DE3788745T2 - Verfahren zur Herstellung eines Kristalls und Kristallkörper, die nach diesem Verfahren hergestellt werden. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Kristalls und Kristallkörper, die nach diesem Verfahren hergestellt werden.

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DE3788745T2
DE3788745T2 DE87302587T DE3788745T DE3788745T2 DE 3788745 T2 DE3788745 T2 DE 3788745T2 DE 87302587 T DE87302587 T DE 87302587T DE 3788745 T DE3788745 T DE 3788745T DE 3788745 T2 DE3788745 T2 DE 3788745T2
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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein Beschichtungsverfahren,um an der Oberfläche eines Substrats einen oder mehrere Einkristalle eines kristallbildenden Materials zu erzeugen, und insbesondere auf ein Verfahren zur Ausbildung eines in der Korngröße kontrollierten, unter Ausnutzung eines Unterschiedes in den durch die während des Auftragens des kristallbildenden Materials exponierten Oberflächenmaterialien entfalteten Keimbildungseigenschaften hergestellten Ein- oder Vielkristalls.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf die Ausbildung eines Kristalls, wie einer dünnen Einkristall- oder einer Polykristallschicht, die für elektronische Bauelemente, optische Vorrichtungen, magnetische Vorrichtungen, piezoelektrische Vorrichtungen oder akustische Oberflächenvorrichtungen usw., wie z. B. integrierte Halbleiterschaltungen, integrierte optische Kreise, magnetische Kreise usw., verwendbar sind, anwendbar.
  • Im Stand der Technik sind Einkristall-Dünnschichten, die für elektronische Halbleiter-Bauelemente oder optische Vorrichtungen verwendet werden sollen, durch Epitaxialwachstum an einem Einkristallsubstrat ausgebildet worden. Beispielsweise ist es bekannt, daß ein epitaxiales Wachstum von Si, Ge, GaAs usw. aus einer Flüssig-, Gas- oder Feststoffphase an einem Si-Einkristallsubstrat (Siliziumwafer) ausgeführt werden kann, und es ist auch bekannt, daß ein epitaxiales Wachstum eines Einkristalls, wie GaAs, GaAlAs usw. auf einem GaAs-Einkristallsubstrat erfolgt. Unter Verwendung der auf diese Weise gebildeten Halbleiter-Dünnschicht sind Halbleiter-Bauelemente und integrierte Schaltungen, elektrolumineszierende Vorrichtungen, wie Halbleiterlaser oder LED, hergestellt worden.
  • Transistoren von extrem hoher Schnelligkeit, die zweidimensionales elektronisches Gas, Ultragittervorrichtungen, welche eine Quantenmulde benutzen, usw. verwenden, sind in jüngerer Zeit entwickelt worden. Hochpräzise Epitaxietechniken, wie MBE-(Molekularstrahlepitaxie) oder MOCVD (organometallische chemische Aufdampfung), die ein ultrahohes Vakuum verwenden, haben diese Entwicklungen möglich gemacht.
  • Bei einem solchen Epitaxiewachstum an einem Einkristallsubstrat ist es notwendig, Gitterkonstante und Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Einkristallmaterial des Substrats und der epitaxialen Wachstumsschicht aufeinander abzustimmen. Obwohl es möglich ist, ein epitaxiales Wachstum einer Si-Einkristall- Dünnschicht auf Saphir, der ein isolierendes Einkristallsubstrat ist, zu bewirken, werfen beispielsweise die Kristallgitterstörungen und die Diffusion von Aluminium, das eine Komponente des Saphirs ist, in die epitaxiale Schicht Probleme in der Anwendung für elektronische Vorrichtungen oder Schaltungen auf.
  • Das Verfahren nach dem Stand der Technik zur Ausbildung einer Einkristall-Dünnschicht durch epitaxiales Wachstum kann somit als in hohem Maß abhängig von seinem Substratmaterial angesehen werden. Matthews et al haben den Effekt von unterschiedlichen Kombinationen von Substratmaterialien auf die epitaxiale Wachstumsschicht untersucht (EPITAXIAL GROWTH, Academic Press, New York, 1975, ed. by J.W. Matthews).
  • Die Größe des Substrats beträgt gegenwärtig etwa 6 inches für Si-Wafer, und eine Vergrößerung eines GaAs-, Saphir-Substrats wird auch weiter verzögert. Weil das Einkristallsubstrat hohe Produktionskosten aufwirft, werden darüber hinaus die Kosten pro Chip höher.
  • Für die Produktion einer Einkristallschicht, die zur Herstellung einer Vorrichtung von guter Qualität in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach dem Stand der Technik geeignet ist, ist somit mit dem Problem verbunden gewesen, daß die Arten der Substratmaterialien auf einen extrem engen Bereich begrenzt sind.
  • Andererseits sind in den letzten Jahren die Forschung und Entwicklung von dreidimensionalen integrierten Schaltungen, um eine hohe Integrierung und Multifunktion durch Laminieren von Halbleiter-Bauelementen in der normalen Linienrichtung des Substrats zu erreichen, in weitem Umfang betrieben worden, wie auch die Forschung und Entwicklung von großflächigen Halbleiter-Bauelementen, wie z. B. Solar-Batterien, Schalttransistoren von Flüssigkristall-Bildelementen usw., wobei die Vorrichtungen in einer Reihe auf einem preiswerten Glas angeordnet sind, von Jahr zu Jahr umfangreicher werden.
  • Was diesen Bestrebungen gemeinsam ist, das ist, daß die Technik zur Ausbildung einer Halbleiter-Dünnschicht auf einem amorphen Isoliermaterial und die Ausbildung eines elektronischen Bauelements, wie eines Transistors usw., auf diesem erforderlich ist. Unter diesen ist vor allem die Technik zur Ausbildung eines Einkristall-Halbleiters von hoher Qualität auf einem amorphen Isoliermaterial verlangt worden.
  • Wenn eine Dünnschicht auf einem Substrat eines amorphen Isoliermaterials, wie z. B. SiO&sub2; usw., aufgebracht wird, wird im allgemeinen die Kristallstruktur der aufgebrachten Schicht aufgrund des Mangels einer weiten Abstandsordnung des Substratmaterials amorph oder polykristallin. Hier bezieht sich amorphe Schicht auf einen Zustand, bei welchem eine nahe Abstandsordnung bis zum Grad der dichtesten Atome bewahrt wird, jedoch keine weitere Abstandsordnung existiert, während die polykristalline Schicht sich auf Einkristallkörner bezieht, die keine typische Kristallorientierung, wenn auch an den Korngrenzen getrennt, erworben haben.
  • Beispielsweise wird im Fall der Ausbildung von Si auf SiO&sub2; gemäß dem CVD-Verfahren das Si, wenn die Abscheidungstemperatur etwa 600ºC oder niedriger ist, ein amorphes Silizium, während es bei einer Temperatur, die höher als die genannte Temperatur ist, ein polykristallines Silizium mit Korngrößen, die zwischen einigen zehn bis einigen hundert nm (hundert bis tausend Å) verteilt sind, wird. Jedoch werden die Korngrößen und ihre Verteilung von polykristallinem Silizium in hohem Maß in Abhängigkeit von den Ausbildungsverfahren verändert.
  • Ferner sind durch Schmelzen und Erstarren einer amorphen oder polykristallinen Schicht durch einen Energiestrahl, wie einen Laser oder eine stabförmige Heizvorrichtung usw., eine polykristalline Dünnschicht mit großen Korngrößen von einigen Mikrometern oder Millimetern erhalten worden (Single Cristal silicon on non-single-crystal insulator, Journal of crystal Growth vol. 63, No. 3, October, 1983 edited by G.W. Gullen).
  • Wenn ein Transistor an der auf diese Weise ausgebildeten Dünnschicht mit jeweiligen Kristallstrukturen gefertigt und eine Elektronenbeweglichkeit aus ihren Kennwerten gemessen wird, wird eine Beweglichkeit von etwa 0,1 cm²/V·sec oder geringer für amorphes Silizium, eine Beweglichkeit von 1 bis 10 cm²/ V·sec für polykristallines Silizium mit einer Korngröße von einigen zehn um (hundert Å) und eine Beweglichkeit im gleichen Ausmaß wie im Fall des Einkristallsilizium für polykristallines Silizium mit großen Korngrößen durch Schmelzen und Erstarren erhalten.
  • Aus diesen Ergebnissen kann geschlossen werden, daß ein großer Unterschied in den elektrischen Eigenschaften zwischen der im Einkristallbereich innerhalb der Kristallkörner ausgebildeten Vorrichtung und der Vorrichtung, die wie eine Brücke über die Korngrenzen hinweg ausgebildet ist, besteht. Das heißt mit anderen Worten, daß die auf dem amorphen Material aufgebrachte Schicht, die im Stand der Technik erhalten wird, eine amorphe oder polykristalline Struktur mit einer Korngrößenverteilung hat und jegliche darauf gefertigte Vorrichtung in ihrer Leistungsfähigkeit im Vergleich mit einer Vorrichtung, die an einer Einkristallschicht gefertigt ist, viel schlechter ist. Aus diesem Grund werden die Anwendungen auf einfache Schaltvorrichtungen, Solar-Batterien,lichtelektrische Wandlervorrichtungen usw. begrenzt.
  • Andererseits zeigt ein Verfahren zur Ausbildung einer polykristallinen Dünnschicht mit großen Korngrößen durch Schmelzen und Erstarren die Probleme, daß aufgrund des Abtastens einer amorphen oder Einkristall-Dünnschicht mit einem Energiestrahl für jeden Wafer eine enorme Zeit erforderlich ist, eine Mengenproduktion mäßig und auch nicht für eine Bearbeitung im großen Maßstab geeignet ist.
  • Ferner sind in den letzten Jahren Untersuchungen von einem Diamant-Dünnschichtwachstum populär geworden. Eine Diamant- Dünnschicht, die als ein Halbleiter besonders breit im Bandabstand ist, z. B. 5,5 eV, kann bei höheren Temperaturen (etwa 500ºC oder niedriger) im Vergleich mit Si, Ge, GaAs usw., welche Halbleitermaterialien des Standes der Technik sind, betrieben werden. Auch übertreffen die Trägerbeweglichkeit von sowohl Elektronen als auch positiven Löchern diejenige von Si (1800 cm²/V·sec für Elektronen, 1600 cm²/V·sec für positive Löcher), und die Wärmeleitfähigkeit ist ebenfalls extrem hoch. Aus diesem Grund hat man sie als vielversprechend für die Anwendung in Halbleiter-Bauelementen von großem Energieverbrauch mit einer Erzeugung einer hohen Wärmemenge vermutet.
  • Wenngleich es im Stand der Technik Berichte über ein Epitaxiewachstum einer Diamant-Dünnschicht auf einem Diamantsubstrat durch Dampfphasenwachstum gegeben hat (N. Fujimoto, T. Imai und A. Doi Proc. of Int. Conf. IPAT), gibt es jedoch keinen erfolgreichen Bericht über ein heteroepitaxiales Wachstum auf einem Substrat außer einem Diamantsubstrat.
  • Im allgemeinen werden Diamantkeime durch Anwenden einer Erregung mit Mikrowellen unter Verwendung eines Kohlenwasserstoffgases, wie CH&sub4; usw., und durch Bestrahlung mit einem Glühkathoden- oder Elektronenstrahl erzeugt, jedoch ist die Keimbildungsdichte im allgemeinen gering, wodurch eine kontinuierliche Dünnschicht nur unter Schwierigkeiten erhalten werden kann. Selbst wenn eine kontinuierliche Dünnschicht gebildet werden kann, so hat sie eine polykristalline Struktur mit einer großen Korngrößenverteilung, und es ist schwierig, diese für die Herstellung von Halbleiter-Bauelementen anzuwenden.
  • Solange ein Diamantsubstrat verwendet wird, ist es selbstverständlich auch teuer, was ebenfalls ein Problem für eine Produktion im großen Maßstab aufwirft. Somit ist es für die praktische Anwendung nicht geeignet.
  • Wie oben beschrieben wurde, konnten bei dem Kristallwachstumsverfahren nach dem Stand der Technik eine dreidimensionale Integrierung und eine Entwicklung in großem Maßstab nicht mühelos ausgeführt werden, ist eine Anwendung auf eine praktische Bauelementfertigung schwierig gewesen und konnten Kristalle, wie Einkristalle und Polykristalle usw., die für die Herstellung von Bauelementen mit exzellenten Kennwerten erforderlich sind, nicht ohne Schwierigkeiten sowie mit geringen Kosten ausgebildet werden.
  • Es wird erwähnt, daß das US-Patent Nr. 3 620 833 ein Verfahren einer integrierten Schaltungsfertigung offenbart, wobei eine isolierende Schicht, z. B. aus Siliziumdioxid,über der Oberfläche eines provisorischen Trägers aufgebracht wird und dann durch Aufdrucken eines Keimbildners, z. B. einer verdünnten lichtempfindlichen Photolackzusammensetzung, wie KMER Kodak Metal Etch Resist, oder durch selektive mechanische Oberflächenschädigung durch ein Eindrücken unter Verwendung eines hartmetallbestückten Werkzeugs oder durch einen selektiv gerichteten konzentrierten Energiestrahl, wie einen Elektronenstrahl, Keimbildungsstellen geschaffen werden. Einzelne Kristalliten werden dann mittels einer chemischen Aufdampfung an den Keimbildungsstellen gezüchtet. Die Durchmesser der Keimbildungsstellen werden so gewählt, daß sie viel kleiner als die Querschnittsflächen der gebildeten Kristallite sind und vorzugsweise in Zehnteln eines Mikronbereichs liegen.
  • Es wird ein Beispiel beschrieben, wonach Silizium durch chemisches Aufdampfen unter Verwendung von Wasserstoff und einem Siliziumhalogenid, z. B. SiCl&sub4; oder SiHCl&sub3;, als die chemischen Dampfreagenzien niedergeschlagen wird. Es wird auch ein Verfahren einer Zufallskeimbildung beschrieben, bei dem der Abstand zwischen Kristalliten (Packungsdichte) als eine Funktion der Auftragungsbedingungen (d. h. der Konzentration von Reaktionspartnern, den Temperaturen, Durchsatzmengen usw.) geregelt wird. In jedem Fall wird nach dem Wachstum der Kristallite ein isolierendes Material, z. B. Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid, dann über den Kristalliten aufgebracht und anschließend ein polykristallines Halbleitersubstrat erzeugt. Das provisorische Substrat wird anschließend durch Ätzen oder Läppen entfernt, und die Oberfläche der Kristallite wird durch selektive Beseitigung des zuerst erwähnten Isoliermaterials freigelegt.
  • Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Lösung für die oben angesprochenen Probleme anzugeben.
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Beschichtungsverfahren zur Herstellung von einem oder mehreren Einkristallen eines kristallbildenden Materials an der Oberfläche eines Substrats geschaffen, welches Verfahren umfaßt:
  • Herstellen von einem oder mehreren Ablagerungsflächenbereichen (SNDL) an einer freien Oberfläche des genannten Substrats, die unter gewählten Beschichtungsbedingungen eine Eigenschaft einer Wirkung als Kristallkeim des besagten kristallbildenden Materials mit einer höheren Keimbildungsdichte als diejenige des angrenzenden Ablagerungsflächenbereichs (SNDS) haben, wobei jeder der erwähnten einen oder mehreren Ablagerungsflächenbereiche in der Abmessung so begrenzt ist, daß während einer Anfangsstufe der Abscheidung jeder die Ausbildung eines einzelnen Kristallisationskeims nur des kristallbildenden Materials unterstützen wird;
  • Aufbringen von kristallbildendem Material an der freien Oberfläche des genannten Substrats unter den besagten gewählten Beschichtungsbedingungen, wobei diese Bedingungen derart sind, daß das besagte kristallbildende Material selektiv an dem erwähnten einen oder mehreren der Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) als Kristallkeim wirkt sowie an jedem einen Kristallkeim einer überkritischen Größe bildet; und
  • bei weiterem Aufbringen des besagten kristallbildenden Materials ein Einkristall von jedem genannten einzelnen Kristallisationskeim epitaktisch wächst;
  • welches Verfahren nicht einschließt: Herstellen des einen oder der mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) entweder durch Aufdrucken eines Keimbildners auf die Oberfläche des genannten Substrats oder durch Erzeugen einer selektiven Schädigung durch Eindrücken eines mit einer Spitze bestückten Werkzeugs;
  • noch daß das genannte Verfahren einschließt: Aufbringen von kristallbildendem Material in selektiver Weise auf einen oder mehrere geschädigte Bereiche der Oberfläche des Substrats, welche Bereiche durch Einstrahlen eines gerichteten Elektronenstrahls oder eines anderen Strahls von konzentrierter Energie erzeugt sind.
  • Bei dem oben angegebenen Verfahren kann der Schritt des Herstellens des einen oder der mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) ausgeführt werden durch:
  • (a) Aufbringen einer Materialschicht zur Erzeugung des einen oder der mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) auf der Oberfläche des genannten Substrats und anschließende Schemastrukturierung der besagten Schicht lithographisch, um die erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) von begrenzter Abmessung zu erzeugen; oder
  • (b) Verändern der Materialzusammensetzung des genannten Substrats an einem oder mehreren der Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) der freien Oberfläche durch Ionenimplantation unter Anwendung von entweder einer Ioneninjektion durch eine strukturierte Photolackmaske hindurch oder eines gerichteten Ionenstrahls.
  • Das beschriebene Verfahren kann durchgeführt werden, wobei eine Mehrzahl von Ablagerungsflächenbereichen hergestellt und das erwähnte weitere Aufbringen des kristallbildenden Materials fortgeführt wird, wenigstens bis jeweilige Einkristalle sich berühren und eine polykristalline Schicht erzeugen.
  • Auch kann sich an das oben angegebene Verfahren eine Scharfzeichnung der Vorrichtung, eine Produktion einer Siliziumoxid-Abdeckschicht und eine Wiederholung des genannten Verfahrens sowie der Vorrichtung-Scharfzeichnung anschließen, um auf jeweiligen Ebenen gestapelte Vorrichtungen zu erzeugen.
  • In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Kristallkeimgröße rc und der freien Energie G im Verfahren zur Ausbildung einer Dünnschicht;
  • Fig. 2A und 2B Darstellungen eines selektiven Auftragungsverfahrens;
  • Fig. 3 ein Diagramm, das die Änderung der Keimbildungsdichte (ND) an der Ablagerungsfläche von SiO&sub2; und der Ablagerungsfläche von Siliziumnitrid mit dem Zeitablauf darstellt;
  • Fig. 4A bis 4D Darstellungen von Ausbildungsschritten einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung;
  • Fig. 5A und 5B perspektivische Ansichten des Substrats der Fig. 4A und 4D;
  • Fig. 6A bis 6D Darstellungen der Schritte einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung;
  • Fig. 7A bis 7D Darstellungen der Schritte einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung;
  • Fig. 8A und 8B perspektivische Ansichten der Substrate der Fig. 7A und 7D;
  • Fig. 9A bis 9D Darstellungen der Schritte einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung;
  • Fig. 10A bis 10C Darstellungen der Ausbildungsschritte einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung;
  • Fig. 11A und 11B perspektivische Ansichten der Substrate der Fig. 10A und 10C;
  • Fig. 12A bis 12C Darstellungen der Schritte einer sechsten Ausführungsform dieser Erfindung;
  • Fig. 13A bis 13C Darstellungen der Schritte einer siebenten Ausführungsform dieser Erfindung;
  • Fig. 14 eine schematische Schnittdarstellung, die ein Beispiel einer Vielschichtenstruktur unter Anwendung der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
  • Fig. 15A bis 15D Darstellungen der Schritte einer achten Ausführungsform dieser Erfindung;
  • Fig. 16 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Durchsatzmenge von SiH&sub4; und NH&sub3; sowie dem Mischungsverhältnis von Si und N in der gebildeten Siliziumnitridschicht darstellt;
  • Fig. 17 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Si/N- Mischungsverhältnis und der Keimbildungsdichte darstellt;
  • Fig. 18 ein Diagramm,das die Beziehung zwischen der injizierten Menge an Si-Ionen und der Keimbildungsdichte darstellt;
  • Fig. 19 ein Diagramm, das die Zeitabhängigkeit der Keimbildungsdichte von Diamantkeimen von Fe, Co, Si und Mo darstellt.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden beispielhaft beschrieben, jedoch wird zuerst hinsichtlich eines notwendigen Hintergrundes und eines besseren Verständnisses dieser Erfindung ein allgemeiner Prozeß zur Ausbildung eines Dünnschichtmetalls für eine Halbleiter-Verwendbarkeit erläutert.
  • Wenn die Ablagerungsfläche aus einem in der Art vom fliegenden Atom abweichenden Material, insbesondere einem amorphen Material, gefertigt ist, werden die fliegenden Atome an der Substratoberfläche frei zerstreut oder wieder verdampft (freigegeben). Als Ergebnis der wechselseitigen Kollision zwischen den Atomen wird ein Kristallisationskeim gebildet, und wenn seine Dimension zur Größe rc (= -2 σo/gv) wird, bei welcher seine freie Energie G das Maximum (kritischer Kristallisationskeim) annimmt, wird G vermindert, und der Keim fährt darin fort, stabil dreidimensional zu wachsen, um in einer Insel ausgebildet zu werden. Der Keim mit der Größe, die rc überschreitet, wird stabiler Keim genannt, und falls es ansonsten nicht besonders hervorgehoben wird, bezieht sich "Kristallisationskeim" in der folgenden grundsätzlichen Beschreibung der Erfindung auf diesen "stabilen Keim". Auch werden unter "stabilem Keim" diejenigen mit kleinem als "Initialkeim" bezeichnet.
  • Die durch die Bildung eines Keims erzeugte freie Energie wird folgendermaßen wiedergegeben:
  • G = 4πf(R) (σo·r²+1/3·gv·r³)
  • f(R) = 1/4(2-3cosR+cos²R)
  • worin ist r: Krümmungsradius eines Keims
  • R: Berührungswinkel eines Keims
  • gv: freie Energie pro Einheitsablagerung
  • σo: Oberflächenenergie zwischen Keim und Vakuum
  • Die Fig. 1 zeigt die Art, in welcher G verändert wird. In derselben Figur ist der Krümmungsradius des stabilen Keims gleich rc, wenn G auf dem maximalen Wert ist.
  • Somit wachsen Keime, um zu Inseln gestaltet zu werden, und sie wachsen weiter, so daß ein wechselseitiger Kontakt zwischen Inseln fortschreitet, bis gelegentlich eine Vereinigung erfolgt, und über eine Netzwerkstruktur entsteht schließlich eine kontinuierliche Schicht, um vollständig die Substratoberfläche zu überdecken. Im Anschluß an diesen Prozeß wird eine Dünnschicht auf dem Substrat aufgebracht.
  • Bei dem oben beschriebenen Beschichtungsverfahren werden die pro Flächeneinheit der Substratoberfläche erzeugte Keimdichte die Keimgröße und die Keimbildungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Zustand des Beschichtungssystems bestimmt, und die Wechselwirkung zwischen den fliegenden Atomen und dem Material der Substratoberfläche ist insbesondere ein bedeutsamer Faktor. Auch wächst eine spezifische Kristallorientierung parallel zum Substrat infolge von Anisotopie hinsichtlich der Kristallfläche der Grenzflächenenergie an der Grenzfläche zwischen dem aufgebrachten Material sowie dem Substrat, und wenn das Substrat amorph ist, so ist die Kristallorientierung innerhalb der Substratebene nicht konstant. Aus diesem Grund werden durch eine wechselseitige Kollision zwischen Keimen oder Inseln Korngrenzen gebildet, und insbesondere im Fall einer wechselseitigen Kollision zwischen Inseln mit gewissen oder größeren Größenabmessungen werden Korngrenzen als solche eher als ein Auftreten einer Vereinigung gebildet. Da die gebildeten Korngrenzen in der festen Phase schwierig bewegbar sind, werden die Korngrößen an dieser Stelle bestimmt.
  • Als nächstes soll das selektive Beschichtungsverfahren zur Ausbildung einer aufgebrachten Schicht selektiv an der Ablagerungsfläche beschrieben werden. Das selektive Beschichtungsverfahren ist ein solches, wobei eine Dünnschicht selektiv an dem Substrat unter Ausnutzung der Unterschiede zwischen den Materialien in den Faktoren, die die Keimausbildung in dem Dünnschicht-Fertigungsverfahren beeinflussen, wie Oberflächenenergie, Anlagerungskoeffizient, Freigabekoeffizient, Oberflächendiffusionsgeschwindigkeit usw., gebildet wird.
  • Die Fig. 2A und 2B sind Darstellungen des selektiven Beschichtungsverfahrens. Zuerst wird, wie in Fig. 2A gezeigt ist, auf dem Substrat 1 eine Dünnschicht 2, die ein in den obigen Faktoren vom Substrat 1 unterschiedliches Material umfaßt, an einem gewünschten Teil ausgebildet. Wenn das Aufbringen einer Dünnschicht, die ein geeignetes Material einschließt, unter angemessenen Beschichtungsbedingungen bewirkt wird, wächst eine Dünnschicht 3 lediglich an der Dünnschicht 2, wodurch es möglich ist, eine Erscheinung hervorzurufen, daß kein Wachstum am Substrat 1 erfolgt. Unter Nutzung dieser Erscheinung kann die selbstanpassend ausgebildete Dünnschicht 3 gezüchtet werden, wodurch es möglich ist, den lithographischen Schritt durch Anwenden eines Photolacks, wie das im Stand der Technik praktiziert wird, wegzulassen.
  • Als das Material, um eine Beschichtung in Übereinstimmung mit dieser selektiven Ausbildungsmethode zu ermöglichen, können beispielsweise SiO&sub2; als das Substrat 1 und Si, GaAs, Siliziumnitrid als die Dünnschicht 2 und Si, W, GaAs, InP usw. als die aufzubringende Dünnschicht 3 verwendet werden.
  • Die Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Änderung der Keimbildungsdichte an der aufgebrachten Oberfläche aus SiO&sub2; und der aufgebrachten Oberfläche aus Siliziumnitrid mit dem Zeitablauf darstellt.
  • Wie in diesem Diagramm gezeigt ist, wird bald nach der Einleitung einer Beschichtung die Keimbildungsdichte an SiO&sub2; bei 10³ cm&supmin;² oder weniger gesättigt, und der Wert wird selbst nach 20 Minuten nicht wesentlich verändert.
  • Im Gegensatz wird sie, wenn sie einmal bei etwa 4·10&sup5; cm&supmin;² oder darunter gesättigt ist, nicht wesentlich 10 Minuten danach geändert, sie wird jedoch dann abrupt erhöht. Dieses Meßbeispiel zeigt den Fall, wobei SiCl&sub4;-Gas mit H&sub2; verdünnt und gemäß dem CVD-Verfahren unter den Bedingungen eines Drucks von 170 Torr und einer Temperatur von 1000ºC niedergeschlagen wird. Im übrigen kann dieselbe Wirkung durch Verwendung von SiH&sub4;, SiH&sub2;Cl&sub2;, SiHCl&sub3;, SiF&sub4; usw. als das Reaktionsgas und Regeln der Temperatur, des Drucks usw. erhalten werden. Auch kann die Vakuum-Aufdampfung angewendet werden.
  • In diesem Fall wirft die Keimbildung an SiO&sub2; im wesentlichen kein Problem auf, jedoch kann durch Zugabe von HCl-Gas in das Reaktionsgas eine Keimbildung an SiO&sub2; weiter unterdrückt werden, um ein Ablagern von Si an SiO&sub2; perfekt zu Null zu machen.
  • Eine derartige Erscheinung hängt in hohem Maß vom Unterschied im Adsorptionskoeffizient, Freigabekoeffizient, Oberflächendiffusionskoeffizient usw. der Materialoberflächen von SiO&sub2; und Siliziumnitrid relativ zu Si ab, jedoch kann die Tatsache, daß SiO&sub2; allein schon durch die Reaktion des SiO&sub2; mit einem Si-Atom selbst, um Siliziummonoxid mit höherem Dampfdruck zu bilden, geätzt wird, während eine solche Ätzerscheinung nicht an Siliziumnitrid auftritt, auch als eine Ursache, um eine selektive Beschichtung zu bewirken, angesehen werden (T. Yonehara, S. Yoshioka, S. Miyazawa, Journal of Applied Physics 53, 6839, 1982).
  • Somit kann durch Wahl von SiO&sub2; und Siliziumnitrid als die Materialien der Ablagerungsoberfläche und Silizium als das niederzuschlagende Material ein ausreichend großer Keimbildungsdichteunterschied, wie im selben Diagramm gezeigt ist, erhalten werden. Obgleich SiO&sub2; als das Material für die Ablagerungsfläche erwünscht ist, ist das nicht einschränkend, und ein ausreichend praktischer Keimbildungsdichteunterschied kann selbst unter Verwendung von SiOx (0< x< 2) erhalten werden.
  • Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Materialien begrenzt, sondern kann der Unterschied in der Keimbildungsdichte (&Delta;ND) ausreichend 10³-fach oder mehr in der Dichte der Keime, wie in diesem Diagramm gezeigt ist, sein, und eine genügende selektive Ausbildung einer aufgebrachten Schicht kann mit den Materialien, die im folgenden als Beispiel genannt werden, ausgeführt werden.
  • Als ein anderes Verfähren, um diesen Keimbildungsdichteunterschied (&Delta;ND) zu erlangen, können Ionen von Si oder N lokal in die SiO&sub2;-Fläche injiziert werden, um einen Bereich zu bilden, der übermäßiges Si oder N besitzt.
  • Die vorliegende Erfindung nutzt die selektive Beschichtung, die auf diesem Keimbildungsdichteunterschied (&Delta;ND) beruht, aus, und durch Ausbildung hinreichend fein, so daß ein einzelner Keim an der Ablagerungsfläche von einer unterschiedlichen Art eines Materials, das eine genügend größere Keimbildungsdichte als das Material der umgebenden Ablagerungsfläche hat, wachsen kann, kann ein Einkristall selektiv lediglich an der Stelle gezüchtet werden, an der diese feine unterschiedliche Art eines Materials vorhanden ist.
  • Da das selektive Wachstum eines Einkristalls in Abhängigkeit vom Elektronenzustand der Ablagerungsfläche, insbesondere dem Zustand von nichtpaarigen Bindungen, bestimmt wird, ist es in diesem Zusammenhang nicht erforderlich, daß das Material mit niedrigerer Keimbildungsdichte (z. B. SiO&sub2;) ein Grundmaterial sein muß, sondern es kann lediglich an der Oberfläche eines gewünschten Materials, Substrats usw. ausgebildet werden, um die obige Ablagerungsfläche zu bilden.
  • Im folgenden wird die vorliegende Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Die Fig. 4A bis 4D sind Darstellungen der Ausbildungsschritte einer ersten Ausführungsform des Verfahrens zur Erzeugung eines Kristalls gemäß der Erfindung und die Fig. 5A sowie 5B sind perspektivische Ansichten der in Fig. 4A und 4D gezeigten Substrate. Zuerst wird, wie in Fig. 4A und 5A gezeigt ist, auf dem Substrat 4 eine Dünnschicht [Ablagerungsfläche(SNDS)] mit kleiner Keimbildungsdichte, die eine selektive Beschichtung ermöglicht, ausgebildet, und ein Material mit größerer Keimbildungsdichte, das zum Material, welches die Dünnschicht 5 bildet, unterschiedlich ist, wird dünn aufgebracht, woran sich eine Schemastrukturierung gemäß der Lithographie usw. anschließt, um eine Ablagerungsfläche 6 (SNDL) oder einen sog. "Kristallkeim" zu bilden, die eine unterschiedliche Art eines Materials hinreichend fein umfaßt. Jedoch kann die Größenabmessung der Kristallstruktur und die Zusammensetzung des Substrats 4 irgendwie eine gewünschte sein, und ein Substrat, das eine daran ausgebildete funktionelle Vorrichtung hat, die gemäß der herkömmlichen Halbleitertechnik hergestellt ist, kann verwendet werden. Ebenfalls schließt die Ablagerungsfläche (SNDL) 6, die eine unterschiedliche Art von Material umfaßt, auch modifizierte Bereiche ein, die durch Ioneninjektion von Si oder N in die dünne Schicht 5 gebildetes exzessives Si oder N besitzen, wie oben beschrieben wurde.
  • Als nächstes wird durch Wahl geeigneter Beschichtungsbedingungen ein Einkristall eines dünnen Beschichtungsmaterials lediglich an der Ablagerungsfläche (SNDL) 6 gebildet. Das heißt, für die Ablagerungsfläche (SNDL) 6 ist es erforderlich, ausreichend fein ausgestaltet zu sein, so daß lediglich ein einzelner Keim an dieser erzeugt werden kann. Die Größe der Ablagerungsfläche (SNDL) 6, die in Abhängigkeit von der Art des Materials differieren kann, kann mehrere Mikron oder weniger betragen. Ferner wächst der Keim, während eine Einkristallstruktur aufrechterhalten wird, um ein Einkristall 7 in Gestalt einer Insel zu werden, wie in Fig. 4B gezeigt ist. Zur Ausbildung eines inselartigen Einkristallkorns 7 ist es erwünscht, die Bedingungen so zu bestimmen, daß überhaupt keine Keimbildung an der Dünnschicht 5 auftreten kann, wie bereits erwähnt wurde.
  • Das inselartige Einkristallkorn 7 wächst weiter, während die Einkristallstruktur beibehalten wird, wobei die Ablagerungsfläche (SNDL) 6 das Zentrum (seitliche Überwachung) ist, wodurch sie sich über die gesamte Dünnschicht 5 abdeckend erstrecken kann, wie in Fig. 4C gezeigt ist (Einkristall 7A).
  • Falls es notwendig ist, wird anschließend der Einkristall 7A durch Ätzen oder Polieren abgeflacht, und eine Einkristallschicht 8, die zur Erzeugung einer gewünschten Vorrichtung geeignet ist, kann an der Dünnschicht 5 ausgebildet werden, wie in den Fig. 4D und 5B gezeigt ist.
  • Um auf diese Weise die Dünnschicht zu erzeugen, die die nichtkeimbildende Fläche (SNDS) auf dem Substrat 4 bildet, kann irgendein gewünschtes Material für das Substrat 4, das das tragende Element ist, verwendet werden. Ferner kann in einem solchen Fall, selbst wenn das Substrat 4 ein derartiges ist, das eine funktionelle, darin in Übereinstimmung mit der herkömmlichen Halbleitertechnik ausgebildete Vorrichtung usw. besitzt, an diesem die Einkristallschicht 8 ohne Schwierigkeiten ausgestaltet werden.
  • Bei der obigen Ausführungsform wird die nichtkeimbildende Fläche (SNDS) von der Dünnschicht 5 gebildet, jedoch kann ein Substrat, das ein Material mit einer kleinen Keimbildungsdichte (ND) umfaßt, welches eine selektive Keimbildung ermöglicht, als solches verwendet werden, und die Keimbildungsflächen (SNDL) können an irgendwelchen gewünschten Positionen vorgesehen sein, um an diesen in ähnlicher Weise Einkristallschichten zu erzeugen.
  • Die Fig. 6A bis 6D sind Darstellungen der Schritte zur Ausbildung eines Kristalls in einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung. Wie in diesen Figuren gezeigt ist, kann auf einem Substrat 9, das ein Material mit kleiner Keimbildungsdichte (ND), welches eine selektive Keimbildung ermöglicht, umfaßt, die ein Material mit großer Keimbildungsdichte (ND) einschließende Keimbildungsfläche (SNDL) ausreichend fein ausgebildet werden, um in gleichartiger Weise wie bei der ersten Ausführungsform eine Einkristallschicht 8 herzustellen.
  • Die Fig. 7A bis 7D sind Darstellungen der Ausbildungsschritte einer dritten Ausführungsform des Verfahrens zur Kristallherstellung gemäß dieser Erfindung, und die Fig. 8A sowie 8B sind perspektivische Ansichten der Substrate, die in Fig. 7A und 7D gezeigt sind.
  • Wie in den Fig. 7A und 8A gezeigt ist, werden an dem amorphen Isoliersubstrat 11 mit einem Abstand einer Strecke Keimbildungsflächen (SNDL) 12-1, 12-2 eines zum Substrat 11 unterschiedlichen Materials, das die obige selektive Keimbildung ermöglicht, ausreichend fein angeordnet. Der Abstand wird gleich der Größe des Einkristallbereichs, der zur Ausbildung einer Halbleitervorrichtung oder Gruppe von Vorrichtungen erforderlich ist, oder größer festgesetzt.
  • Durch Wahl geeigneter Kristallausbildungsbedingungen wird dann an den Keimbildungsflächen (SNDL) 12-1, 12-2 lediglich ein Keim eines kristallbildenden Materials erzeugt. Das heißt, es ist für die Keimbildungsflächen 12-1, 12-2 erforderlich, in einer ausreichend feinen Größe (Fläche) in dem Ausmaß ausgebildet zu werden, daß lediglich ein einzelner Keim erzeugt werden kann. Die Größe der Keimbildungsflächen (SNDL) 12-1 und 12-2, die in Abhängigkeit von der Art des Materials unterschiedlich sein kann, kann mehrere Mikron oder weniger betragen. Ferner wächst der Keim, während die Einkristallstruktur beibehalten wird, und wird zu inselartigen Einkristallkörnern 13-1 und 13-2, wie in Fig. 7B gezeigt ist. Zur Erzeugung von inselartigen Einkristallkörnern 13-1 und 13-2 ist es erwünscht, die Bedingungen so festzusetzen, daß an anderen Flächen außer den Keimbildungsflächen (SNDL) am Substrat 11 überhaupt keine Keimbildung auftreten kann.
  • Die Kristallrichtung in der normalen Linienrichtung des Substrats 11 der inselartigen Einkristallkörner 13-1, 13-2 wird so bestimmt, um die Grenzflächenenergie des Materials des Substrats 11 und des den Keim bildenden Materials zu einem Minimum zu machen, denn die Flächen- oder Grenzflächenenergie besitzt Anisotropie, was von der Kristallfläche abhängig ist. Jedoch wird, wie bereits erwähnt wurde, die Kristallorientierung innerhalb der Substratebene im amorphen Substrat nicht festgesetzt.
  • Die inselartigen Einkristallkörner 13-1, 13-2 wachsen weiter, um Einkristalle 13A-1 und 13A-2 zu werden, bis die benachbarten Einkristalle 13A-1 und 13A-2 sich einander berühren, wie in Fig. 7C gezeigt ist, jedoch wird, weil die Kristallrichtung innerhalb der Substratebene nicht konstant ist, eine Kristallkorngrenze 14 an der zwischen den Keimbildungsflächen (SNDL) 12-1 und 12-2 liegenden Position gebildet.
  • Anschließend wachsen die Einkristalle 13A-1, 13A-2 dreidimensional, jedoch treten tatsächlich Kristallflächen mit niedriger Wachstumsgeschwindigkeit in Erscheinung. Aus diesem Grund werden die Oberflächen der Einkristalle 13A-1 und 13A-2 durch Ätzen oder Polieren abgeflacht, und darüber hinaus wird der Teil der Korngrenze 14 entfernt, um Dünnschichten von Einkristallen 15-1 sowie 15-2 zu erzeugen, die keine Korngrenze in Gittergestalt enthalten, wie in den Fig. 7D und 8B gezeigt ist. Die Größe der Einkristallschichten 15-1, 15-2 und 15 wird durch den Abstand zwischen den Keimbildungsflächen (SNDL) bestimmt, wie oben beschrieben wurde. Das bedeutet, daß durch geeignete Bestimmung der Ausbildungsschemata der Keimbildungsfläche (SNDL) 12 die Position der Korngrenze kontrolliert werden kann, um Einkristalle mit gewünschten Größenabmessungen in einer gewünschten Anordnung zu schaffen.
  • Die Fig. 9A bis 9D sind Darstellungen der Schritte zur Ausbildung eines Kristalls in einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung. Wie in diesen Figuren gezeigt ist, ist gleichartig zur ersten Ausführungsform eine nichtkeimbildende Fläche (SNDS) 5 als eine Dünnschicht ausgebildet, die ein Material mit kleiner Keimbildungsdichte (ND) umfaßt, das eine selektive Keimbildung ermöglicht, und diese Fläche ist an einem gewünschten Substrat 4 ausgestaltet. Keimbildungsflächen (SNDL) 12, die ein unterschiedliches Material mit größerer Keimbildungsdichte (ND) enthalten, sind mit Abständen an dieser ausgestaltet, wodurch in gleichartiger Weise wie bei der dritten Ausführungsform Einkristallschichten 15 erzeugt werden können.
  • Die Fig. 10A bis 10C sind Darstellungen der Ausbildungsschritte bei einer fünften Ausführungsform des Verfahrens zur Erzeugung eines Kristalls gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Fig. 11A sowie 11B sind perspektivische Darstellungen der in Fig. 10A und 10C dargestellten Substrate. Zuerst werden, wie in Fig. 10A und 11A gezeigt ist, Vertiefungen 16 von gewünschter Größe und Gestalt an dem amorphen Isoliersubstrat 11 hergestellt, und Keimbildungsflächen (SNDL) 12 mit ausreichend feiner Dimension zur Erzeugung von lediglich einem Keim werden darin ausgestaltet.
  • Anschließend werden, wie in Fig. 10B gezeigt ist, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform inselartige Einkristallkörner 13 gezüchtet.
  • Wie in Fig. 10C und 11B dargestellt ist, werden die Einkristallkörner 13 bis zum Einlagern in die Vertiefung 16 gezüchtet, um eine Einkristallschicht 17 zu schaffen.
  • Da bei dieser Ausführungsform Einkristallkörner 13 innerhalb der Vertiefung 16 wachsen, werden die Schritte des Abflachens und Beseitigens des Kornteils unnötig.
  • Die Fig. 12A bis 12C sind Schritte zur Ausbildung eines Kristalls mittels einer sechsten Ausführungsform dieser Erfindung. Wie in diesen Figuren gezeigt ist, umfaßt eine an irgendeinem gewünschten Substrat 4 in gleichartiger Weise wie bei der ersten Ausführungsform als Dünnschicht 18 ausgebildete nichtkeimbildende Fläche (SNDS) ein Material mit kleiner Keimbildungsdichte (ND), das eine selektive Keimbildung ermöglicht, und an dieser ist eine Vertiefung 16 von gewünschter Größe und Gestalt hergestellt. In dieser ist eine Keimbildungsfläche (SNDL) 12, die ein zum die nichtkeimbildende Fläche (SNDS) bildendes Material unterschiedliches Material mit größerer Keimbildungsdichte (ND) umfaßt, ausgestaltet, und in gleichartiger Weise wie bei der fünften Ausführungsform ist eine Einkristallschicht 17 hergestellt.
  • Die Fig. 13A bis 13C sind Darstellungen der Schritte zur Ausbildung eines Kristalls in einer siebenten Ausführungsform dieser Erfindung. Nach Herstellung von Vertiefungen an einem gewünschten Substrat 19 wild eine nichtkeimbildende Fläche (SNDS) 20, die als Dünnschicht gestaltet ist und ein Material mit ausreichend kleiner Keimbildungsdichte (ND) umfaßt, das eine selektive Keimbildung ermöglicht, ausgebildet, und zufolge desselben Vorgehens wie bei den vorherigen Ausführungsformen können Einkristallschichten 17 erzeugt werden.
  • Die Fig. 14 ist eine schematischen Schnittdarstellung, die ein Beispiel einer elektronischen Halbleitervorrichtung mit einer vielschichtigen Struktur zeigt, welche unter Anwendung der ersten Ausführungsform dieser Erfindung erzeugt wurde.
  • In Fig. 14 sind am Halbleitersubstrat 1401, wie z. B. Si oder GaAs, Transistoren 1402 oder andere Halbleiter-Bauelemente oder optische Vorrichtungen ausgebildet, und eine SiO&sub2;- Schicht 1403, die z. B. eine nichtkeimbildende Fläche (SNDS) 1404 besitzt, ist daran in Übereinstimmung mit dem CVD-Verfahren oder dem Zerstäubungsverfahren ausgestaltet. Wie bereits erwähnt wurde, ist eine Keimbildungsfläche (SNDL) 1405, die eine ausreichend feine Fläche besitzt, so daß lediglich ein einzelner Keim erzeugt werden kann, aus beispielsweise Si&sub3;N&sub4; ausgebildet, und von dieser Keimbildungsfläche (SNDL) 1405 aus ist eine Einkristallschicht 1407 ausgestaltet.
  • Anschließend werden an der Einkristallschicht 1407 Transistoren 1408 oder andere Halbleiter-Bauelemente oder optische Vorrichtungen hergestellt, und die jeweils am Substrat 1401 sowie der Si-Einkristallschicht 1407 ausgebildeten Elemente werden durch die SiO&sub2;-Schicht 1403 hindurch elektrisch verbunden. Beispielsweise kann durch Ausbilden des Transistors 1402 der ersten Schicht (Substrat 1401) und des Transistors der zweiten Schicht (Einkristallschicht 1404) jeweils als MOS- Transistoren sowie Verbinden dieser, um einen CMOS zu bilden, ein SMOS erzeugt werden, der gänzlich frei von einer wechselseitigen Beeinflussung ist. Auch kann gemäß der oben beschriebenen Technik ein elektrolumineszentes Element gebildet werden, das mit seinem Treiberkreis integriert ist, um einen hohen Grad einer Integration zu erzielen.
  • Durch Wiederholen dieser Ausführungsform können ferner Einkristallschichten 1407 in vielen Lagen mit sandwichartig zwischenliegenden SiO&sub2;-Schichten 1403 hergestellt werden, wodurch eine elektronische Halbleitervorrichtung mit einem Vielfachaufbau mühelos erzeugt werden kann.
  • Die Fig. 15A bis 15D sind Darstellungen der Schritte zur Ausbildung eines Kristalls in einer achten Ausführungsform dieser Erfindung.
  • Die Fig. 15A bis 15C sind den Fig. 7A bis 7C gleich, d. h. eine Mehrzahl (zwei in der Figur) von Keimbildungsflächen 12 wird mit einem Abstand ausgebildet, und Einkristallkörner 13, die einem Überwachsen an den Keimbildungsflächen 12 ausgesetzt sind, werden hergestellt. Indem den Einkristallkörnern 13 ein weiteres Wachsen ermöglicht wird, um Einkristalle 13A zu bilden, wird eine Korngrenze 14 annähernd in der Mitte zwischen den Keimbildungsflächen (SNDL) erzeugt, und durch Abflachen der Fläche des Einkristalls 13A kann eine polykristalline Schicht 21 mit regelmäßigen Korngrößen, die annähernd gleich sind, wie in Fig. 15 gezeigt ist, erhalten werden.
  • Da die Korngröße der polykristallinen Schicht 21 durch den Abstand zwischen den Keimbildungsflächen (SNDL) 12 bestimmt ist, wird es möglich, die Korngröße des Polykristalls zu kontrollieren. Im Stand dem Technik wurde die Korngröße eines Polykristalls durch eine größere Anzahl von Faktoren verändert, wie das Ausbildungsverfahren, die Ausbildungstemperatur usw., und selbst wenn ein Polykristall mit großer Korngröße erzeugt wird, so hatte er eine Korngrößenverteilung mit einer erheblichen Breite. Jedoch können gemäß dieser Erfindung die Korngröße und die Korngrößenverteilung mit guter Kontrollierbarkeit durch den Abstand zwischen den Keimbildungsflächen 12 bestimmt werden.
  • Selbstverständlich kann, wie in Fig. 9 gezeigt ist, die obige Polykristallschicht 21 erzeugt werden, indem eine nichtkeimbildende Fläche (SNDS) 5 mit kleiner Keimbildungsdichte (ND) an einem gewünschten Substrat 4 und Keimbildungsflächen (SNDL) 12-1 sowie 12-2 mit größerer Keimbildungsdichte (ND) gebildet werden. In diesem Fall sind, wie bereits erwähnt wurde, das Substratmaterial und die Struktur nicht beschränkt, vielmehr kann die Polykristallschicht 21 durch Kontrollieren der Korngröße und der Korngrößenverteilung ausgestaltet werden.
  • Im folgenden wird das spezielle Verfahren zur Ausbildung einer Einkristallschicht oder einer Polykristallschicht bei den obigen jeweiligen Ausführungsformen in größerer Einzelheit unter Bezugnahme primär auf die dritte, in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform und die achte, in Fig. 15 gezeigte Ausführungsform beschrieben.
  • Durch thermische Oxidation eines Si-Einkristallwafers, um an der Oberfläche SiO&sub2; zu bilden, wird ein Substrat 11 erhalten, dessen Oberfläche zu einer nichtkeimbildenden Fläche (SNDS) ausgestaltet ist. Selbstverständlich kann als das Substrat 11 auch ein Quarzsubstrat, das ein Material mit kleiner Keimbildungsdichte (ND) ist, verwendet werden oder kann alternativ eine nichtkeimbildende Fläche (SNDS) durch Erzeugen einer SiO&sub2;-Schicht an der Oberfläche irgendeines gewünschten Basissubstrats, wie z. B. Metall, Halbleiter, magnetisches Material, piezoelektrisches Material, Isolierstoff usw., unter Anwendung des Zerstäubungsverfahrens, des CVD-Verfahrens, des Vakuum-Dampfabscheideverfahrens usw. erzeugt werden. Als das die nichtkeimbildende Fläche (SNDS) bildende Material ist auch SiO&sub2; wünschenswert, jedoch kann ebenfalls SiOx (0< x< 1), wobei der Wert von verändert wird, verwendet werden.
  • An der SiO&sub2;-Schicht des Substrats 11, das die so an der Oberfläche ausgebildete SiO&sub2;-Schicht hat, wird eine Siliziumnitridschicht (z. B. Si&sub3;N&sub4;-Schicht) oder eine polykristalline Siliziumschicht nach dem chemischen Dampfabscheideverfahren unter reduziertem Druck niedergeschlagen, und anschließend wird die Siliziumnitridschicht oder die polykristalline Siliziumschicht in Übereinstimmung mit der herkömmlichen lithographischen Technik oder einer Lithographie unter Anwendung eines Röntgen-, Elektronen- oder Ionenstrahls einer Schemastrukturierung unterworfen, wodurch Keimbildungsflächen (SNDL) 12 mit einer feinen Fläche von vorzugsweise 10 um oder weniger, in mehr bevorzugter Weise von einigen Mikron oder weniger, optimal mit etwa um oder weniger erhalten werden.
  • Anschließend wird unter Verwendung von SiH&sub2;Cl&sub2;, SiCl&sub4;, SiHCl&sub3;, SiF&sub4; oder SiH&sub4; oder eines Gasgemischs von diesen, wahlweise gemischt mit HCl, H&sub2; oder einem Gasgemisch dieser, selektiv an dem obigen Substrat 11 ein Si-Einkristall gezüchtet.
  • Die Substrattemperatur, der Druck usw. können zweckmäßig bestimmt werden, jedoch kann die Substrattemperatur vorzugsweise 700 bis 1100ºC sein und kann der Druck bevorzugterweise etwa 100 Torr betragen.
  • Durch Wahl von optimalen Wachstumsbedingungen wachsen innerhalb einer Zeit von etwa einigen 10 Minuten Körner 13 von Einkristallen aus Si an den Keimbildungsflächen (SNDL) 12, die eine Siliziumnitridschicht oder polykristalline Siliziumschicht an der SiO&sub2;-Schicht als das Zentrum umfassen, und sie wachsen zu Größen von einigen 10 um oder mehr.
  • Anschließend wird durch das reaktive Ionenätzungsverfahren (RIE) unter Ausnutzung des Ätzgeschwindigkeitsunterschiedes zwischen Si und SiO&sub2; die Fläche des Einkristalls 13A durch selektives Ätzen von lediglich Si abgeflacht, wodurch eine polykristalline Siliziumschicht 21, kontrolliert in der Korngröße, geschaffen werden kann (Fig. 15D). Ferner wird durch Entfernen des Korngrenzenbereichs eine inselartige einkristalline Siliziumschicht 15 gebildet (Fig. 7D). Wenn eine Unebenheit an der Oberfläche des Einkristallkorns groß ist, kann vor dem Ätzen ein mechanischen Polieren durchgeführt werden. Falls ein elektrischer Feldeffekttransistor in Übereinstimmung mit der herkömmlichen Halbleiterelement-Fertigungstechnik an der auf diese Weise gebildeten Einkristall-Siliziumschicht 15 mit einer Größe von einigen 10 um oder mehr, der keine Korngrenze enthält, ausgestaltet wird, werden Kennwerte nicht schlechter gegenüber denjenigen, der an einem einzelnen Siliziumwafer hergestellt ist, hervorgebracht.
  • Auch kann die gegenseitige Beeinflussung zwischen benachbarten Einkristall-Siliziumschichten 15 verhindert werden, falls sie elektrisch durch einen elektrischen Isolator, wie SiO&sub2;, getrennt werden, selbst wenn ein elektrischer Feldeffekttransistor vom Komplementärtyp (C-MOS) gefertigt wird.
  • Weil die Dicke der aktiven Schicht der gebildeten Vorrichtung dünner als im Fall der Verwendung eines Si-Wafers ist, tritt auch keine falsche Betätigung durch die erzeugten Ladungen ein, wenn eine Strahlung eingestrahlt wird. Aufgrund eines Absenkens in unerwünschter Kapazität kann ferner eine Beschleunigung der Vorrichtung bewirkt werden. Weil irgendein gewünschtes Substrat verwendet werden kann, kann auch eine Einkristallschicht auf einem Substrat von großer Fläche bei niedrigeren Kosten als unter Verwendung eines Si-Wafers ausgebildet werden. Da ferner eine Einkristallschicht auch an anderen Halbleitern, piezoelektrischen Materialien, dielektrischen Materialien usw. erzeugt werden kann, kann eine multifunktionelle dreidimensionale integrierte Schaltung verwirklicht werden. Die vorliegende Erfindung entfaltet somit eine Anzahl von exzellenten Wirkungen.
  • (Zusammensetzung von Siliziumnitrid) Um einen ausreichenden Keimbildungsdichteunterschied (&Delta;ND) zwischen dem Material zur Ausbildung einer nichtkeimbildenden Fläche (SNDS) und dem Material zur Ausbildung einer keimbildenden Fläche (SNDL), wie oben beschrieben wurde, und für polykristallines Silizium oder SiO&sub2; als für das Material zur Erzeugung einer in Kombination zu verwendenden nichtkeimbildenden Fläche (SNDS) zu erlangen, ist das Material zur Gestaltung der keimbildenden Fläche (SNDL) nicht auf Si&sub3;N&sub4; begrenzt, vielmehr können Siliziumnitridemit verschiedenartigen chemischen Mischungsverhältnissen verwendet werden.
  • Das chemische Mischungsverhältnis von Siliziumnitrid kann folgendermaßen verändert werden.
  • Bei dem Plasma-CVD-Verfahren zur Erzeugung einer Siliziumnitridschicht bei niedriger Temperatur durch Zersetzung von SiH&sub4;-Gas und NH&sub3;-Gas in HF-Plasma kann, indem das Durchsatzverhältnis von SiH&sub4;-Gas sowie NH&sub3;-Gas verändert wird, das Mischungsverhältnis von Si und N in der niedergeschlagenen Siliziumnitridschicht in einem hohen Ausmaß einer Änderung unterworfen werden.
  • Die Fig. 16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Durchsatzverhältnis von SiH&sub4; sowie NH&sub3; und dem Mischungsverhältnis von Si sowie N in der gebildeten Siliziumnitridschicht zeigt.
  • Die Beschichtungsbedingungen waren in diesem Fall ein HF-Ausgang von 175 W, eine Substrattemperatur von 380ºC, und die Durchsatzmenge an NH&sub3;-Gas wurde verändert, während die Durchsatzmenge von SiH&sub4;-Gas bei cm³/min fixiert ist. Wie in diesem Diagramm gezeigt ist, wurde festgestellt, daß durch Ändern des Gasdurchsatzverhältnisses von NH&sub3;/SiH&sub4; von 4 bis 10 das Si/N-Verhältnis in der Siliziumnitridschicht von 1,1 bis 0,58 gemäß der Auger-Elektronenspektroskopie verändert wurde.
  • Andererseits wurde die Zusammensetzung der Siliziumnitridschicht, die gemäß dem CVD-Verfahren mit vermindertem Druck durch Einführen von SiH&sub2;Cl&sub2;-Gas und NH&sub3;-Gas unter den Bedingungen eines verminderten Drucks von 0,3 Torr und einer Temperatur von etwa 800ºC gebildet wurde, mit Si&sub3;N&sub4; (Si/N = 0,75) festgestellt, was annähernd das stöchiometrische Verhältnis ist.
  • Auch kann die durch Wärmebehandlung bei etwa 1200ºC in Ammoniak oder N&sub2; (heißes Nitrifizierungsverfahren) gebildete Siliziumnitridschicht mit einer Zusammensetzung erhalten werden, die weiter an das stöchiometrische Verhältnis angenähert ist, weil das Ausbildungsverfahren unter einem thermischen Gleichgewicht durchgeführt wird.
  • Unter Verwendung von durch die verschiedenen oben beschriebenen Methoden gebildeten Siliziumnitriden als das Material zur Bildung einer Keimbildungsfläche (SNDL) mit höherer Keimbildungsdichte als SiO&sub2;, kann der obige Keim von Si an der Keimbildungsfläche (SNDL), die Siliziumnitrid umfaßt, erzeugt werden, um einen Si-Einkristall auf der Grundlage der Keimbildungsdichte (&Delta;ND), die dem chemischen Mischungsverhältnis von Siliziumnitrid entspricht, zu bilden.
  • Die Fig. 17 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Si/N-Mischungsverhältnis und der Keimbildungsdichte (&Delta;ND) zeigt. Wie in diesem Diagramm gezeigt ist, ändert sich durch Veränderung des chemischen Mischungsverhältnisses der Siliziumnitridschicht die Keimbildungsdichte des daran erzeugten Si-Einkristallkeims in einem hohen Ausmaß. Die Keimbildungsbedingungen bei dem in Fig. 17 gezeigten Diagramm entsprechen dem Fall, da ein Si-Einkristallkeim durch Reagieren von SiCl&sub4;-Gas, reduziert auf 175 Torr, mit H&sub2; bei 100ºC gebildet wurde. Selbstverständlich wird ein anderes Diagramm erhalten, wenn die Keimbildungsbedingungen, wie die Gasart, der Druck, die Temperatur usw., geändert werden.
  • Die Erscheinung, daß die Keimbildungsdichte sich somit in Übereinstimmung mit dem chemischen Mischungsverhältnis des Siliziumnitrids ändert, beeinflußt die Größe (Fläche) der Keimbildungsfläche (SNDL) wenn Siliziumnitrid als das Material zur Ausbildung der Keimbildungsfläche (SNDL) verwendet wird, welche ausreichend fein zu dem Grad ausgestaltet wird, daß ein einzelner Keim gezüchtet werden kann. Das heißt, wenn Siliziumnitrid mit einer Zusammensetzung mit großer Keimbildungsdichte (ND) verwendet wird, kann an der Keimbildungsfläche (SNDL) durch Ausgestalten der Keimbildungsfläche (SNDL) extrem fein im Vergleich mit dem Siliziumnitrid mit relativ kleinerer Keimbildungsdichte (ND) nur ein Einkristall ausgebildet werden. Eine solche Eigenschaft ist als eine gleichartige Tendenz für andere Materialien zur Gestaltung einer Keimbildungsfläche (SNDL) anwendbar. Demzufolge ist es bei der vorliegenden Erfindung, um ihre Ziele effektiv zu erreichen, wünschenswert, eine Keimbildungsdichte (ND) und eine Größe einer Keimbildungsfläche (SNDL), die aus Siliziumnitrid usw. gebildet ist, zu wählen, die imstande sind, lediglich einen Einkristall in geeigneter, gewollter Weise zu bilden. Beispielsweise ist es unter der Keimbildungsbedingung, um eine Keimbildungsdichte (ND) von etwa 10&sup5; cm&supmin;² oder weniger zu erlangen, möglich, selektiv nur einen Keim zu erzeugen, wenn die Größe der Keimbildungsfläche (SNDL) die Siliziumnitrid umfaßt, etwa 4 um oder weniger ist. In diesem Fall beträgt das Si/N-Verhältnis etwa 0,5.
  • (Ausbildung der Keimbildungsfläche (SNDL) durch Ioneninjektion)
  • Als ein anderes Verfahren zur Verwirklichung eines Keimbildungsdichteunterschiedes, wenn ein Si-Einkristallkeim erzeugt wird, kann eine Ioneninjektion von Si, N, P, B, F, Ar, He, C, As, Ga, Ge usw. lokal auf der Fläche bewirkt werden, die SiO&sub2; enthält, das ein Material zur Ausbildung einer nichtkeimbildenden Fläche (SNDS) mit kleinerer Keimbildungsdichte ist, um einen modifizierten Bereich mit einer gewünschten Größe an der SiO&sub2;-Fläche zu erzeugen und diesen modifizierten Bereich als die Keimbildungsfläche (SNDL) mit größerer Keimbildungsdichte (ND) zu verwenden.
  • Beispielsweise wird die SiO&sub2;-Schichtoberfläche mit einer Photolackschicht bedeckt, und es werden die gewünschten Teile belichtet, entwickelt sowie aufgelöst, um die SiO&sub2;-Schichtoberfläche freigelegt zu bekommen.
  • Anschließend werden unter Verwendung von SiF&sub4;-Gas als die Gasquelle Si-Ionen auf die freigelegte SiO&sub2;-Schichtoberfläche mit 10 keV bei einer Dichte von 1·10¹&sup6; 1·10¹&sup8; cm&supmin;² implantiert. Die projizierte Flugstrecke ist in diesem Fall 114 Å, und die Si-Konzentration an der freigelegten Fläche der SiO&sub2;-Schicht erreicht etwa 10²² cm&supmin;³ oder weniger. Da die SiO&sub2;-Schicht ursprünglich amorph ist, ist die modifizierte Schicht, die mit Si durch die Injektion von Si-Ionen übermäßig angereichert gemacht wurde, ebenfalls amorph.
  • Zur Ausbildung eines modifizierten Bereichs kann eine Ioneninjektion unter Verwendung eines Photolacks als die Maske bewirkt werden, jedoch ist es auch möglich, einen verengten Si-Ionenstrahl selektiv an einer gewünschten Position auf der SiO&sub2;-Schichtoberfläche innerhalb eines gewünschten Bereichs ohne die Anwendung einer Photolackmaske unter Verwendung einer Konvergenz-Ionenstrahltechnik zu injizieren.
  • Nachdem auf diese Weise die Ioneninjektion bewirkt wurde, wird durch Abziehen des Photolacks am verbleibenden Teil auf der SiO&sub2;-Schichtfläche ein modifizierter Bereich mit Si im Überschuß an einer gewünschten Position mit einer gewünschten Größe gebildet. An dem modifizierten Bereich der SiO&sub2;-Schichtoberfläche, die einen derart ausgebildeten modifizierten Bereich hat, wird ein Si-Einkristall in einer Dampfphase wachsengelassen.
  • Die Fig. 18 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Menge von injizierten Si-Ionen und einer Keimbildungsdichte (ND) zeigt.
  • Wie aus diesem Diagramm deutlich hervorgeht, wird die Keimbildungsdichte (ND) erhöht, wenn die injizierte Menge an Si&spplus; größer ist.
  • Durch Ausbilden eines modifizierten Bereichs ausreichend fein kann folglich lediglich ein einzelner Keim gezüchtet werden, wobei der modifizierte Bereich die Keimbildungsfläche (SNDL) ist, wodurch ein Einkristall gezüchtet werden kann, wie oben beschrieben wurde.
  • Durch eine Schemastrukturierung eines Photolacks oder Verengen eines Strahls des Konvergenz-Ionenstrahls kann es ohne Schwierigkeiten bewerkstelligt werden, den modifizierten Bereich ausreichend fein zu einem Ausmaß auszubilden, daß lediglich ein einzelner Keim wachsen kann.
  • (Verfahren zur Ausbildung eines Si-Einkristallkeims außer durch CVD) Für ein Wachstum eines Einkristalls durch selektive Keimbildung von Si kann nicht nur das CVD-Verfahren, sondern auch das Verfahren durch Verdampfung von Si in ein Vakuum (< 10&supmin;&sup6; Torr) mit einer Elektronenkanone und durch Verdampfung an einem beheizten Substrat zur Anwendung kommen. Insbesondere ist es bei dem MBE-Verfahren (Molekularstrahlepitaxie-Verfahren), wobei ein Aufdampfen in ultrahohem Vakuum (< 10&supmin;&sup9; Torr) durchgeführt wird, bekanntgeworden, daß ein Si-Strahl mit SiO&sub2; bei einer Substrattemperatur von 900ºC oder höher zu reagieren beginnt, wodurch überhaupt keine Keimbildung von Si an SiO&sub2; auftritt (T. Yonehara, S. Yoshioka und S. Miyazawa, Journal of Applied Physics 53, 10, p. 6839, 1983).
  • Unter Nutzung dieser Erscheinung können Einkristallkeime von Si mit perfekter Selektivität an den feinen Siliziumnitridbereichen, deren Vorhandensein in Flecken an der SiO&sub2;-Schicht zugelassen wird, gebildet werden, und Si-Einkristall kann daran gezüchtet werden. Die Einkristall-Wachstumsbedingungen sind in diesem Fall als bevorzugtes Beispiel ein Vakuumgrad von 10&supmin;&sup8; Torr oder darunter, eine Si-Strahlintensität von 9,7·10¹&sup4; Atomen/cm²·sec und eine Substrattemperatur von 900ºC 1000ºC.
  • In diesem Fall wird durch die Reaktion SiO&sub2;+Si&rarr;2SiO&uarr; ein Reaktionsprodukt von SiO mit einem bemerkenswert hohen Dampfdruck gebildet, und ein Ätzen von SiO&sub2; selbst mit Si erfolgt durch diese Verdampfung.
  • Im Gegensatz hierzu tritt eine derartige Ätzerscheinung, wie sie oben erwähnt wurde, an Siliziumnitrid nicht auf, sondern eine Keimbildung eines Si-Einkristalls und ein Wachstum des Einkristalls gehen vor sich.
  • Als das Material zur Ausbildung einer Keimbildungsfläche (SNDL) mit hoher Keimbildungsdichte (ND) können folglich auch außer Siliziumnitrid Tantaloxid (Ta&sub2;O&sub5;), Siliziumnitridoxid (SiON) usw. verwendet werden, um denselben Effekt zu erhalten. Das heißt, daß durch Ausbildung der obigen Keimbildungsfläche (SNDL) mit diesen Materialien in feinen Bereichen Einzelkristalle von Si in gleichartiger Weise wachsengelassen werden können.
  • (Kristallwachstum von Material außer Si) (1) Da für kristalline Materialien außer Si der Fall von Diamant als ein Beispiel gezeigt ist, wie bereits erwähnt wurde, ist es erwünscht gewesen, eine Diamant-Dünnschicht als den Halbleiter für ein elektronisches Bauelement anzuwenden, jedoch ist es im Stand der Technik unmöglich gewesen, einen Diamant- Einkristall auf einem Material außer dem Diamantsubstrat zu züchten.
  • Jedoch kann nach der Kristallwachstumsmethode gemäß dieser Erfindung ein Diamant-Einkristall ohne Schwierigkeiten an einem Material außer dem Diamantsubstrat gezüchtet werden. Hier wird zu einem Beispiel zur Ausbildung eines Einkristalls aus Diamant durch Ausnutzung der Tatsache, daß kein Einkristall-Diamantkeim an der Fläche eines Metalls, wie Fe oder Co wächst, eine Erläuterung gegeben.
  • Zuerst wird auf einem gewünschten Basissubstrat eine Metallschicht aus Fe oder Co durch das Vakuum-Aufdampfungsverfahren gebildet. In diesem Fall erlangt die Metallschicht eine polykristalline Struktur. Diese Metallschicht bildet die nichtkeimbildende Fläche (SNDS) mit niedrigerer Keimbildungsdichte (ND), wie in der vorliegenden Beschreibung erwähnt wurde.
  • Anschließend wird auf der obigen Metallschicht ein Metall, wie Cu, W, Ta, Mo, Au, Ti, Al, Ni usw., in Übereinstimmung mit dem Vakuum-Aufdampfungsverfahren niedergeschlagen, oder es wird ein Halbleitermaterial, wie Si, Ge, GaAs, InP, SiC usw., nach dem CVD-Verfahren oder dem Vakuum-Aufdampfungsverfahren aufgebracht.
  • Diese Metall- und Halbleitermaterialien sind Werkstoffe, die im Vergleich mit der obigen Metallschicht eine ausreichend höhere Keimbildungsdichte haben. Anschließend wird diese Metall- oder Halbleiterschicht einer Schemastrukturierung mit einer Größe von mehreren Mikrometern unterworfen, um eine Keimbildungsfläche (SNDL) mit einem ausreichend feinen Bereich zu erzeugen. Alternativ kann die das obige Metall- oder Halbleitermaterial enthaltende Keimbildungsfläche (SNDL) durch Ioneninjektion des Materials gebildet werden, wie vorher erwähnt wurde.
  • Auf diese Weise wird auf der Metallschicht Diamant, wo die Keimbildungsfläche vorhanden ist, unter den folgenden Bedingungen kristallisiert.
  • Als das Verfahren zur Kristallisation von Diamant können das CVD-Verfahren nach dem Mikrowellen-Plasma-CVD-Verfahren, das Glühkathodenverfahren usw. zur Anwendung kommen. Als die Ausgangsgase können Gasgemische aus Methan (CH&sub4;) und Wasserstoff (1 10%) oder Kohlenwasserstoffe mit alkoholischen OH-Gruppen, speziell Methylalkohol CH&sub3;OH, Äthylalkohol C&sub2;H&sub5;OH, tert-Butylalkohol (CH&sub3;)&sub3;OH, Isopropylalkohol (CH&sub3;)&sub2;CHOH, Diäthyläther C&sub2;H&sub5;OC&sub2;H&sub5; usw., indem diese Flüssigkeiten mit Wasserstoffgas Blasen bilden, zum Einsatz gelangen.
  • Im Fall des Plasma-CVD-Verfahrens kann dieses beispielsweise unter den Bedingungen eines Mikrowellenausgangs von 200 bis 350 W, einer Substrattemperatur von 500 bis 1000ºC und eines verminderten Drucks von 1 bis 400 Torr in die Praxis umgesetzt werden.
  • Im Fall des CVD-Verfahrens unter Anwendung der Glühkathodenmethode kann dieses beispielsweise unter den Bedingungen einer Fadentemperatur von etwa 1500 bis 2000ºC und eines Faden-Substrat-Abstandes von 0,5 bis 10 mm durchgeführt werden.
  • Als Ergebnis tritt überhaupt keine Keimbildung von Diamant an der Metallschicht aus Fe oder Co auf, vielmehr wird nur ein einzelner Diamant-Einkristallkeim an der Keimbildungsfläche (SNDL) mit höherer, fein an ihrer Oberfläche ausgebildeter Keimbildungsdichte (ND) erzeugt, und anschließend wachsen Diamantkörner von Einkristallen zu Größen von einigen 10 um bis einigen 100 um mit den einzelnen Diamantkeimen als ihren Zentren. In diesen Diamantkörnern können manchmal intern die Zwillingskristallkorngrenzen ohne ungepaarte Elektronen in Abhängigkeit von den Kristallbildungsbedingungen vorhanden sein, jedoch existiert keine Korngrenze, die mehr ungepaarte Elektronen, als in der sog. polykristallinen Struktur zu finden sind, enthält. Das liegt daran, daß ein Wachsen eines Diamant- Einkristalls aus einem einzelnen, an der Keimbildungsfläche (SNDL) ausgebildeten Einkristall aufgrund des Fehlens einer Ausbildung eines Diamantkeims an der nichtkeimbildenden Fläche (SNDS), die aus einem Material, wie Fe oder Co, mit niedrigerer Keimbildungsdichte gestaltet ist, nicht verhindert wird.
  • Die Fig. 19 ist ein Diagramm, das die Zeitabhängigkeit der Keimbildungsdichte des Diamants an der Fläche aus Fe, Co, Si und Mo zeigt.
  • Wie in diesem Diagramm dargestellt ist, ist es möglich, in ausreichender Weise einen Unterschied in der Keimbildungsdichte von Diamant an der Fläche eines Metalls aus Fe, Co und an der Fläche von Si, Mo zu erhalten. Diese Eigenschaft ist dieselbe wie im Fall der Keimbildungsdichte von Si an der Fläche von Si&sub3;N&sub4; und an der Fläche von SiO&sub2;, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
  • Durch Erzeugen einer Schicht zur Ausbildung einer nichtkeimbildenden Fläche (SNDS) mit niedrigerer Keimbildungsdichte (ND) am Basissubstrat irgendeines gewünschten Materials außer einem Diamantsubstrat und durch Erzeugen einer Keimbildungsfläche (SNDL) mit höherer Keimbildungsdichte (ND) an dieser zu einem ausreichend feinen Bereich, kann somit ein Diamant- Einkristall mühelos gebildet werden. Selbstverständlich ist es möglich, wie bereits erwähnt wurde, eine Diamant- Dünnschicht einer polykristallinen Struktur mit kontrollierter Korngröße auszugestalten, indem Keimbildungsflächen (SNDL) mit feinen Bereichen in gewünschten Abständen angeordnet werden.
  • Gemäß dieser Erfindung kann das Basissubstrat auch ein Substrat des Materials sein, das zur Bildung der obigen nichtkeimbildenden Fläche (SNDS) imstande ist, und deshalb kann der Wahlbereich zu einem großen Ausmaß erweitert werden, um niedrige Kosten und eine Vergrößerung eines Flächenbereichs ohne Schwierigkeiten zu erzielen.
  • (2) Wachstum eines Wolfram-Einkristalls Von Wolfram ist bekannt, daß es keine Keimbildung an der Fläche einer SiO&sub2;-Schicht bewirkt, daß es aber als eine polykristalline Schicht auf Si, WSi&sub2;, PtSi, Al, usw. niedergeschlagen werden kann.
  • Zuerst wird auf dem Substrat, wie z. B. Glas, das in der Hauptsache aus SiO&sub2;, Quarz, SiO&sub2;-Heißoxidbelag (alle diese bilden eine nichtkeimbildende Fläche (SNDS) besteht, Si, WSi&sub2;, PtSi oder Al durch Vakuum-Aufdampfung niedergeschlagen und einer Schemastrukturierung zu einer Größe von mehreren um oder weniger durch Photolithographie unterworfen, um eine gewünschte Anzahl von Keimbildungsflächen (SNDL) zu erzeugen.
  • Anschließend wird das obige Substrat in beispielsweise einen Reaktionsofen, der auf 250 500ºC erhitzt ist, eingebracht, und ein Gasgemisch aus WF&sub6;-Gas und Wasserstoffgas wird unter einem verminderten Druck von etwa 0,1 bis 10 Torr mit den jeweiligen Durchsatzmengen von 75 cm³/min und 10 cm³/min strömengelassen.
  • Durch dieses Vorgehen wird Wolfram gebildet, wie es durch das Reaktionsschema WF&sub6;+3H&sub2; W+6HF wiedergegeben ist. In diesem Fall ist die Reaktionsfähigkeit von Wolfram mit SiO&sub2; extrem niedrig, was keine feste Bindung ergibt, und deshalb erfolgt an der SiO&sub2;-Fläche keine Keimbildung, weshalb keine Beschichtung bewirkt wird.
  • Andererseits werden an der obigen Keimbildungsfläche (SNDL) die aus Si, WSi&sub2;, PtSi, Al usw. gebildet ist, Einkristallkeime von Wolfram einzeln erzeugt, weil die Keimbildungsflächen (SNDL) fein ausgestaltet sind. Auch fährt der Wolfram-Einkristall in seinem Wachsen fort und wächst ebenfalls als solcher auch in der seitwärtigen Richtung auf SiO&sub2;. Das beruht darauf, daß ein nichtkeimbildendes Wachstum von Wolfram an SiO&sub2; erfolgt, wodurch kein Polykristall durch Störung des Einkristallwachstums gebildet wird.
  • Die Kombination des die nichtkeimbildende Fläche (SNDS) erzeugenden Materials, des die Keimbidlungsfläche (SNDL) erzeugenden Materials und des kristallbildenden Materials, die oben beschrieben wurden, ist nicht auf diejenige die in den obigen Ausführungsformen dargelegt ist, begrenzt, vielmehr kann es klarerweise eine Kombination von Materialien sein, die einen ausreichenden Keimbildungsdichteunterschied haben. Demzufolge können auch im Fall eines Verbindungshalbleiters, der zu einer selektiven Keimbildung fähig ist, wie GaAs, InP usw., ein Einkristall, eine Gruppe von Einkristallen oder ein Polykristall, kontrolliert in der Korngröße und Korngrößenverteilung, gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden.
    • Beispiel 1
  • Ein Si-Einkristallwafer von 5 inch wurde der Hitze-Oxidationsbehandlung unterworfen, um eine SiO&sub2;-Schicht mit einer Dicke von etwa 2000 Å an der Oberfläche zu erzeugen [Ausbildung einer nichtkeimbildenden Fläche (SNDS)].
  • Das auf diese Weise erhaltene Substrat wurde in eine chemische Dampfabscheidevorrichtung mit reduziertem Druck eingesetzt, und eine Si&sub3;N&sub4;-Schicht wurde zu einer Dicke von 300 Å an der obigen SiO&sub2;-Schicht nach dem Heiß-CVD-Verfahren unter den folgenden Beschichtungsbedingungen erzeugt:
  • Druck . . . 0,3 Torr
  • verwendete Gase . . . SiH&sub2;Cl&sub2;+NH&sub3;-Gasgemisch
  • Durchsatzverhältnis . . . NH&sub3;/SiH&sub2;Cl&sub2;=6
  • Temperatur . . . 800ºC.
  • Dann wurde die obige Si&sub3;N&sub4;-Schicht der Schemastrukturierung nach der Röntgenstrahl-Lithographietechnik unterworfen, um einen Si&sub3;N&sub4;-Feinbereich für Keimbildungsflächen (SNDL) in einer Matrixanordnung von 50·100 mit Abmessungen von 1 um und 150 um Abstand zu bilden.
  • An dem Si-Einkristallwafer, das auf diese Weise mit einer nichtkeimbildenden Fläche (SNDS) welche SiO&sub2; enthält, und einer keimbildenden Fläche (SNDL) von 50·100, die Si&sub3;N&sub4; enthält, versehen ist, wurden Si-Einkristalle nach dem Heiß- CVD-Verfahren unter den Si-Einkristall-Wachstumsbedingungen, die unten angegeben sind, gezüchtet.
  • Druck . . . 150 Torr
  • verwendete Gase . . . SiH&sub2;Cl&sub2;
  • Durchsatz . . . 1,2 Liter/min
  • Temperatur . . . 1030ºC
  • Kristallwachstumszeit . . . 40 min.
  • Der der Kristallerzeugungsbehandlung unterworfene Si-Einkristallwafer wurde aus der Vorrichtung entnommen, und der Kristall wurde durch Betrachten mit einem Elektronenmikroskop und Beugung von Röntgenstrahlen bewertet. Als Ergebnis wurde gefunden, daß 50·100 Si-Einkristalle mit einer Korngröße von 80 um und im wesentlichen keiner Korngrößenverteilung mit dem obigen Si&sub3;N&sub4;-Bereich als dem Zentrum gebildet waren.
  • Alle diese Si-Einkristalle haben sich als Einkristalleigenschaften von extrem guter Qualität besitzend erwiesen.
    • Beispiel 2
  • Unter denselben Bedingungen wie im Beispiel 1 mit Ausnahme dessen, daß ausreichend Zeit zum Wachstum von Si-Einkristallen gelassen wurde, wurde eine Si-Polykristallschicht mit dem Zustand, wobei benachbarte Si-Einkristalle einander berühren, wie in Fig. 9C gezeigt ist, erzeugt. An der Oberfläche der polykristallinen Schicht wurde eine Glättungsbearbeitung gemäß dem selektiven Ätzverfahren, wie es herkömmlicherweise auf dem Gebiet von Halbleitern praktiziert wird, vorgenommen.
  • Unter Verwendung der Si-Polykristallschicht mit der auf diese Weise geglätteten Oberfläche wurde nach dem üblicherweise auf dem Gebiet von Halbleitern angewendeten Verfahren ein P-MOS-Transistor hergestellt, und die Betätigungskennwerte wurden gemessen. Als Ergebnis wurde eine sehr weitgehende Überlegenheit gegenüber dem Fall eines P-MOS-Transistors, der unter Verwendung der nach dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik erhaltenen Si-Polykristallschicht gebildet ist, festgestellt.
    • Beispiel 3
  • Wenn die Si-Einkristallgruppe, die in Fig. 9D gezeigt ist, unter den Wachstumsbedingungen eines Substrats zur Bildung von Kristall sowie den Kristall-Wachstumsbedingungen, die unten angegeben sind, hergestellt und in derselben Weise wie im Beispiel 1 bewertet wurde, wurden die gleichen Ergebnisse wie im Beispiel 1 erhalten.
  • [Substrat-Wachstumsbedingungen]
  • Substrat . . . Si-Polykristallsubstrat mit SiO&sub2;-Schicht bis zu einer Dicke von 2500 Å, hergestellt nach der Heiß-CVD-Methode
  • Druck . . . 0,4 Torr
  • verwendete Gase . . . SiH&sub2;Cl&sub2;+NH&sub3;-Gasgemisch
  • Durchsatzverhältnis . . . NH&sub3;/SiH&sub2;Cl&sub2; = 7
  • Temperatur . . . 950ºC
  • Siliziumnitrid-Feinbereich [Keimbildungsfläche (SNDL)] Größe 0,5 um, Abstand 200 um, Matrixanordnung 100·100
  • [Kristall-Wachstumsbedingungen]
  • Druck . . . 120 Tor
  • verwendete Gase . . . SiHCl&sub3;
  • Durchsatz . . . 1,5 Liter/min
  • Temperatur . . . 1100ºC
  • Kristallwachstumszeit . . . 60 min
  • [Si-Einkristall, der gewachsen ist]
  • Korngröße 170 um im wesentlichen keine Korngrößenverteilung
    • Beispiel 4
  • Einkristalle von Diamant wurden hergestellt, wie im folgenden beschrieben ist.
  • Es wurde ein Quarz-Basissubstrat gefertigt, und eine Dünnschicht aus Co wurde nach dem Vakuum-Aufdampfverfahren unter Widerstandsbeheizung zu einer Dicke von 1000 Å hergestellt.
  • Auf der auf diese Weise erzeugten Co-Dünnschicht wurde nach dem Zerstäubungsverfahren eine Si-Dünnschicht mit einer Dicke von 250 Å erzeugt, und anschließend wurde die Si-Dünnschicht einer Strukturierungsbehandlung nach dem photolithographischen Verfahren unterworfen, um eine Keimbildungsfläche (SNDL) zu erzeugen, die einen Si-Dünnschicht-Feinbereich in Gestalt einer 100·100-Matrix mit 1 um Größe und 100 um Abstand auf der Co-Dünnschicht, die eine nichtkeimbildende Fläche (SNDS) ist, umfaßt (Ausbildung eines Diamant-Einkristallsubstrats).
  • Unter Anwendung des auf diese Weise erhaltenen Substrats für ein Wachstum von Einkristallen wurden Einkristalle von Diamant nach dem Mikrowellen-Plasma-CVD-Verfahren unter den folgenden Bedingungen gezüchtet.
  • Mikrowellenausgang . . . 300 W
  • Substrattemperatur . . . 950ºC
  • Druck . . . 30 Torr
  • verwendetes Ausgangsmaterial . . . CH&sub3;OH (H&sub2;-Blasenbildung)
  • Durchsatz . . . 0,5 Liter/min.
  • Einkristalle von Diamant, die auf diese Weise erhalten wurden, hatten eine Korngröße von 60 um im wesentlichen ohne Korngrößenverteilung und eine extrem gute elektrische Isolierfähigkeit sowie eine exzellente Wärmeleitfähigkeit.
    • Beispiel 5
  • Einkristalle von Wolfram wurden gezüchtet, wie im folgenden beschrieben ist.
  • Ein Si-Einkristallwafer wurde hergestellt, und eine SiO&sub2;- Schicht mit einer Dicke von 2000 Å wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 ausgebildet [Herstellung einer nichtkeimbildenden Fläche (SNDS)].
  • Auf der SiO&sub2;-Schicht wurde eine Al-Dünnschicht mit einer Dicke von 200 Å nach dem Vakuum-Aufdampfungsverfahren gefertigt. Diese Al-Dünnschicht wurde der Schemastrukturierung durch Photolithographie zu einer Matrix von 50·50 mit 5 um Größe und 100 um Abstand unterworfen [Herstellung einer Keimbildungsfläche (SNDL)].
  • Auf dem so erhaltenen Substrat zur Erzeugung von Wolfram- Einkristallen wurden einzelne Kristalle von Wolfram nach dem Heiß-CVD-Verfahren unter den folgenden Bedingungen hergestellt. Als Ergebnis war die Korngröße 70 um im wesentlichen ohne Korngrößenverteilung. Alle Wolframkristalle, die am Substrat gebildet waren, zeigten ausgezeichnete Einkristalleigenschaften.
  • Druck . . . 1 Torr
  • verwendete Gase . . . WF&sub6;+H&sub2;-Gasgemisch
  • WF&sub6;-Durchsatz . . . 75 cm³/min
  • H&sub2;-Durchsatz . . . 10 cm³/min
  • Kristallherstellungszeit . . . 100 min.
  • Wie oben im einzelnen beschrieben wurde, ermöglichen der Kristall und das Verfahren zu dessen Herstellung gemäß der Erfindung durch Ausbildung der Keimbildungsfläche (SNDL) ausreichend fein aus einem Material mit hinreichend größerer Keimbildungsdichte (ND) als das Material zur Erzeugung einer nichtkeimbildenden Fläche (SNDS), so daß nur ein einzelner Kistallisationskeim wachsen kann, das selektive Wachsen von Einkristallen an den Stellen, an denen die feinen Keimbildungsflächen (SNDL) vorhanden sind, wodurch Kristalle, wie ein Einkristall mit einer notwendigen Größe, eine Mehrzahl von inselartigen Einkristallen, ein Polykristall, kontrolliert in der Korngröße und Korngrößenverteilung, usw., mühelos auf einem Basissubstrat aus irgendeinem gewünschten Material geschaffen werden können. Darüber hinaus ist kein spezielles neues Herstellungsverfahren erforderlich, sondern kann der Kristall unter Verwendung einer herkömmlich bei Halbleiterprozessen angewendeten Vorrichtung gebildet werden.
  • Auch ist der Kristall gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die Materialien der Basissubstrate wie im Stand der Technik begrenzt, und deshalb können eine dreidimensionale Integrierung, eine Flächenvergrößerung und eine Kostenverminderung mühelos erzielt werden. Da ein Einkristall oder Polykristall aus Silizium, das das Hauptmaterial eines Halbleiter-Bauelements ist, ohne Schwierigkeiten an einem amorphen Isoliermaterial ausgebildet werden kann, können beispielsweise Mehrschichten-Bauelemente mit ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften geschaffen werden, um multifunktionelle integrierte Schaltungen zu verwirklichen, die im Stand der Technik nicht anzutreffen sind. Vor allem wird es möglich, eine optische Vorrichtung, ein akustisches Oberflächenwellenbauelement, eine piezoelektrische Vorrichtung usw. mit der umgebenden Schaltung (IC) der jeweiligen Bauelemente usw. zu integrieren oder zu kombinieren. Auch wird durch Verwendung eines preiswerten Glases oder Keramikmaterials usw. als das Basismaterial eine Anwendung für eine großflächige elektronische Vorrichtung, wie z. B. eine großmaßstäbliche Flachtafel- Sichtanzeige, bei welcher Treiberkreise in eine Glasplatte usw. integriert sind, möglich gemacht.
  • Durch Ausbildung der obigen Keimbildungsflächen (SNDL) mit gewünschten Dimensionen und gewünschten Abständen an der nichtkeimbildenden Fläche (SNDS) können bei der vorliegenden Erfindung ferner Einkristalle mit notwendigen Größenabmessungen an einer Vielzahl von Stellen erzeugt werden, und deshalb können die Ausbildungsschritte in einem großen Ausmaß vereinfacht und auch die Fertigungszeit im Vergleich mit der Schmelz-Erstarrung-Methode, bei welcher Einkristalle durch Einstrahlen eines Laser- oder Elektronenstrahls gebildet werden, verkürzt werden.
  • Auch kann durch Kontrolle der Abstände der an der obigen nichtkeimbildenden Fläche (SNDS) ausgestalteten keimbildenden Flächen (SNDL) ein Polykristall, kontrolliert in der Korngröße durch die Abstände, erzeugt werden. Bei diesem Ausbildungsverfahren eines Polykristalls ist die Kontrollierbarkeit der Korngröße sowie Korngrößenverteilung gut und die Ausbildungszeit kann auch in einem hohen Ausmaß im Vergleich mit dem Verfahren des Standes der Technik zur Ausbildung eines Polykristalls mit einer großen Korngröße nach dem obigen Schmelz-Erstarrung-Verfahren verkürzt werden.

Claims (25)

1. Beschichtungsverfahren zur Herstellung von einem oder mehreren Einkristallen eines kristallbildenden Materials an der Oberfläche eines Substrats, welches Verfahren umfaßt:
- Herstellen von einem oder mehreren Ablagerungsflächenbereichen (SNDL) an einer freien Oberfläche des genannten Substrats, die unter gewählten Beschichtungsbedingungen eine Eigenschaft einer Wirkung als Kristallkeim des besagten kristallbildenden Materials mit einer höheren Keimbildungsdichte als diejenige des angrenzenden Ablagerungsflächenbereichs (SNDS) haben, wobei jeder der erwähnten einen oder mehreren Ablagerungsflächenbereiche in der Abmessung so begrenzt ist, daß während einer Anfangsstufe der Abscheidung jeder die Ausbildung eines einzelnen Kristallisationskeims nur des kristallbildenden Materials unterstützen wird;
- Aufbringen von kristallbildendem Material an der freien Oberfläche des genannten Substrats unter den besagten gewählten Beschichtungsbedingungen, wobei diese Bedingungen derart sind, daß das besagte kristallbildende Material selektiv an dem erwähnten einen oder mehreren der Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) als Kristallkeim wirkt sowie an jedem einen Kristallkeim einer überkritischen Größe bildet; und
- bei weiterem Aufbringen des besagten kristallbildenden Materials ein Einkristall von jedem genannten einzelnen Kristallisationskeim epitaktisch wächst;
- welches Verfahren nicht einschließt:
- Herstellen des einen oder der mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) entweder durch Aufdrucken eines Keimbildners auf die Oberfläche des genannten Substrats oder durch Erzeugen einer selektiven Schädigung durch Eindrücken eines mit einer Spitze bestückten Werkzeugs;
- noch daß das genannte Verfahren einschließt:
- Aufbringen von kristallbildendem Material in selektiver Weise auf einen oder mehrere geschädigte Bereiche der Oberfläche des Substrats, welche Bereiche durch Einstrahlen eines gerichteten Elektronenstrahls oder eines anderen Strahls von konzentrierter Energie erzeugt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Herstellens des einen oder der mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) ausgeführt wird durch:
(a) Aufbringen einer Materialschicht zur Erzeugung des einen oder der mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) auf der Oberfläche des genannten Substrats und anschließende Schemastrukturierung der besagten Schicht lithographisch, um die erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) von begrenzter Abmessung zu erzeugen; oder
(b) Verändern der Materialzusammensetzung des genannten Substrats an einem oder mehreren der Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) der freien Oberfläche durch Ionenimplantation unter Anwendung von entweder einer Ioneninjektion durch eine strukturierte Photolackmaske hindurch oder eines gerichteten Ionenstrahls.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der eine oder die mehreren der erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) aus mit Siliziumionen implantiertem amorphen Siliziumoxid-(SiO&sub2;-) Material bestehen.
4. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das genannte kristallbildende Material Silizium ist, der eine oder die mehreren der erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) aus polykristallinem Siliziummaterial sind und der besagte angrenzende Ablagerungsflächenbereich aus Siliziumoxid (SiO&sub2;) besteht.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das erwähnte Aufbringen und das erwähnte weitere Aufbringen des besagten kristallbildenden Materials beides durch Aufdampfen ausgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem der besagte angrenzende Ablagerungsflächenbereich aus Siliziumoxid (SiO&sub2;) besteht und das genannte Aufdampfen durch HCl-Dampf unterstützt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das genannte Substrat eine Oberflächenschicht eines Materials enthält, das in seiner Zusammensetzung zum Material des Hauptteils des Substrats unterschiedlich ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eine Mehrzahl der erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) hergestellt wird und das erwähnte weitere Aufbringen des besagten kristallbildenden Materials wenigstens fortgesetzt wird, bis sich jeweilige Einkristalle berühren und eine polykristalline Schicht bilden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) regelmäßig beabstandet sind und eine polykristalline Schicht von vorbestimmter Korngröße gezüchtet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei welchem im Anschluß an die Ausbildung der genannten polykristallinen Schicht Material an jeder Korngrenze entfernt und eine Mehrzahl von beabstandeten Einkristallschichtinseln hergestellt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem das Substrat mit Vertiefungen versehen wird, der eine oder die mehreren der erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) jeweils am Boden einer zugehörigen Vertiefung hergestellt werden und das erwähnte weitere Aufbringen von kristallbildendem Material fortgesetzt wird, bis jede zugehörige Vertiefung gefüllt ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das genannte Substrat ein oder mehrere eingelassene Bauelemente enthält.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem sich an den erwähnten Schritt der Einkristallzüchtung die Herstellung von einem oder mehreren Bauelementen anschließt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, woraufhin sich die Erzeugung einer Siliziumoxid-(SiO&sub2;-)Abdeckschicht und eine Wiederholung des genannten Verfahrens, um auf einer Vielzahl von Höhenlagen gestapelte Bauelemente zu erzeugen, anschließen.
15. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem:
- das genannte kristallbildende Material Silizium ist;
- jeder des einen oder der mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) ein Bereich aus Siliziumnitrid (Si&sub3;N&sub4;) ist; und
- der besagte angrenzende Ablagerungsflächenbereich (SNDS) ein Bereich aus Siliziumoxid (SiO&sub2;) ist.
16. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem:
- das genannte kristallbildende Material Silizium ist; - jeder des einen oder der mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) ein Bereich aus nichtstöchiometrischem Siliziumnitrid (SixN1-x) ist; und
- der besagte angrenzende Ablagerungsflächenbereich (SNDS) ein Bereich aus Siliziumoxid (SiO&sub2;) ist.
17. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem:
- das genannte kristallbildende Material Silizium ist; - jeder des einen oder der mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) ein Bereich aus Siliziumnitrid (Si&sub3;N&sub4;) ist; und
- der besagte angrenzende Ablagerungsflächenbereich (SNDS) ein Bereich aus Siliziumoxid (SiOx : 0< x< 2) ist.
18. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem:
- das genannte kristallbildende Material Silizium ist;
- jeder des einen oder der mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) ein Bereich ist aus Siliziumoxid und Dotierungsmittelionen, gewählt aus einem von:
- Silizium (Si); Stickstoff (N); Phosphor (P); Bor (B); Fluor (F); Argon (Ar); Helium (He); Kohlenstoff (C); Arsenid (As); Gallium (Ga); oder Germanium (Ge), die darin enthalten sind; und
- der besagte angrenzende Ablagerungsflächenbereich (SNDS) ein Bereich aus Siliziumoxid (SiO&sub2;) ist.
19. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem:
- das genannte kristallbildende Material Wolfram (W) ist; - jeder der einen oder mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) ein Bereich aus Silizium (Si), Galliumarsenid (GaAs), Siliziumnitrid (Si&sub3;N&sub4;), Wolframsilizid (WSi&sub2;), Platinsilizid (PtSi) oder Aluminium (Al) ist; und
- der besagte angrenzende Ablagerungsflächenbereich (SNDS) ein Bereich aus Siliziumoxid (SiC&sub2;) ist.
20. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem:
- das genannte kristallbildende Material Galliumarsenid ist;
- jeder der einen oder mehreren Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) ein Bereich aus Silizium (Si) oder Siliziumnitrid (Si&sub3;N&sub4;) ist; und
- der besagte angrenzende Ablagerungsflächenbereich (SNDS) ein Bereich aus Siliziumoxid (SiO&sub2;) ist.
21. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem:
- das genannte kristallbildende Material Indiumphosphid (InP) ist;
- jeder der einen oder mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) ein Bereich aus Silizium (Si), Galliumarsenid (GaAs) oder Siliziumnitrid (Si&sub3;N&sub4;) ist; und
- der besagte angrenzende Ablagerungsflächenbereich (SNDS) ein Bereich aus Siliziumoxid (SiO&sub2;) ist.
22. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem:
- das genannte kristallbildende Material Diamantkohlenstoff ist;
- jeder der einen oder mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) ein Bereich aus Kupfer (Cu), Wolfram (W), Tantal (Ta), Molybdän (Mo), Gold (Au), Titan (Ti), Aluminium (Al) oder Nickel (Ni) ist; und
- der besagte angrenzende Ablagerungsflächenbereich (SNDS) ein Bereich aus Eisen (Fe) oder Kobalt (Co) ist.
23. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem:
- das genannte kristallbildende Material Diamantkohlenstoff ist;
- jeder der einen oder mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) ein Bereich aus Silizium (Si), Germanium (Ge), Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP) oder Siliziumkarbid (SiC) ist; und
- der besagte angrenzende Ablagerungsflächenbereich (SNDS) ein Bereich aus Eisen (Fe) oder Kobalt (Co) ist.
24. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das genannte kristallbildende Material Silizium ist und jeder der einen oder mehreren erwähnten Ablagerungsflächenbereiche (SNDL) ein Bereich aus Tantaloxid oder Siliziumnitridoxid ist.
25. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der besagte angrenzende Ablagerungsflächenbereich (SNDS) ein Bereich aus amorphem Isoliermaterial ist.
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