt 32 gebildet.
Innerhalb des Einschnittes 32 ist ein Impfkristall 34 befestigt. Dieser Impfkristall ist ein Einzelkristall aus beispielsweise einem Halbleitermaterial, etwa Silizium oder Germanium. Ein kristallbildendes Ausgangsmaterial 36 mit derselben Zusammensetzung (oder einer abweichenden Zusammensetzung mit ähnlichen Gitterparametern) wie der Impfkristall 34 ist im Behälter 12 an der Substratwand 28 positioniert. Die Substratwand 28 der Wanne 24 bildet den Träger und das Substrat für das kristallbildende Material. Die Substratwand 28 hat einen Krümmungsradius, der im wesentlichen gleich dem radialen Abstand zwischen der Drehachse des Behälters 12 und der Substratwand 28 ist. Diese Krümmung gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung des kristallbildenden Materials längs waagrechten Abschnitten der Wand aufgrund der bei diesen Abschnitten auf das kristallbildende Material ausgeübten gleichmäßigen Kraft. Die Gegenseite des Substrats ist vorzugsweise auch gekrümmt, so daß die Wanne beim Entfernen aus dem Behälter 12 zu einer flachen Folie geformt werden kann.
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Im Betrieb werden die Graphitwannen mit dem fest im Einschnitt 32 positionierten Impfkristall 34 beladen. Das kristallbildende Ausgangsmaterial 36 wird in abgemessenen Mengen an der Substratwand 28 der Wanne 24 positioniert. Die Wannen sind in ausgewuchteter Weise innerhalb des Behälters 12 angeordnet, vergl. Fig. Das Oberteil 14 wird auf den Behälter 12 aufgesetzt und es wird vorzugsweise eine inerte Atmosphäre (oder Vakuum) durch die mit dem Ventil versehene öffnung 15 in den Behälter 12 eingeführt. Eine ähnliche inerte Atmosphäre (oder Vakuum) wird über die mit dem Ventil versehene Leitung 48 in die Einfassung 46 eingeführt. Danach wird elektrische Energie zu den Induktionswindungen 22 geleitet, so daß das kristallbildende Ausgangsmaterial 36 geschmolzen wird. Durch richtiges Positionieren der zylindrischen Isolierung 20 und/oder der Induktionswindungen wird dafür gesorgt, daß der Impfkristall 34 nicht geschmolzen wird. Jedoch muß die Gesamtlänge des Hohlraums in der Wanne 24 bis zum Impfkristall bis auf eine Temperatur von wenigstens dem Schmelzpunkt des kristallbildenden Materials erhitzt werden. Zu diesem Zweck sind die zylindrische Isolierung 20 und/öder die Induktionwindungen 22 einstellbar befestigt und können durch nichtgezeigte geeignete Steuerungen betätigt werden.
Der Behälter 12 wird mit einer ausreichenden Drehzahl gedreht, so daß die auf das kristallbildende Material (wenn flüssig) ausgeübte Fliehkraft dieses längs der Substratwand 28 der Wanne 24 zur Bildung einer dünnen gleichmäßigen Schicht 38 drückt. Der flüssigen Schicht wird ein Fließen gestattet, bis sie den Impfkristall 34 erreicht und bis eine ausreichend gleichmäßige Schicht des flüssigen Materials auf der Substratwand 28 vorhanden ist. Die Isolierung und/oder die Induktionswindugen werden dann gegenüber dem Behälter 12 so abwärts bewegt, daß ein selektives Abkühlen der flüssigen Schicht 38 ausgehend am Impfkristall 34 stattfindet. Wenn das Verfestigen der dünnen Schicht 38 stattfindet, nimmt sie die Orientierung des Impfkristalls 34 an, so daß die sich ergebende feste Schicht 38 ein Einzelkristall ist. Die Bewegung der Isolierung und/oder der Induktionswindungen 22 dauert an, bis die gesamte Schicht 38 verfestigt ist.
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Als wahlweises Abkühlverfakiren kann die durch die Induktionswindungen 22 ausgeübte Wärme durch Vermindern der hinzugelieferten elektrischen Energie verringert werden. Der Wärmestrom ist von der Art, daß sich die flüssige Schicht vom Oberteil/^aGwärts verfestigt.
Wenn eine Halbleitervorrichtung gewünscht wird, wird anschliessend daran die Halbleiterschicht zur Bildung einer Übergangszone mit einer Verunreinigung gedopt, während die Schicht noch warm ist.
Die Oberfläche der Schicht 38 kann dann auf übliche Weise mit einem leitenden Gitterwerk plattiert werden und es können elektrische Leitungen unmittelbar auf das leitende Gitterwerk und auf die Graphitschicht aufgebracht werden zur Fertigstellung der Halbleitervorrichtung. Vorrichtungen dieser Art werden in elektrischen Bestandteilen, etwa Solarzellen, benutzt.
Pig. 2 zeigt eine gemäß der Erfindung hergestellte Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung weist eine Basis 24 a auf, die ein Quadrat oder Rechteck darstellt, das aus der in Fig, 1 gezeigten Graphitwanne 24- ausgeschnitten ist. Eine gleichmässige dünne nalbleitende Einzelkristallschicht 38 wird haftend auf der Oberfläche des Substrats 24 a positioniert. Die halbleitende Schicht 38 wird vorzugsweise in üblicher Weise mit einer Verunreinigung gedopt, um darauf die gewünschte Übergangszone zu bilden.
Ein leitendes Gitterwerk 40 wird auf die Oberfläche der Schicht 38 plattiert, und es wird eine elektrische Leitung 42 elektrisch oder mechanisch durch Schweißen, Löten oder andere übliche Techniken an das Gitterwerk 40 angeschlossen. An der Unterseite des Substrats 24 ist in üblicher Weise auch eine elektrische Leitung 44 angeschlossen, um daran eine elektrische Verbindung herzustellen.
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Wenn auch die Erfindung von besonderem Nutzen beim Züchten von dünnen 0,025 mm dicken Folien oder Schichten ist, können dickere Schichten bis zu 12,5 mm oder dicker ebenfalls gemäß der Erfindung gezüchtet werden. Während die Erfindung bezüglich der Verwendung eines Graphitsubstrate beschrieben wurde, können ferner weitere Materialien, etwa Aluminium, Kupfer, Siier, Saphir und Quarz ebenfalls als Substrat verwendet werden und ein Substrat für die dünnen Schichten bilden. Während die Erfindung bezüglich der Verwendung von Teilen der Wanne selbst als Substrat für ein Halbleitermaterial beschrieben wurde, können ferner die Teile der Wanne völlig durch Schleifen, Schälen oder andere mechanische oder chemische Mittel entfernt werden, um die Einzelkristallschicht frei von einer Basis übrigzulassen.
Während die Erfindung bezüglich des Positionierens des kristall-
die
bildenden Materials in/Wannen vor dem Positionieren der Wannen innerhalb der Zentrifuge beschrieben wurde, können alternative Techniken zum Vorsehen des kristallbildenden Materials innerhalb der Zentrifuge vorgesehen werden. Zum Beispiel kann das Material in die Wannen eingespritzt werden, während sich die Wannen zusammen mit dem Behälter drehen. Für eine bessere Wirksamkeit können auch andere Behälterkonstruktionen vorgesehen werden.
Während die Erfindung bezüglich der Anwendung von Wärme an einem normalerweise festen Material beschrieben wurde, um dieses zu schmelzen, ist es ersichtlich, daß die Erfindung Anwendung bei Tieftemperaturanwendungen findet, bei denen die Einzelkristallbildung von normalerweise flüssigen Materialien gewünscht wird. Die Ausdrücke "Erhitzen" und "Abkühlen" sind im Sinn eines Wärmeüberganges von Energie zu verstehen, und zwar entweder durch natürliche Vorgänge oder durch künstliche Mittel, etwa durch elektrische Heizwindungen oder durch Kühlwindungen. Somit würde bei Tieftemperaturanwendungen der Abkühlvorgang mit Kühlwindungen und der Erhitzungsvorgang unter natürlichen oder Umgebungsbedingupgen stattfinden.
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Während die Erfindung im Hinblick auf ein Verfahren beschrieben wurde, bei dem ein Impfkristall verwendet wird, kann die Erfindung ohne die Verwendung eines Impfkristalls ausgeführt werden. Für den Fall, daß kein Impfkristall verwendet wird, kann die sich ergebende kristalline Schicht aus einem Einzelkristall oder vielfachen Einzelkristallen bestehen, von denen beide in den oben beschriebenen Halbleitervorrichtungen von Nutzen sind.
Während die Erfindung bezüglich der Drehung des Substrats um eine senkrechte Achse beschrieben wurde, kann das Verfahren auch durch Drehen des Substrats um eine Achse beliebiger Orientierung ausgeführt werden, solange die Oberfläche des Substrats parallel zur Drehachse verläuft.
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Claims (40)

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen von Einzelkristallschichten, gekennzeichnet durch Ausüben einer Fliehkraft auf ein auf einem Substrat befindliches kristallbildendes Material zur Bildung einer im wesentlichen gleichmäßigen Schicht des Materials, und durch Abkühlen des geschmolzenen Films zur Bildung von wenigstens Einzelkristallschichtteilen auf dem Substrat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallbildende Material erhitzt wird, um es während des Ausübens der Fliehkraft zu schmelzen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallbildende Material ein Halbleiter ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter Silizium oder Germanium ist.
5· Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Kohlenstoff ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat im wesentlichen senkrecht zur Fliehkraft verläuft.
7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat um eine im wesentlichen senkrechte Achse gedreht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallbildende Material vor dem Abkühlen zuerst einen Impfkristall berührt, so daß wenigstens ein Teil der so gebildeten Kristallschicht die Orientierung des Impfkristalls hat.
9· Verfahren nach Anspruch ö, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen fortschreitend vom Impfkristall aus stattfindet.
10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Halbleitervorrichtung der Halbleiter anschließend
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an das Abkühlen mit einem Gitterwerk eines elektrisch leitenden Materials plattiert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallbildende Material ein Halbleiter ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Kohlenstoff ist.
13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat im wesentlichen senkrecht zur Fliehkraft verläuft.
14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat um eine im wesentlichen senkrechte Achse gedreht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige kristallbildende Material zuerst vor dem Abkühlen einen Impfkristall berührt, und daß das Abkühlen fortschreitend vom
Impfkristall aus stattfindet, so daß die sich ergebende kristalline Schicht ein Einzelkristall mit der Orientierung des Impfkristalls ist.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Kohlenstoff ist.
17· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat im wesentlichen senkrecht zur Fliehkraft verläuft.
18. Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat um eine im wesentlichen senkrechte Achse gedreht wird.
19· Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine langgestreckte gekrümmte Fläche mit einem Krümmungsradius bildet, der im wesentlichen gleich dem Abstand von der Drehachse zur gekrümmten Fläche ist.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das
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Abkühlen fortschreitend von einem Randteil des Substrats aus stattfindet.
21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige kristallbildende Material vor dem Abkühlen einen Impfkristall berührt, und daß das Abkühlen fortschreitend vom Impfkristall aus stattfindet.
22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige kristallbildende Material vor dem Abkühlen einen Impfkristall berührt.
23· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen fortschreitend vom Rand des Substrats aus stattfindet.
24. Vorrichtung zum Herstellen von Einzelkristallschichten, gekennzeichnet durch ein Substrat (28) mit planarer Oberfläche und mit Begrenzungswänden (30» 3Ό an den Rändern der planaren Oberfläche, durch einen Halter (24) zum Tragen des Substrats (28) für eine Drehung um eine im Allgemeinen parallel zum Substrat (28) verlaufende Achse, durch eine Einrichtung (22) zum Verflüssigen eines kristallbildenden Materials auf der planaren Oberfläche, und durch eine Einrichtung (iö) zum Drehen eines Behälters/uffi die Achse mit einer Drehzahl, die ausreicht zum Verströmen des kristallbildenden Materials im flüssigen Zustand längs des Substrats (28) zur Bildung einer dünnen Schicht des kristallbildenden Materials auf dem Substrat (28), wodurch das flüssige Material 'eine Schicht mit wenigstens Einzelkristallteilen beim Verfestigen bildet, während es der Fliehkraft unterworfen ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bewegen der verflüssigenden Einrichtung (22) gegenüber dem Behälter (12), um das flüssige Material fortschreitend von einem gegebenen Teil des Substrats aus abzukühlen.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Positionieren eines einzigen Impfkristalls am Rand
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der planeren Fläche.
27. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2ö) Kohlenstoff ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die planere Oberfläche des Substrats (28) einen Krümmungsradius aufweist, der im wesentlichen gleich dem radialen Abstand zwischen der Drehachse des Behälters (12) und der planeren Oberfläche ist.
29. Verfahren zum Herstellen von Einzelkristallschichten, gekennzeichnet durch Ausüben einer Fliehkraft auf ein auf einem Substrat befindliches kristallbildendes Material zur Bildung einer im wesentlichen gleichmäßigen Schicht des Materials, und durch Abkühlen des geschmolzenen Films zur Bildung von wenigstens Einzelkristallschichtteilen auf dem Substrat.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallbildende Material erhitzt wird, um es während des Ausübens der Fliehkraft zu schmelzen.
31· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallbildende Material ein Halbleiter ist.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter Silizium oder Germanium ist.
33· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Kohlenstoff ist.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat im wesentlichen senkrecht zur Fliehkraft verläuft.
35· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat um eine im wesentlichen senk-
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rechte Achse gedreht wird.
36. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kristairbildende Material vor dem Abkühlen zuerst einen Impfkristall berührt, so daß wenigstens ein Teil der so gebildeten Einzelkristallschicht die Orientierung des Impfkristalls hat.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen fortschreitend vom Impfkristall aus stattfindet.
38. Verfahren nach Anspruch 37» dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Halbleitervorrichtung der Halbleiter anschließend an das Abkühlen mit einem Gitterwerk eines leitenden Materials plattiert wird.
39· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine langgestreckte gekrümmte Fläche mit einem Krümmungsradius bildet, der im wesentlichen gleich dem Abstand von der Drehachse zur gekrümmten Fläche ist".
40. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen fortschreitend von einem Randteil des Substrats aus stattfindet.
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