DE69203737T2

DE69203737T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Kristallzüchtung.

Info

Publication number: DE69203737T2
Application number: DE69203737T
Authority: DE
Inventors: Muhammed Afzal Shahid
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1991-01-28
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2012-01-18
Also published as: HK78196A; DE69203737D1; JPH04362084A; KR920014956A; US5123996A; EP0497482B1; KR100190771B1; EP0497482A1; TW288155B

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von kristallinem Halbleitermaterial und im besonderen Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Blöcken von Gruppe III-V- und Gruppe II-VI-Halbleiterverbindungen, aus denen monokristalline Wafer geschnitten werden können.

Hintergrund der Erfindung

Eine der eine der wichtigsten Entwicklungen in der Halbleitertechnologie besteht in der vermehrten Verwendung und der zunehmenden Bedeutung der Halbleiterverbindungen. Höchst bedeutsam sind die Gruppe-III-V-Verbindungen, die aus Elementen der Gruppen III und V der Perioden-Tafel zusammengesetzt sind, wie Galliumarsenid und Indiumphosphit. Einkristalle derartiger Materialien werden beispielsweise zur Herstellung von Lasern, lichtemittierenden Dioden, Mikrowellenoszillatoren und Lichtdetektoren verwendet. Wichtig sind auch die II-VI-Materialien, wie Cadmiumsulfid, die für die Herstellung von Lichtdetektoren und anderen Vorrichtungen verwendet werden können.
Die handelsüblich am meisten verwendeten Verbindungshalbleiter erfordern die Zucht von großen Einkristallblöcken, aus denen monokristalline Waver für die nachfolgende Herstellung von nützlichen Vorrichtungen geschnitten werden können. Das am 13. September 1983 erteilte US-Patent von Gault, Nr. 4 404 172, beschreibt ein als das Einfrierverfahren mit vertikalen Gradienten (Vertical Gradient Freeze Method, VGF) bekanntes, besonders nützliches Verfahren zur Kristallzucht. Halbleiterrohmaterial wird nach diesem Verfahren in einem sich vertikal ausdehnenden Schmelztiegel mit einem kleinen zylindrischen Zuchtmuldenabschnitt an seinem Bodenende angeordnet, welcher einen eng anliegenden monokristallinen Impfkristall enthält. Am Anfang wird das Rohmaterial und ein Abschnitt des Impfkristalls geschmolzen. Dann wrid die Leistung für das System derart vermindert, daß die Verfestigung oder das Einfrieren vom Impfkristall vertikal abwärts gerichtet mit einer Kristallorientierung des gezogenen Bocks, die der des Impfkristalls entspricht, fortschreitet.
Das am 30. Oktober 1990 erteilte US-Patent von Shahid, Nr. 4 966 645, zeigt, daß die mit dem VGF-Verfahren gezogenen Blöcke bevorzugt in der < 111> -Richtung gezogen werden sollten, obwohl die Wafer, aus denen Vorrichtungen hergestellt werden, in Richtung der kristallographischen < 100> -Richtung ausgerichtet sein sollten. Die Erfüllung dieser beiden Bedingungen erfordert das Schneiden des Blockes unter einem Winkel von 35,3º in Bezug auf seine Mittenachse, was elliptisch geformte Wafer zur Folge hat, wenn der Block zylindrisch und von kreisförmigem Querschnitt ist. Das Shahid-Patent (US-A-4 966 645) zeigt, daß man kreisförmige Wafer, welche effizienter in nützliche Vorrichtungen umgewandelt werden können, durch Ziehen von Blöcken mit elliptischem Querschnitt erhalten kann. Zur bestmöglichen Ausnutzung dieses Vorteils sollte der Impfkristall innerhalb der Impfmulde des Schmelztiegels in geeigneter Weise in Bezug auf seine Drehung ausgerichtet sein. Insbesondere sollte der Impfkristall derart ausgerichtet sein, daß die Schnittlinie der {100}-Ebene mit der {111}-Ebene parallel zur Hauptachse der Ellipse des Schmelztiegels ist, in dem der Block gezogen wird.
Nachdem ein Halbleiterblock hergestellt wurde, ist es üblich, auf seiner äußeren Oberfläche einen als "Bezugsebene" bekannten, sich axial ausdehnenden Oberflächenebenenabschnitt erzeugen. Die Bezugsebene weist eine vorgeschriebene Beziehung zur Kristallausrichtung des Blocks auf, so daß nachdem die Wafer hergestellt wurden, der sich ergebende ebene Abschnitt auf dem Umfang eines jeden Wafers als Bezugsebene zur geeigneten Orientierung der in dem Wafer zu definierenden Einichtungen verwendet werden kann. Die Kristallausrichtung kann über verschiedene Wege festgelegt werden, wie das Ätzen, um die kristallinen Ebenen des Halbleiters freizulegen, und durch verschiedene Röntgenstrahl- und optische Beugungstechniken. Die Bereitstellung einer Bezugsebene auf dem Umfang eines jeden Wafers beseitigt natürlich die Notwendigkeit für derartige Verfahren zur kristallographischen Bestimmung vor der Verwendung eines jeden Wafers.
Obwohl die Verbesserungen durch das Shahid-Patent (US-A-4 966 645) die Effizienz, mit der Verbindungshalbleiterwafer hergestellt werden können, bedeutsam erhöht, besteht eine in der Industrie seit langem erkannte Notwendigkeit für Wege zur Verminderung weiterer Kosten beim Herstellen solcher Wafer, und für diesen Zweck wurden beträchtliche Anstrengungen aufgewendet.
In den "Patent Abstracts of Japan" Band 11, Nr. 200 (C-431) (2647), 27.6.1987, JP-A-62-021786, ist ein Kristallhalter zur Verwendung bei dem horizontalen Bridgeman-Verfahren zum Ziehen von Kristallen gezeigt, in dem der Schmelztiegel und der Impfkristall horizontal angeordnet sind. Die V-förmige Nut des Kristallhalters und die V-förmige äußere Oberfläche des Impfkristalls greifen ineinander. Der Zweck dieser Konfiguration ist die Freisetzung von Druck auf den Keimkristall aufgrund der Unterschiede in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halters und des Keimkristalls. Auf diese Weise erlaubt der V-förmige Halter dem Kristall eine aufwärtsgerichtete Bewegung aufgrund der thermischen Ausdehnungskräfte.
Die FR-A-2 175 594 beschreibt ein vertikales Verfahren zur Herstellung von Kristallen. In einer Ausführungsform besitzt die untere Oberfläche des Keimkristalls einen kegelförmigen Einschnitt, der über einen kegelförmigen, vorspringenden Teil des Schmelztiegels paßt ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß Anspruch 1 der Erfindung wird die Kristallausrichtung des herzustellenden Blocks durch das Bereitstellen von angepaßten Eingriffsabschnitten im Schmelztiegel und im Impfkristall gesteuert. Beispielsweise kann der Eingriffsabschnitt des Schmelztiegels ein vorstehender Wandabschnitt sein, und der Eingriffsabschnitt des Impfkristalls kann ein Schlitz sein, der genau über den Wandabschnitt paßt. Wenn der Impfkristall und der Schmelztiegel in dieser Art und Weise ineinandergreifen, ist die Ausrichtung des Impfkristalls bestimmt, und die Kristallausrichtung des herzustellenden Blocks ist ebenfalls bestimmt. Man kann dann einen Schmelztiegel mit elliptischem Querschnitt gemäß dem Shahid-Patent (US-A-4 966 645) verwenden und ist sicher, daß der herzustellende Kristall eine geeignete Ausrichtung derart besitzt, daß beim Schneiden des Blockes zur Herstellung kreisförmiger Wafer die resultierenden Wafer eine geeignete kristallographische Ausrichtung besitzen, beispielsweise um sicherzustellen, daß die Oberfläche der Wafer in der kristallographischen < 100> - Richtung ausgerichtet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind eine oder mehrere Bezugsebenen an der inneren Oberfläche des Schmelztiegels ausgebildet. Die Referenzfläche erstreckt sich axial entlang des Hauptabschnitts des Schmelztiegels, derart, daß eine Bezugsebene entlang des verwertbaren Abschnittes des Blockes gebildet wird. Durch den örtlich festgelegten Impfkristall ist sichergestellt, daß die Bezugsebene eine genaue Anzeige der kristallographischen Ausrichtung des Blockes darstellt. Die Bereitstellung dieses Merkmals verhindert die Notwendigkeit zum Schleifen einer Bezugsfläche an dem Block, nach seiner Herstellung.
Die Erfindung kann auf mehrere Arten und Weisen zur Verminderung des Aufwandes und der Fertigkeiten des Personals, die notwendig sind, um Blöcke mit der gewünschten Kristallausrichtung herzustellen, angewendet werden. Diese und andere Zwecke, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden unter Berücksichtigung der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verständlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung zur Herstellung von kristallinen Halbleiterblöcken gemäß dem herkömmlichen VGF-Verfahren;
Fig. 2 ist eine Ansicht entlang den Linien 2-2 der Fig 1;
Fig. 3 ist eine Ansicht eines Teils eines Blockes, der mit der Vorrichtung von Fig. 1 hergestellt wurde;
Fig. 4 ist eine Aufsicht auf einen Schmelztiegels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 ist eine Ansicht eines Wafers, der aus einem im Schmelztiegel von Fig. 4 hergestellten Block geschnitten wurde;
Fig. 6 ist eine schematische Zeichnung einer Ätzgrube in einem monokristallinen Halbleiterimpfkristall, die für die Festlegung der kristallographischen Ausrichtung verwendet werden kann;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Keimmuldenabschnittes des Schmelztiegels der Fig. 3 zusammen mit einem Keimmuldenkappenabschnitt gemäß der Erfindung;
Fig. 8 ist eine Ansicht entlang der Linien 8-8 der Fig. 7; und
Fig. 9 ist eine schematische Zeichnung eines Verfahrens zur Herstellung von Impfkristallen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung

Das vorstehend erwähnte Gault-Patent (US-A-4 404 172) und damit im Zusammenhang stehende herkömmliche Literatur beschreibt die zu verwendende Vorrichtung und nachfolgende verfahrensmäßige Schritte zur erfolgreichen Herstellung monokristalliner III-V-Halbleiterblöcke gemäß dem Einfrierverfahren mit vertikalem Gradienten (VGF). Der Kürze wegen und zum Zwecke der Betonung der Verbesserungen, die die vorliegende Erfindung ausmachen, werden derartige Einzelheiten nicht wiederholt. Es ist zur Kenntnis zu nehmen, daß das bevorzugte Verfahren zur Realisierung der Erfindung mit der Verwendung der VGF-Verfahren verbunden ist. Obwohl Ausdrücke wie "monokristallin" und "Einkristall" zur Beschreibung der Blöcke verwendet werden, ist weiterhin zur Kenntnis zu nehmen, daß die meisten Blöcke Fehler oder lokalisierte Abweichungen von der Monokristallinität enthalten, und erfolgreiche Herstellungsverfahren solche sind, die derartige Defekte reduzieren oder minimieren (nicht notwendigerweise eliminieren).
Nun bezugnehmend auf Fig. 1 wird in dem VGF-Verfahren ein sich vertikal erstreckender Schmelztiegel 12 mit einem Hauptabschnitt 13, ein zylinderförmiger Keimmuldenabschnitt 14 und ein Übergangsabschnitt 15 verwendet. Ein zylindrischer monokristalliner Impfkristall 16 des herzustellenden Halbleitermaterials, wie beispielsweise Indiumphosphid, wird in dem zylindrischen Keimmuldenabschnitt 14 angeordnet. Der Schmelztiegel wird dann fast vollständig mit Rohmaterial, aus dem der Block hergestellt werden soll, wie Polykristalle 17 aus Indiumphosphid, gefüllt. Im Schmelztiegel kann auch ein Anteil von Boroxid zum Einkapseln des geschmolzenen Gruppe- III-V-Materials und auch elementares Gruppe-V-Material zur Aufrechterhaltung der Stöchiometrie des Blockes während seiner Herstellung enthalten sein.
Wärme wird steuerbar an das Rohmaterial durch einen Ofen 20, der den Schmelztiegel 12 umgibt, abgegeben. Das ganze Rohmaterial 17 und ein Teil des oberen Abschnittes des Impfkristalls 16 werden geschmolzen, und dann wird die Leistung des Ofens vermindert, um einen vorbestimmten Temperaturgradienten innerhalb des Schmelztiegels zu erhalten, der zuerst an der Grenzfläche zwischen der Schmelze und dem Impfkristall eine Rekristallisation oder ein Einfrieren verursacht. Das Einfrieren schreitet aufwärts fort, bis das geschmolzene Rohmaterial vollständig zu einem Block rekristallisiert ist. Falls der Prozeß in Vollkommenheit ausgeführt ist, wird der Block ein Einkristall mit einer kristallographischen Ausrichtung besitzen, die identisch mit der des Impfkristalls 16 ist. Während des Schmelzens und des nachfolgenden Einfrierens des Halbleitermaterials wird ein Überdruckgas, welches Dämpfe von Gruppe-V-Element-Material enthalten kann, aber nicht muß, an der oberen Oberfläche der Schmelze verwendet, um das Entweichen des verdampften Gruppe-V-Materials aus der Schmelze zu hemmen.
Der zylindrische Impfkristall 16 ist vorzugsweise derart geformt, daß seine obere Oberfläche 18 in der kristallographischen {111}-Ebene liegt, womit eine Richtung senkrecht zur Oberfläche 18, wie durch den Pfeil 19 angezeigt, die < 111> -Richtung bildet. Unter diesen Umständen wird Halbleitermaterial als Einkristall von der Oberfläche 18 des Kristalls 16 vertikal aufwärts in der kristallographischen < 111> -Richtung, wie durch Pfeil 19 angezeigt, wachsen. Wie bekannt ist, vermindert das Wachsen in dieser Richtung Spannungen zwischen der inneren Oberfläche des Schmelztiegels und dem Block während des Wachsens, somit werden Fehler in dem Block minimiert. Um jedoch eine optimale Kristallorientierung der Wafer zu erhalten, müssen die Wafer unter einem speziellen Winkel geschnitten werden; bei zylindrischen Blöcken ergibt dies elliptische Wafer.
Bezugnehmend auf Fig. 2 ist dort gemäß der Lehre des vorstehend erwähnten Shahid-Patents (US-A-4 966 645) zu sehen werden, daß der Querschnitt des Hauptabschnittes des Schmelztiegels 12 eine im großen und ganzen elliptische Form besitzt. Der Grund für diese Form ist die Herstellung von elliptisch geformten Blöcken, die, wenn sie unter einem geeigneten Winkel in Bezug auf die Mittenachse des Blockes geschnitten werden, Wafer mit ungefähr kreisförmigem Umfang ergeben. Die durch den Querschnitt des Schmelztiegels bestimmte Ellipse besitzt eine Hauptachse x und eine Nebenachse y, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Blockes mit einer Mittenachse 21 und einer elliptischen Nebenachse y, die der y-Richtung der Fig. 2 entspricht. Eine Zucht eines Blockes in der < 111> B- Richtung erfordert bei Indiumphosphid und anderen Materialien mit einer Zinkblende-Kristallstruktur das Schneiden unter einem Winkel θ von etwa 35,3º in Bezug auf die Mittenachse 21, um Wafer zu erhalten, die in gewünschter Art und Weise in der kristallographischen < 100> -Richtung ausgerichtet sind. Das durch den Pfeil 23 angezeigte Schneiden ergibt Wafer mit einem kreisförmigen Umfang, wenn der Winkel θ ein Winkel mit einem Sinuswert gleich y/x ist, wobei y und x die Dicken des Blockes entlang der Neben- bzw. der Hauptachsen sind. Deshalb sind in dem Beispiel des Indiumphosphids die Parameter x und y so gewählt, daß der Sinus von 35,3º gleich y/x ist.
Wie vorstehend erwähnt wurde, ist es üblich, vor dem Schneiden von Wafern aus dem Block, sich axial erstreckende Bezugsflächen in dem Block zu schleifen. Bei Indiumphosphid kann eine Hauptfläche entsprechend der (011)-Ebene und eine Nebenfläche entsprechend der (011)-Ebene angelegt werden. Gemäß der Erfindung wird dieses Schleifen einfach durch Ausbildung der Fläche oder der Flächen im Schmelztiegel vor der Herstellung des Blockes vermieden.
Dies wird in Fig. 4 dargestellt, die eine Querschnittsdarstellung des Schmelztiegels 12' ist, der eine Hauptfläche 26 und eine Nebenfläche 27 umfaßt. Der Impfkristall ist derartig in der Keimmulde 14 ausgerichtet, daß, wenn der Block gezogen wird, er einen Flächenabschnitt entsprechend dem als Hauptbezugsfläche für den Block verwendeten Hauptfläche 26 besitzt und eine andere, sich axial erstreckende Fläche entsprechend der Nebenfläche 27 besitzt, die eine Nebenfläche für den Block bildet. Für Indiumphosphid wird der Block derartig gezogen, daß die Hauptfläche 26 parallel zu der Hauptachse der Schmelztiegelellipse liegt und der (011)-Ebene entspricht, und die Nebenfläche 27 parallel zur Nebenachse liegt und der (011)-Ebene entspricht. Nachdem der Block, wie vorhergehend beschrieben, zur Produktion der kreisförmigen Wafer geschnitten wurde, umfassen die Wafer mit Bezug auf Fig. 5 jeder eine Haupt- und eine Nebenbezugsfläche 26' und 27', die danach in bekannter Weise zur korrekten Ausrichtung der in dem Wafer zu bildenden Vorrichtungen verwendet werden können.
Damit die Bezugsflächen 26 und 27 der Fig. 4 für die Kristallausrichtung des Blockes in korrekter Weise bestimmend sind, ist es notwendig, daß der Impfkristall in Bezug auf seine Drehung innerhalb der Keimmulde korrekt ausgerichtet ist. Im spezifischen Fall von Indiumphosphid sollte die Schnittlinie der {100}-Ebene mit der {111}-Ebene so ausgerichtet sein, daß sie parallel zur Hauptachse (x) der Schmelztiegelellipse liegt. Es sind eine Anzahl von Verfahren zur Realisierung dieser Bestimmung bekannt, ein Beispiels ist das Ätzverfahren, was beispielsweise im Aufsatz "Review of Chemical Polishing of Semiconductors", B. Tuck, Journal of Materials Science, Band 10, (1975), Seiten 321-339, beschrieben wird. Bezugnehmend auf Fig. 6 wird eine in Indiumphosphid geätzte Ätzgrube eine dreieckige Form besitzen, die durch ebene Facetten 30 bestimmt sind, wobei alle in dem {111}-Ebenen angeordnet sind und zu der (111)B- Ebene um 70,5º geneigt sind. Die Kanten der Grube sind entlang der < 110> -Richtungen ausgerichtet. Somit sollte eine der Kanten 31 des Impfkristalls 16' so ausgerichtet sein, daß sie parallel zur Hauptachse der durch den Schmelztiegel definierten Ellipse verläuft.
Gemäß eines weiteren Merkmals der Erfindung werden die benötigten Fähigkeiten des Bedieners zum Ausrichten des Impfkristalls in Bezug auf seine Drehung in der Zuchtmulde durch Verwendung der Eingriffsabschnitte im Impfkristall und der Zuchtmulde des Schmelztiegels, wie sie in Fig. 7 dargestellt sind, wesentlich gesenkt. Lediglich ein Abschnitt 14' der Zuchtmulde, die auch als "Seed Well" bezeichnet wird, ist in Fig. 7 dargestellt. Am Boden ist Kappe 32 fest angebracht, die einen Wandabschnitt 33 umfaßt, der sich von der Kappe nach oben erstreckt. Der Impfkristall 35 umfaßt einen Schlitz 36, der die Kristallorientierung des Impfkristalls 35 anzeigt. Der Impfkristall 35 wird in die Zuchtmulde 14' so eingebracht, daß der Schlitz 36 mit dem Wandabschnitt 33 zusammenpaßt und eng über diesem sitzt, und bei dieser Positionierung ist der Impfkristall in Bezug auf seine Drehung innerhalb der Zuchtmulde für das vorstehend beschriebene Kristallziehen korrekt orientiert.
Nachfolgend wird auf Fig. 8 Bezug genommen, in welcher eine Ansicht entlang der Linien 8-8 von Fig. 7 dargestellt ist, wobei der Wandabschnitt 33 in einen Schlitz innerhalb des Zuchtmuldenabschnitts 14' des Schmelztiegels exakt paßt. Somit wird nach der Herstellung des Schmelzgtiegels ein Schlitz in den Boden des Zuchtmuldenabschnitts geschnitten, der sorgfältig in Bezug auf die Haupt- und Nebenachsen des elliptischen Abschnitts des Schmelztiegels orientiert ist. Der Wandabschnitt 33 paßt exakt in den Schlitz und hält die Kappe 32 durch Reibung am Schmelztiegel. Auf diese Weise sind Schmelztiegel aus einem Material, wie beispielsweise Bornitrid, mit austauschbaren Kappenabschnitten, die zum Definieren des Wandabschnitts 33 verwendbar sind, herstellbar. Es ist zu ersehen, daß das Einfügen des Impfkristalls 35 in den in Fig. 7 dargestellten Eingriffsabschnitt der Mulde beachtlich weniger Fähigkeiten des Bedieners erfordert, als sie benötigt würden, falls der Bediener die Kristallorientierung des Impfkristalls unter einem in Fig. 6 dargestellten Verfahren zu bestimmen hätte.
Falls der Schlitz 36 parallel zur Schnittlinie der {100}-Ebene mit der {111}-Ebene des Impfkristalls 35 zu schneiden ist, sollte der Wandabschnitt 33 dann parallel zur Hauptachse der Schmelztiegelellipse liegen. Alternativ kann der Schlitz 36 parallel zur < 112> -Richtung liegen, wobei in diesem Fall der Wandabschnitt 33 parallel zur Nebenachse der Ellipse sein sollte. Es wird auf Fig. 8 Bezug genommen. Eine Anzahl von Impfkristallen 35 kann durch die auch als "Coring" bezeichnete Weise aus einem Block aus kristallinem Indiumphosphid 38 geschnitten werden. Die Schlitze in den verschiedenen Impfkristallen können durch Herstellen von Schlitzen 39 im Block 38, welcher ein vorbestimmtes Verhältnis zur Kristallausrichtung des Blocks 38 hat, hergestellt werden. Wenn dann die Impfkristalle 35 vom Block getrennt werden, werden diese Schlitze 36 enthalten, die auf die in Fig. 7 dargestellte Weise verwendbar sind.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit der Verwendung des VGF-Verfahrens zur Herstellung von Indiumphosphid beschrieben wurde, ist festzuhalten, daß diese bei der Zucht anderer Halbleiterkristalle, insbesondere von Gruppe-III-V- und Gruppe-II-VI-Kristallen anwendbar ist. Das Verfahren der Verwendung einer oder mehrerer Bezugsebenen, die sich axial entlang der inneren Oberfläche des Schmelztiegels erstrecken, ist zusammen mit Schmelztiegeln zur Herstellung zylindrischer Blöcke sowie elliptisch geformter Blöcke möglich, und es ist nicht wesentlich, daß das Eingriffsmerkmal bzw. die Eingriffsstruktur des Impfkristalls bei einer dieser Ausführungsformen verwendbar ist. Verschiedene Verfahren des Koppelns oder Ineingriffbringens des Impfkristalls mit dem Schmelztiegel, die anders als die speziell dargestellten sind, sind alternativ verwendbar. Beispielsweise könnte im Zuchtkristall ein Wandvorsprung hergestellt werden, wobei ein Eingriffsschlitz im Schmelztiegel ausgebildet wäre. Die Verwendung des Eingriffsmerkmals könnte zusammen mit zylindrischen Schmelztiegeln verwendet werden, welche Bezugsebenen haben können, aber nicht müssen, sowie im Zusammenhang mit elliptisch geformten Schmelztiegeln, welche Bezugsebenen aufweisen können, aber nicht müssen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Wafern eines Halbleitermaterials umfassend die Schritte: Ausrichten eines Halbleiter-Impfkristalls (35) in einem Schmelztiegel mit einer sich vertikal erstreckenden Mittenachse, um so einem zu erzeugenden Block eine spezielle kristalline Struktur zu verleihen, umfassend ein Halbleiter- Rohmaterial (17) im Schmelztiegel in Kontakt mit dem Impfkristall, Schmelzen des Rohmaterials und eines Teils des Impfkristalls, Verfestigen des geschmolzenen Impfkristalls und Rohmaterials, um so einen kristallinen Halbleiterblock zu erzeugen mit einer Mittenachse, die derjenigen des Schmelztiegels entspricht, wobei der Schritt des Ausrichtens die Schritte des Anordnens des Impfkristalls in koaxialer Weise zur Mittenachse des Schmelztiegels und das Ausrichten der Drehung des Impfkristalls in Bezug auf die Mittenachse des Schmelztiegel derart umfaßt, daß die Kristallstruktur des Impfkristalls ein vorbestimmtes Winkelverhältnis zur Mittenachse des zu erzeugenden Blockes aufweist, und Schneiden des Blockes in Scheiben unter einem Winkel in Bezug auf die Mittenachse des Blockes, um Wafer einer ausgewählten Kristallstruktur herzustellen, gekennzeichnet durch das Herstellen eines ersten Eingriffsabschnitts (33) in einem Teil des Schmelztiegels und das Herstellen eines zweiten Eingriffsabschnitts (36) im Impfkristall, so daß der zweite Eingriffsabschnitt an den ersten Eingriffsabschnitt derart angepaßt ist, daß der zweite Eingriffsabschnitt ein ausgewähltes Verhältnis zur kristallinen Orientierung des Impfkristalls aufweist und derart, daß ein Ineinandergreifen des ersten und zweiten Eingriffsabschnitts die winkelmäßige Drehung des Impfkristalls um die Mittenachse erzwingt, wobei der Schritt des Ausrichtens des Impfkristalls den Schritt des Ineinandergreifens des zweiten Eingriffsabschnitts mit dem ersten Eingriffsabschnitt derart umfaßt, daß der Impfkristall gezwungen wird, mit dem vorbestimmten Winkelverhältnis in Einklang zu geraten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der erste Eingriffsabschnitt oder der zweite Eingriffsabschnitt ein vorstehender Wandabschnitt und der andere ein Schlitz ist, der über den vorstehenden Wandabschnitt genau paßt, wodurch eine Drehung des Impfkristalls gegenüber der Mittenachse verhindert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der erste Eingriffsabschnitt der vorstehende Wandabschnitt ist und der Schritt des Herstellens des zweiten Wandabschnittes den Schritt des Herstellens eines Schlitzes im Impfkristall, der eine ausreichende Dicke zum engen Passen über den vorstehenden Wandabschnitt aufweist, umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Impfkristall an einem Ende des Schmelztiegels angeordnet ist und der Schritt des Verfestigens den Schritt des Erzeugens des Blockes vom Impfkristall aus in einer ausgewählten kristallografischen Richtung im wesentlichen übereinstimmend mit der Mittenachse des Schmelztiegels umfaßt.

5. Verfahren nch Anspruch 4, ferner umfaßend die Schritte des Begrenzens des Erzeugens eines Hauptabschnittes des Blockes derart, daß in einem senkrecht zur ersten kristallografischen Richtung gewählten Abschnitt, die äußere Oberfläche des Blockes im wesentlichen ellyptisch ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem der Schritt des Schneidens in Scheiben den Schnitt des wiederholten Schneidens des Blockes unter einem geeigneten Winkel in Bezug auf die erste Richtung umfaßt, um Wafer zu erhalten, die jeweils im wesentlichen kreisförmigen äußeren Umfang haben.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die erste kristallografische Richtung die kristallografische < 111> Richtung ist und der Winkel, unter welchem der Block geschnitten wird, im wesentlichen 35,3 Grad in Bezug auf die erste Richtung beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Halbleiter aus der Gruppe gewählt wird, die besteht aus Gruppe III-V Halbleitermaterial und/oder Gruppe II-VI Halbleitermaterial.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Verfahren des Erzeugens des Blockes den Schritt des Einschließens des Impfkristalls in einer Zuchtmulde am unteren Ende des Schmelztiegels umfaßt und der Verfestigungsschritt den Schritt des fortschreitenden Einfrierens des geschmolzenen Materials in einer vom Impfkristall aufwärts gerichteten Richtung umfaßt, um einen Block zu bilden mit einer mit der Mittenachse des Schmelztiegels übereinstimmenden Mittenachse.

10. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem der Schritt des Herstellens des Schlitzes im Impfkristall den Schritt des Herstellens einer Vielzahl von Schlitzen in einem Kristallkörper und dann das Schneiden des Körpers in eine Vielzahl von Impfkristallen, die jeder einen Schlitz in sich haben, umfaßt.