AT524606B1 - Substrat, insbesondere Keimkristall, für das Wachstum eines Einkristalls - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Substrat (29), insbesondere Keimkristall, für das Wachstum eines Einkristalls, welches Substrat (29) im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist, eine erste Flachseite (30) und eine zweite Flachseite (31) aufweist, sowie eine Längsmittelachse (32), welche Längsmittelachse (32) in Richtung von der ersten Flachseite (30) zur zweiten Flachseite (31) ausgebildet ist und zumindest eine Flachseite eine Krümmung (33) aufweist; welche Krümmung (33) einen höchsten Punkt (34) sowie einen tiefsten Punkt (35) bezüglich der Längsmittelachse (32) aufweist, wobei ein Abstand (36) zwischen dem höchsten Punkt (34) und dem tiefsten Punkt (35) der Krümmung (33) bezüglich der Längsmittelachse (32) weniger als 7μm beträgt und die Längsmittelachse (32) durch die c-Achse gebildet ist und auf einer der Flachseiten (30, 31) eine Ringnut (37) ausgebildet ist, welche Ringnut (37) konzentrisch zur Längsmittelachse (32) ist.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Substrat, insbesondere Keimkristall, für das Wachstum eines Einkristalls, welches Substrat;

- im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist,

- eine erste Flachseite und eine zweite Flachseite aufweist;

- eine Längsmittelachse aufweist, welche Längsmittelachse in Richtung von der ersten Flachseite zur zweiten Flachseite ausgebildet ist,

wobei zumindest eine Flachseite eine Krümmung aufweist; welche Krümmung einen höchsten Punkt sowie einen tiefsten Punkt bezüglich der Längsmittelachse aufweist.

[0002] Weiters betrifft die Erfindung einen Einkristall, insbesondere Wafer, welcher

- im Wesentlichen scheibenförmig oder zylindrisch ausgebildet ist,

- eine erste Flachseite und eine zweite Flachseite aufweist;

- eine Längsmittelachse aufweist, welche Längsmittelachse in Richtung von der ersten Flachseite zur zweiten Flachseite ausgebildet ist,

wobei zumindest eine Flachseite eine Krümmung aufweist; welche Krümmung einen höchsten Punkt sowie einen tiefsten Punkt bezüglich der Längsmittelachse aufweist.

[0003] Einkristalle wie Saphire sind aus dem Stand der Technik weitgehend bekannt. In der Optik werden diese aufgrund der hohen Transparenz im weiten Wellenlängenbereich verwendet und besitzen eine wesentlich höhere Festigkeit als Glas.

[0004] Weiters werden Saphire als elektronisches Substratmaterial angewendet. Aufgrund der anisotropen Eigenschaften bilden Wafer aus Saphir die Grundlage für unterschiedlichste Produkte in der Halbleitertechnologie und sind das am verwendete Substratmaterial für die epitaxiale Schichtabscheidung für IIl-V z.B. Gallium-Nitrit basierte LEDs.

[0005] Dabei ist es erforderlich, möglichst qualitative Einkristalle bereitzustellen, welche die Voraussetzungen für derartige Anwendungen optimal erfüllen.

[0006] Die Herstellung von großen Einkristallen, wie sie z.B. zur Herstellung von Wafern eingesetzt werden, ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise der KR 10 20170026734 A, bekannt. Bekanntlich sind die Qualitätsanforderungen an diese Kristalle sehr hoch, sodass im Stand der Technik unterschiedlichste Verfahren und Vorrichtungen zu deren Herstellung beschrieben wurden. Eine Verfahrensart sieht dabei die Bereitstellung und das Aufschmelzen des „Rohmaterials“ in einem Tiegel vor. Das Einkristall wird dann durch kontrollierte Abkühlung der Schmelze im Tiegel selbst erzeugt.

[0007] In der JP2004168622 A ist ein Einkristall-Saphirsubstrat beschrieben, welches mittels Schleifverfahren und Wärmebehandlungen hergestellt sein kann. Das Einkristall-Saphirsubstrat weist auf dessen Oberfläche eine Krümmung bis zu 100 um auf.

[0008] Die JP 2014162713 A beschreibt ein Verfahren zur Behandlung eines Substrates für ein Kristallwachstum einer Nitridhalbleiterschicht. In dem Verfahren wird das Substrats mit einer Biegung in einer entgegengesetzten Richtung vorgesehen, wobei die entgegengesetzte Richtung entgegen jener Richtung angeordnet ist, in welcher Richtung sich das Substrat bei Temperaturanstieg verziehen würde. Die Hauptoberfläche bzw. eine Flachseite kann dabei durch die CEbene gebildet sein. Die Krümmung des Substrates kann in einem Bereich von 0-40um liegen.

[0009] Die DE 102009016134 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Volumeneinkristalls, wobei in einem Kristallwachstumsbereich eines Züchtungstiegels ein Keimkristall mit einer Anfangswachstumsfläche und einer zentralen Mittenlängsachse angeordnet wird, wobei ein Keimdurchmesser des Keimkristalls höchstens um 10% kleiner als ein Einkristalldurchmesser des herzustellenden Volumeneinkristalls ist. Der Volumeneinkristall wächst mittels Abscheidung auf dem Keimkristall in einer parallel zur Mittenlängsachse orientierten Wachstumsrichtung auf, wobei die Anfangswachstumsfläche des Keimkristalls an eine sich zu Beginn des Wachstums des Volumeneinkristalls einstellende Flächenverteilung einer Triebkraft für das Wachstum des Volumeneinkristalls angepasst wird, indem die Anfangswachstumsfläche ausgehend von einem

zentralen um die Mittenlängsachse angeordneten Bereich zu einem Randbereich hin in der Wachstumsrichtung betrachtet abfällt. Weiters kann in einer Ausführungsform die kristallographische Hauptachse des Keimkristalls parallel zu der Mittenlängsachse orientiert sein bzw. auch die Anfangswachstumsfläche konvex ausgebildet sein.

[0010] Die CN 203085624 U offenbart ein Substrat für Epitaxieverfahren, Welches Substrat eine erste Hauptoberfläche aufweist, die mit einer Rille versehen ist. In der Rille ist eine Oxid- oder Nitrid- Deckschicht angeordnet, mittels welcher Deckschicht die Oberfläche der Rille abgedeckt ist. Mittels der Deckschicht der Rillen ist die Hauptoberfläche des Substrats in einzelne Teilbereich unterteilt. Durch diese Unterteilung der Wachstumsoberfläche in die einzelnen Bereiche soll einer Verwerfung des Substrats aufgrund von Inhomogenitäten der Temperaturfeldverteilung entgegengewirkt werden, wodurch gleichförmigere Kristalle gezüchtet werden können.

[0011] Nachteilig bei Substraten aus dem Stand der Technik ist, dass diese oftmals bei Verwendungen als Keimkristall oder als Ausgangsbasis für Schichtabscheidungen oftmals nicht eine ausreichend qualitative Basis liefern. Z.B. Fehlerhaftes Wachstum durch thermische oder mechanische Spannungen im Substrat oder Kristall führen zu Gitterfehlern des herzustellenden Einkristalls. Dadurch können fehlerhafte Produkte entstehen, welche zu Mehrkosten und Ausschussmaterial führen.

[0012] Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Substrat bzw. einen Einkristall zur Verfügung zu stellen, mittels deren ein Benutzer in der Lage ist, qualitativ hochwertige Einkristalle herzustellen.

[0013] Diese Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes Substrat gelöst, wobei ein Abstand zwischen dem höchsten Punkt und dem tiefsten Punkt der Krümmung bezüglich der Längsmittelachse weniger als 7um beträgt.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung können Fehler beim Kristallwachstum weitgehend vermieden werden und eine prozesssicheres Wachstum ist somit gewährleistet.

[0014] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf einer der Flachseiten eine Ringnut ausgebildet ist, welche Ringnut konzentrisch zur Längsmittelachse ist. Mit dieser Ausgestaltung kann das Substrat in einer Anwendung als Tiegelboden verwendet werden.

[0015] Weiteres wird die Aufgabe durch einen eingangs genannten Einkristall, insbesondere Wafer gelöst, wobei ein Abstand zwischen dem höchsten Punkt und dem tiefsten Punkt der Krümmung bezüglich der Längsmittelachse weniger als 7um beträgt. Ein Erfindungsgemäßer Einkristall liefert die optimalen kristallographischen Voraussetzungen für weitere Anwendungen und verbessert die Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit nachfolgender Prozesse. Vor allem eignet sich dieser besonders als „Epi-Ready“ polished Wafer, als Basis für Verfahren wie LPE, MBE, MOCVD und MOVPE.

[0016] Besonders vorteilhaft kann sein, wenn der Abstand zwischen 0um und 5um, insbesondere O0um bis 3um beträgt.

[0017] Zudem ist vorgesehen, dass die Längsmittelachse durch die c-Achse gebildet ist. Dies ermöglicht die Herstellung qualitativ hochwertiger Einkristalle. Quer zur c-Achse eines aus dem gezüchteten Einkristall herausgeschnittene Wafer weisen ebenfalls eine definierte Lage ihrer cAchse auf, was vor allem hinsichtlich optischer Anwendungen ein wesentliches Qualitätsmerkmal darstellt. Durch die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich auch weniger Ausschuss, da die Produktion qualitativ minderwertiger Ingots deutlich verringert werden kann. Insgesamt lässt sich daher auch der für die Produktion der Einkristalle erforderliche Energieaufwand reduzieren.

[0018] Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Längsmittelachse an zumindest einer der Flachseiten mit einer Markierung versehen ist. Somit kann die c-Achse des Keimkristalls beispielsweise entsprechend der Längsmittelachse eines Tiegels positioniert werden, für ein optimales Wachstum entlang der c-Achse.

[0019] In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Krümmung des Substrats konkav ausgebildet ist. Bei einer Konkaven Krümmung kann mittels des Temperaturgradienten und

gezielter Kühlung die Schmelze gerichtet am tiefsten Punkt zu erstarren beginnen, welcher in der c-Achse liegen kann.

[0020] In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Krümmung des Substrats konvex ausgebildet ist.

[0021] Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Substratmaterial im Wesentlichen aus Al-Os gebildet ist. Ein Substrat mit einem hohen Reinheitsgehalt dient dabei zur Herstellung qualitativer Saphir-Wafer.

[0022] Vorteilhaft ist es, wenn die Längsmittelachse des Einkristalls durch die c-Achse gebildet ist. Dadurch ist wiederum ein geringerer Ausschuss beim Bearbeiten des Einkristalls gewährleistet. Somit lässt sich daher auch wieder der für die Produktion der Einkristalle erforderliche Energieaufwand reduzieren.

[0023] In einer Ausgestaltung ist die Krümmung des Einkristalls konkav ausgebildet. [0024] In einer weiteren Ausführungsform ist die Krümmung konvex ausgebildet.

[0025] Vorzugsweise ist der Einkristall ein Saphir. Diese finden vorzugsweise für weitere Anwendungen in der Halbleitertechnologie sowie der Optik Anwendung.

[0026] Besonders bevorzugt ist der Einkristall mittels eines zuvor genannten Substrats hergestellt. Dies verbessert wiederum die Wirtschaftlichkeit des gesamten Herstellungsprozesses und liefert optimale kristallographische sowie qualitative Voraussetzungen.

[0027] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0028] Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

[0029] Fig. 1 ein erstes mögliches Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Züchten eines künstlich hergestellten Saphir-Kristalls, in Schnittdarstellung;

[0030] Fig. 2 eine zweite mögliche Ausbildung einer Vorrichtung zum Züchten eines künstlich hergestellten Saphir-Kristalls, in Schnittdarstellung;

[0031] Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Züchten eines künstlich hergestellten Saphir-Kristalls, in Schnittdarstellung;

[0032] Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Substrat in Schnittansicht;

[0033] Fig. 5 das Substrat nach Fig. 4 in Ansicht von unten;

[0034] Fig. 6 ein mittels Kristallwachstum hergestellter Einkristall;

[0035] Fig. 7 ein erfindungsgemäßer Einkristall, in Form eines Wafers in Seitenansicht.

[0036] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0037] In der Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 gezeigt, welche zum Züchten eines Kristalls, insbesondere eines künstlich hergestellten Saphir-Kristalls, dient bzw. dazu ausgebildet ist. Saphir hat die chemische Formel Al;O3 und kommt in der Natur vor und wird unter anderem als Schmuckstein oder dergleichen verwendet.

[0038] Die synthetische oder künstliche Herstellung erfolgt ausgehend von einem sogenannten Basismaterial 2, welches eine stückige, körnige bis hin zu einer pulverförmigen Struktur aufweisen kann. Es können auch größere Stücke zur Erreichung einer besseren Fülldichte verwendet werden. Das Basismaterial 2 wird in eine allgemein als Tiegel 3 bezeichnete Aufnahmevorrich-

tung oder Aufnahmegefäß eingebracht und dort mittels Wärmezufuhr in bekannter Weise aufgeschmolzen.

[0039] Die Schmelze, welche nachfolgend mit dem Buchstaben „S“ bezeichnet wird, wird abgekühlt und dabei erfolgt die Erstarrung und Bildung des Kristalls „K“. Bei einem derartigen Kristall „K“ handelt es sich bevorzugt um eine Einkristall-Form von Aluminiumoxid (Al,‚Os). Der synthetisch hergestellte Saphir-Kristall „K“ weist einen Härtewert von 9 auf der Mohs-Skala auf. Darüber hinaus weisen daraus hergestellte Produkte, wie z.B. Wafer, Uhrgläser, Gehäuse, Leuchtdioden oder dergleichen, eine hohe Kratzfestigkeit auf. Bevorzugt werden Kristalle „K“ mit glasklaren Eigenschaften oder aber auch je nach Zusatzstoff mit farbigem Aussehen gebildet.

[0040] Die Vorrichtung 1 umfasst eine Tiegelwand 4, welche ihrerseits einen ersten Endbereich 5 und einen davon beabstandet angeordneten zweiten Endbereich 6 aufweist. Zwischen den beiden Endbereichen 5 und 6 erstreckt sich eine Längsachse 7. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Endbereich 5 offen ausgebildet. Der zweite Endbereich 6 bildet bei lotrechter Ausrichtung der Längsachse 7 den bodenseitigen Endabschnitt aus und ist gänzlich offen oder zu einem überwiegenden Anteil offen ausgebildet. Die Tiegelwand 4 ist grundsätzlich rohrförmig ausgebildet und kann die unterschiedlichsten Querschnittformen bezüglich der Längsachse 7 aufweisen. Die Querschnittsform hängt vom Querschnitt des herzustellenden Kristalls „K“ ab. So kann der Innenquerschnitt z.B. rund, oval oder mehreckig ausgebildet sein. Der mehreckige Querschnitt kann z.B. von einem Quadrat, einem Rechteck, einem Fünfeck, Sechseck, Achteck oder dergleichen gebildet sein.

[0041] Die Tiegelwand 4 definiert ihrerseits eine Tiegelwand-Innenfläche 8 und eine TiegelwandAußenfläche 9, wobei in radialer Richtung gesehen von den beiden Tiegelwand-Flächen 8 und 9 eine Tiegelwanddicke 10 festgelegt wird.

[0042] Zur Bildung eines Aufnahmeraums 11 ist die Tiegelwand 4 bodenseitig in ihrem zweiten Endbereich 6 mit einem Tiegelboden 12 verschlossen auszubilden. Damit definieren die Tiegelwand 4 und der Tiegelboden 12 den Aufnahmeraum 11.

[0043] Es ist bei diesem Ausführungsbeispiel und auch bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgesehen, dass der Tiegelboden 12 selbst zu seinem überwiegenden Anteil ausschließlich aus einer Platte 13 aus einem bereits zuvor künstlich hergestellten Saphir-Kristall „K“ gebildet ist oder wird. Bevorzugt ist jedoch der gesamte Tiegelboden 12 ausschließlich von der Platte 13 aus dem bereits zuvor künstlich hergestellten Saphir-Kristall „K“ gebildet. Damit wird von der den Tiegelboden 12 bildenden Platte 13 ein Keimkristall für den herzustellenden SaphirKristall „K“ gebildet. Es wurde jeweils die Trennlinie zwischen der Platte 13 und dem bereits neu hergestellten Saphir-Kristall „K“ mit einer strichlierten Linie dargestellt, da am Beginn des Aufschmelzvorgangs des Basismaterials 2 und der Bildung der Schmelze „S“ die dem Aufnahmeraum 11 zugewendete Oberfläche der Platte 13 zumindest teilweise oder gänzlich aufgeschmolzen wird und bei fortschreitender Abkühlung und Kristallisation ein zusammengehöriger einstückiger Saphir-Kristall „K“ ausgebildet wird.

[0044] Die den Tiegelboden 12 bildende Platte 13 kann eine Plattenstärke 14 mit mindestens 0,5 mm bis zu mehreren mm aufweisen, welche aus einem Plattenstärke-Wertebereich stammt, dessen untere Grenze 0,5 mm, insbesondere 1 mm, und dessen obere Grenze 5 mm, insbesondere 2 mm, beträgt.

[0045] Weiters kann der offene erste Endbereich 5 der Tiegelwand 4 mit einer Wandstärke von 0,5 mm bis zu mehreren mm von einem Tiegeldeckel 15 abgedeckt sein. Als möglicher Werkstoff zur Bildung der Tiegelwand 4 und/oder des Tiegeldeckels 15 kann ein Material aus der Gruppe von Iridium (Ir), Wolfram (W), Molybdän (Mo) ausgewählt werden.

[0046] Da zumeist der Saphir-Kristall „K“ und auch die den Tiegelboden 12 bildenden Platte 13 glasklar bis durchsichtig ausgebildet sind oder werden, besteht die Möglichkeit durch die Platte 13 hindurch die unterschiedlichsten Messungen in den Aufnahmeraum 11 hinein durchzuführen. Dazu ist je nach durchzuführender Messung zumindest ein Sensor 16 vorzusehen. Der zumindest eine Sensor 16 wird auf der vom Aufnahmeraum 11 abgewendeten Seite der den Tiegelboden

12 bildenden Platte 13 angeordnet und ist vereinfacht angedeutet. Der Sensor 16 kann mit einer Steuerungsvorrichtung 17 in Kommunikationsverbindung stehen und den oder die ermittelten Messwerte an diese übertragen.

[0047] Der Sensor 16 kann z.B. dafür ausgebildet sein, die relative Lage einer Grenzschicht 18 zwischen dem erstarrten Saphir-Kristall „K“ und der sich noch oberhalb befindlichen Schmelze „S“ aus dem Basismaterial 2 zu ermitteln. Die vom Sensor 16 ausgesendeten Messstrahlen sind in strichlierten Linien bis hin zur Grenzschicht 18 angedeutet bzw. dargestellt. Es wäre aber auch noch möglich, die Lage der Schmelze-Oberfläche innerhalb des Aufnahmeraums 11 mittels dieses Sensors 16 und/oder aber einem weiteren nicht näher dargestellten Sensor zu ermitteln. Die an der Schmelzeoberfläche endenden Messstrahlen sind bei diesem Ausführungsbeispiel und auch den nachfolgend noch beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils mit strich-punktierten Linien angedeutet. Es wäre aber auch möglich, mit dem gleichen Sensor 16 und der ermittelten unterschiedlichen Laufdauer der Messstrahlen bis hin zur Grenzschicht 18 zwischen dem erstarrten Saphir-Kristall „K“ und der sich noch oberhalb befindlichen Schmelze „S“ oder bis hin zu der Schmelzeoberfläche die jeweilige Lage oder Höhenposition zu eruieren.

[0048] Bei einem Sensor 16, welcher auch als Detektor, Fühler, Messfühler oder Aufnehmer bezeichnet werden kann, handelt es sich um ein technisches Bauteil, das bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften und/oder die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfassen kann. Diese Größen werden mittels physikalischer, chemischer oder biologischer Effekte erfasst und in ein weiterverarbeitbares elektrisches Signal umgeformt und gegebenenfalls an die Steuerungsvorrichtung 17 übertragen. Mittels der Steuerungsvorrichtung 17 kann die Anlage mit der Vorrichtung 1 und der Verfahrensablauf geregelt und gesteuert werden.

[0049] Weiters ist noch gezeigt, dass die Tiegelwand 4 bei lotrechter Ausrichtung von deren Längsachse 7 mit ihrem bodenseitigen zweiten Endbereich 6 - nämlich mit deren bodenseitigen Tiegel-Stirnfläche - auf der den Tiegelboden 12 bildenden Platte 13 aus dem bereits zuvor künstlich hergestellten Saphir-Kristall „K“ auflagernd abgestützt sein kann. Die Außenabmessung der Platte 13 ist somit größer auszubilden als die von der Tiegelwand-Innenfläche 8 definierte lichte Innenabmessung. So kann z.B. die den Tiegelboden 12 bildende Platte 13 eine Außenabmessung 19 aufweisen, welche maximal einer von der Tiegelwand-Außenfläche 9 definierten Querschnittsabmessung entspricht. Damit kann ein radiales Uberragen der Platte über die Außenabmessung der Tiegelwand 4 hinaus verhindert werden. Um die Entformung und eine mögliche Abstützung der Tiegelwand 4 in ihrem bodenseitigen zweiten Endbereich 6 zu ermöglichen, kann, wie in strichlierten Linien angedeutet, die Außenabmessung 19 der Platte 13 kleiner gewählt werden als die von der Tiegelwand-Außenfläche 9 definierte äußere Querschnittsabmessung.

[0050] Die Tiegelwand 4 kann weiters mittels der Platte 13 auf einer nicht näher bezeichneten Stützvorrichtung abgestützt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Stützvorrichtung von einzelnen, bevorzugt über den Umfang verteilt angeordneten Stützelementen gebildet. AußBerhalb der Tiegelwand 4 ist noch vereinfacht eine Heizvorrichtung 20 schematisch angedeutet, mittels welcher das in den Aufnahmeraum 11 eingebrachte Basismaterial 2 zu einem Schmelzebad aufgeschmolzen und die Schmelze „S“ bei deren Abkühlung zu dem herzustellenden SaphirKristall „K“ auskristallisiert und verfestigt wird.

[0051] In der Fig. 2 ist eine weiteres und gegebenenfalls für sich eigenständiges Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in der vorangegangenen Fig. 1 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in der vorangegangenen Fig. 1 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

[0052] Die Vorrichtung 1 umfasst wiederum ebenfalls die Tiegelwand 4, gegebenenfalls den Tiegeldeckel 15 und den aus der kristallinen Platte 13 gebildeten Tiegelboden 12.

[0053] Die den Tiegelboden 12 bildende Platte 13 weist hier eine Außenabmessung 21 auf, welche maximal einer von der Tiegelwand-Innenfläche 8 definierten Querschnittsabmessung ent-

spricht. Weiters ist die Platte 13 bodenseitig in den Aufnahmeraum 11 eingesetzt.

[0054] Um eine positionierte Halterung der Platte 13 relativ bezüglich der Tiegelwand 4 zu erzielen, können mehrere Halteansätze 22 vorgesehen sein. Die Halteansätze 22 überragen die Tiegelwand-Innenfläche 8 in Richtung auf die Längsachse 7 und sind bevorzugt über den Umfang der Tiegelwand-Innenfläche 8 verteilt angeordnet. Weiters können die Halteansätze 22 einen integralen Bestandteil der Tiegelwand 4 bilden und aus demselben Werkstoff oder Material wie die Tiegelwand 4 gebildet sein. Unter dem Begriff integral wird hier verstanden, dass die Halteansätze 22 einstückig mit der Tiegelwand 4 ausgebildet sind.

[0055] Sind die Halteansätze 22 vorgesehen, ist die den Tiegelboden 12 bildende Platte 13 auf den Halteansätzen 22 auf jeweils deren dem offenen ersten Endbereich 6 zugewendeten Seite auflagernd abgestützt. Die Halteansätze 22 sind zumeist als Vorsprünge oder Ansätze ausgebildet. Es wäre aber auch noch möglich, die Halteansätze 22 durch einen über den Innenumfang durchlaufend ausgebildeten Halteflansch auszubilden.

[0056] Die Außenabmessung 21 der den Tiegelboden 12 bildenden Platte 13 kann so gewählt werden, dass diese mit ihrer äußeren Umfangs-Stirnfläche 23 durchgängig dichtend an der Tiegelwand-Innenfläche 8 anliegt. Die Platte 13 soll flüssigkeitsdicht an der Tiegelwand-Innenfläche 8 anliegen.

[0057] Es kann auch hier wiederum der zuvor beschriebene Sensor 16 vorgesehen sein. Da die Platte 13 bevorzugt vollständig in den Aufnahmeraum 11 eingesetzt ist, kann die tragende Abstützung der Tiegelwand 4 mit ihrem bodenseitigen zweiten Endbereich 6 auf zumindest einem Stützelement 24 erfolgen.

[0058] In der Fig. 3 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Vorrichtung 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1 und 2 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 und 2 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

[0059] Die Vorrichtung 29 umfasst wiederum ebenfalls die Tiegelwand 4, gegebenenfalls den Tiegeldeckel 15 und den aus der kristallinen Platte 13 gebildeten Tiegelboden 12.

[0060] Die den Tiegelboden 12 bildende Platte 13 weist hier ebenfalls die Außenabmessung 21 auf, welche maximal einer von der Tiegelwand-Innenfläche 8 definierten Querschnittsabmessung entspricht. Weiters ist die Platte 13 bodenseitig in den Aufnahmeraum 11 eingesetzt. Die Außenabmessung 21 der den Tiegelboden 12 bildenden Platte 13 kann so gewählt werden, dass diese mit ihrer äußeren Umfangs-Stirnfläche 23 durchgängig und dichtend an der Tiegelwand-Innenfläche 8 anliegt. Die Platte 13 soll flüssigkeitsdicht an der Tiegelwand-Innenfläche 8 anliegen.

[0061] Im Gegensatz zu dem zuvor in der Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel sind hier keine Halteansätze 22 zur Positionierung der Platte 13 an der Tiegelwand 4 vorgesehen.

[0062] Es ist hier vorgesehen, dass die Tiegelwand 4 und die den Tiegelboden 12 bildende Platte 13 gemeinsam auf einer allgemein als Stützvorrichtung 25 bezeichneten Komponente der Vorrichtung 29 auflagernd abgestützt sind. Die Stützvorrichtung 25 kann durch einzelne Stützelemente oder aber auch durch eine Stützplatte gebildet sein. Je nach Ausbildung der Stützvorrichtung 25 weist diese zumindest eine die Stützvorrichtung 25 in Richtung der Längsachse 7 durchdringende Durchsetzung 26 auf. Die zumindest eine Durchsetzung 26 dient dazu, wiederum den Einblick in den Aufnahmeraum 11 von dem zuvor beschriebenen Sensor 16 zu ermöglichen. So kann die Ermittlung oder können die unterschiedlichsten Ermittlungen mit den dazu ausgebildeten Sensoren 16 durchgeführt werden.

[0063] So kann nicht nur die relative Lage der zuvor beschriebenen Grenzschicht 18 zwischen dem bereits ausgebildeten Saphir-Kristall „K“ und der Schmelze „S“ sondern oder zusätzlich dazu die Qualität und/oder Reinheit des bereits ausgebildeten Saphir-Kristall „K“ ermittelt werden. Sollte z.B. eine Fehlkristallisation und/oder eine Qualitätsabweichung festgestellt werden, kann der weitere Kristallisationsvorgang und das Aufschmelzen des Basismaterials 2 abgebrochen

werden, wodurch ein hoher Anteil an Energiekosten eingespart werden kann.

[0064] Durch die im bodenseitigen zweiten Endbereich 6 zum überwiegenden Anteil nicht verschlossene und somit ebenfalls offene Ausbildung der Tiegelwand 4 kann die Entnahme des fertig hergestellten und auskristallisierten Saphir-Kristalls „K“ entweder durch den bodenseitig offen ausgebildeten zweiten Endbereich 6 hindurch, wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt und beschrieben, oder aber durch eine bodenseitig aufgebrachte Druckkraft (Entformungskraft) auf den fertig hergestellten und auskristallisierten Saphir-Kristall „K“ in Richtung auf den offenen ersten Endbereich 5 aus der Tiegelwand 4 heraus entformt werden.

[0065] Ein Verfahren zum Züchten des künstlich hergestellten Saphir-Kristalls „K“ kann bevorzugt unter Verwendung oder Anwendung der Vorrichtung 1 mit der Tiegelwand 4 und der den Tiegelboden 12 bildenden Platte 13 aus dem kristallinen Material als Keimkristall durchgeführt werden. Alternativ zu den in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Tiegeln kann auch ein Tiegel mit einem geschlossenen Boden Verwendung finden, wobei der Keimkristall bzw. die Platte 13 bzw. mehrere davon dann in den Tiegel eingesetzt werden.

[0066] Es sind dabei zumindest folgende Schritte zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen:

[0067] Anordnen von zumindest einen einkristallinen Keimkristall aus Saphir in einem Bodenbereich des Tiegels 3 und Ausrichten einer kristallographische c-Achse des Keimkristalls bzw. der Platte 13 entsprechend einer sich in Richtung der Höhe der Tiegelwand 4 erstreckende Längsachse 7 des Tiegels.

Unter der kristallographischen c-Achse wird hierbei die optische Achse des Kristalls verstanden, entlang derer jede Polarisationskomponente eines Lichtstrahls den gleichen Brechungsindex erfährt. Anordnen des Basismaterials 2, insbesondere Al-Os, in dem Tiegel 3 auf dem Keimkristall und Aufschmelzen des Basismaterials 2, wobei ein Kristallwachstum durch Kristallisation an einer Grenzschicht 18 zwischen aufgeschmolzenen Basismaterial 2 und Keimkristall in Richtung der cAchse fortschreitend erfolgt.

[0068] Der Tiegel 3 bzw. mehrere Tiegel 3 ist bzw. sind in einem Ofen bzw. einer Prozesskammer angeordnet. In dem Ofen ist zumindest ein Heizelement angeordnet. Das zumindest eine Heizelement dient dazu, die Tiegelfüllung zu schmelzen, wie dies an sich bekannt ist. Insbesondere ist zumindest ein Heizelement oberhalb des Tiegels 3 bzw. der Tiegel angeordnet. Es können aber auch noch weitere Heizelemente vorgesehen sein, die seitlich von der Tiegelwand 4 bzw. der Tiegelwände angeordnet sind. Es können über den Umfang des Tiegels 3 bzw. der Tiegel verteilt auch mehrere Heizelemente angeordnet sein. Die Heizelemente können den Stand der Technik entsprechend ausgebildet sein, beispielsweise als Widerstandsheizelemente, mittels Mikrowellen oder als induktive Heizelemente.

[0069] Vor dem Aufheizen und Schmelzen des Basismaterials 2 kann ein Spülen des Ofens bzw. der Kammer des Ofens, in welcher sich der bzw. die Tiegel befindet bzw. befinden mittels eines Gases erfolgen. Hierauf kann das Gas abgepumpt und ein Prozessdruck eingestellt werden.

[0070] Während des Prozesses kann, beginnend mit dem Schritt des Kristallwachstums, zwischen einer Schmelzeoberfläche, insbesondere einer Al;‚Os-Schmelzeoberfläche und der Grenzoberfläche des zumindest einen wachsenden Einkristalls, insbesondere Saphir-Einkristalls, zur Al-Os-Schmelze eine Temperaturdifferenz AT wenigstens über eine überwiegende Dauer des Kristallwachstums konstant gehalten werden.

Mittels eines im Tiegel ausgebildeten Temperaturgradienten wird zwischen der Schmelze und dem zumindest einen Keimkristall eine gezielte Erstarrung eingeleitet.

Darüber hinaus kann der Keimkristall z.B. an dessen Unterseite gekühlt werden, um den Temperaturgradienten besser beeinflussen zu können.

[0071] Da der Tiegel 3 von dem Keimkristall aus betrachtet nach oben offen ist, wenn der Tiegeldeckel 15 entfernt wird, kann bei nicht abgedecktem Tiegel ein Spiegel einer Schmelze des Basismaterial mittels zumindest eines in Fig. 1 versehenen oberen Heizelements 28, welches über einer offenen Seite des Tiegels 3 angeordnet werden kann von oben direkt erwärmt werden, wobei zwischen dem Heizelement 28 und der offenen, oberen Seite des Tiegels bevorzugt ein

Wärmediffusorelement 27, beispielsweise eine Diffusorplatte, zur Herstellung eines gleichmäßigen Wärmeverteilung direkt an dem Heizelement angeordnet sein kann.

[0072] Weiters kann die Tiegelwand 4 über ihre gesamte Erstreckung eine gleichbleibende Wärmeleitfähigkeit und/oder gleiche optische und/oder gleiche mechanische Eigenschaften aufweist. Die Tiegelwand 4 kann an ihrer Tiegel-Innenfläche 8 auch eine gleichartige Oberflächenausbildung aufweisen. Weiters kann die zylinderförmige Tiegelwand 4 in sich ringförmig geschlossen und nahtlos ausgebildet sein sowie über ihre gesamte Erstreckung einen gleichartigen strukturellen Aufbau aufweisen. Die Tiegelwand 4 weist somit bevorzugt keine von oben nach unten erstreckende Füge- bzw. Verbindungsstelle auf.

[0073] Durch die nahtlose und homogene Ausbildung der Tiegelwand 4 wird eine lokale Schwächung des Materials, wie sie eine Schweißnaht darstellt, vermieden. Insbesondere kann dadurch vermieden werden, dass sich entlang der Schweißnaht Fehlstellen in dem Einkristall während des Kristallwachstums bilden. Besonders geeignet zur Herstellung der Tiegelwand 4 ist ein Schleudergussverfahren. Die Tiegelwand 4 kann dann mit dem Tiegelboden 12 verbunden werden. Falls der Tiegelboden 12 durch den Keimkristall selbst gebildet wird, kann die Tiegelwand 4 auf den Tiegelboden gestellt werden. Falls der Tiegelboden 12 aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material wie die Tiegelwand 4 gebildet wird, so kann die Tiegelwand 4 mit dem Tiegelboden 12 beispielsweise durch Schweißen verbunden werden. In diesem Fall kann der Keimkristall in den Tiegel 4 eingesetzt werden.

[0074] Der herzustellende Einkristall weist vorzugsweise einen Außendurchmesser bzw. eine Querschnittsfläche auf, der dem Innendurchmesser bzw. der Innengeometrie des Tiegels 3 entspricht. Somit füllt der entstehende Einkristall bevorzugt die Querschnittsfläche des Tiegels 3 zur Gänze aus. Der Einkristall wird also bevorzugt nicht aus dem Tiegel gezogen. Der fertige Einkristall kann beispielsweise einen Durchmesser zwischen 5 cm und 100 cm und eine Höhe zwischen 5 cm und 80 cm aufweisen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass diese Werte der Veranschaulichung dienen und den Schutzumfang nicht beschränkend verstanden werden sollen.

[0075] Mittels des zuvor beschriebenen Sensors 16, gegebenenfalls in Kombination mit der Steuerungsvorrichtung 17, kann vom Sensor 16 durch die den Tiegelboden 12 bildenden Platte 13 hindurch z.B. die relative Lage der Grenzschicht 18 zwischen dem bereits erstarrten Saphir-Kristall „K“ und der Schmelze „S“ ermittelt werden.

[0076] Dies deshalb, da die den Keimkristall bildende Kristall-Platte zumindest durchsichtig oder durchscheinend bis hin zu glasklar ausgebildet ist. Deshalb wird ein Durchtritt von vom Sensors 16 ausgesendeten oder abgegebenen Messstrahlen durch die Platte 13 hindurch ermöglicht.

[0077] Dabei ist die Ausgangsposition und -lage bzw. die Ausrichtung und vor allem die Zusammensetzung des Keimkristalls die Grundvoraussetzung für ein gezieltes Wachstum des herzustellenden Einkristalls.

[0078] So können geringe Fehler oder zu stark gekrümmte Keimkristalle das Wachstum negativ beeinflussen.

[0079] Um einen möglichst qualitativen Einkristall mittels Kristallzüchtung zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn ein erfindungsgemäßes Substrat als Keimkristall verwendet wird.

[0080] In Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßes Substrat 29 dargestellt.

[0081] Das Substrat 29 ist im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und weist eine erste Flachseite 30 sowie eine zweite Flachseite 31 auf und eine Längsmittelachse 32, welche Längsmittelachse 32 in Richtung von der ersten Flachseite 30 zur zweiten Flachseite 31 ausgebildet ist.

[0082] Die Dicke des Substrats 29 kann dabei wie bereits erwähnt 0,5mm bis 56mm betragen. Der Durchmesser liegt dabei in einem Bereich von 150 bis 450mm.

[0083] Die erste Flachseite 30 des Substrat 29 weist weiters eine Krümmung 33 auf, welche Krümmung 33 bezüglich der Längsmittelachse 32 einen höchsten Punkt 34 und einen tiefsten

Punkt 35 besitzt, wobei ein Abstand 36 zwischen dem höchsten Punkt 34 und dem tiefsten Punkt 35 weniger als 7um beträgt.

[0084] An diesem Punkt sei darauf hingewiesen, dass zum erleichterten Verständnis die Darstellung der Krümmung 33 nicht maßstäblich zur Dicke und zum Durchmesser des Substrats abgebildet ist.

[0085] Diese Krümmung 33 kann dabei vorzugsweise mittels Schleifen und Polieren hergestellt sein.

[0086] Eine mögliche Anwendung hierfür kann z.B. Diamantpoliermittel sein. Weiters kann vorgesehen sein, diese mit Aluminiumoxid von ca. 0,05um bis 0,5um in Pulverform oder als Suspension zu polieren.

[0087] Zudem können mehrere Polierverfahren angewendet werden, z.B. Vibrationspolieren 0der Elektropolieren. Eine weitere Möglichkeit bildet das elektrolytische Polieren.

[0088] Weiters kann zumindest ein Ätzvorgang vorgesehen sein, beispielsweise Nass- oder Trockenätzen. Ein Anwendungsbeispiel kann ein Tauchätzvorgang sein, wobei mehrere Substrate oder Wafer gleichzeitig geätzt werden können.

[0089] Dabei erfordern die Ätzvorgänge eine präzise Temperierung und Ätzrate, um einen prozesssicheren Atzvorgang zu gewährleisten.

[0090] Eine weitere mögliche Form des Ätzens bildet das Plasmaätzen, welches auch als Trockenätzen bezeichnet wird. Dabei wird das abzutragende Material in den gasförmigen Zustand übergeführt und abgesaugt.

Dabei können mittels Masken Teilbereiche oder Muster geätzt werden.

[0091] Darüber hinaus kann die Krümmung 33 in Bezug auf das Substrat 29 sowohl konkav oder konvex ausgebildet sein wie strichliert angedeutet ist. Die Krümmung 33 kann dabei auch an beiden Flachseiten und auch unterschiedlich ausgebildet sein.

[0092] Dabei sei angemerkt, dass bei einer konkaven Krümmung 33, wie strichliert angedeutet, der höchste Punkt 34 und der tiefste Punkt 35, ebenfalls strichliert und in Klammer angedeutet, in Bezug auf die Längsmittelachse 32 in Höhenrichtung in deren Reihenfolge umgekehrt als bei der konvexen Krümmung ausgebildet sind.

[0093] Dabei ist es, wie bereits erwähnt, weiters von Vorteil, wenn die Längsmittelachse 32 des Substrats 29 durch die c-Achse gebildet ist.

[0094] Weiters kann das Substrat 29 wie in den vorangegangenen Figuren auch als Tiegelboden verwendet werden.

[0095] In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in dem Substrat 29 eine Ringnut 37 ausgebildet ist, wie in der linken Darstellung strichliert angedeutet, in welcher Ringnut 37 eine Tiegelwand positioniert werden kann.

Diese Ringnut 37 ist dabei vorzugsweise konzentrisch zur Längsmittelachse 32 ausgebildet und kann dabei einen durchgehenden ausgebildet sein, oder nur partiell.

Zur Vollständigkeit sei hierbei erwähnt, dass bei einer partiellen Ausführung die Tiegelwand auch dementsprechend komplementär ausgebildet sein muss.

[0096] Die Ringnut 37 kann dabei auch am Rand des Substrats 29 ausgebildet sein, sodass diese einen Absatz bzw. eine Stufe oder einen Steg an der Mantelfläche des Substrats 29 ausbildet, wie in der rechten Darstellung gezeigt.

[0097] Alternativ kann das Substrat 29 dabei auch am Tiegelboden platziert sein und dabei einen Außendurchmesser aufweisen, welcher kleiner als der Innendurchmesser des Tiegels ist. Somit können auch mehrere Substrate 29 in einem Tiegel platziert werden.

[0098] In Fig. 5 ist das Substrat aus Fig. 4 in Ansicht von unten dargestellt. Dabei kann die Längsmittelachse 32 bzw. c-Achse des Substrats 29 an dessen Unterseite bzw. zweiten Flachseite 31 markiert sein. Diese Markierung 38 kann z.B. durch eine Einkerbung erfolgen.

[0099] Mithilfe dieser Markierung 38 ist das richtige Positionieren des Substrats 29 in einem Tiegel gewährleistet, sodass dessen Mittelachse mit der Längsmittelachse 32 bzw. c-Achse des Substrats 29 zusammenfallen kann.

[00100] Weiters kann die Markierung 38 generell als Orientierungshilfe herangezogen werden, um das Substrat 29 richtig zu positionieren. Z.B. kann eine Komplementärform an einem Tiegelboden für die Markierung 38 ausgebildet sein.

[00101] Weiters kann oberen Rand zumindest eine Abflachung vorgesehen sein, wie strichliert angedeutet, welche ebenfalls zur Markierung bzw. Ausrichtung des Substrats dienen kann. Anstelle der Abflachung kann an dessen Umfang auch eine Kerbe vorgesehen sein.

[00102] An diesem Punkt sei wiederum darauf hingewiesen, dass die Form des Substrat 29 nicht kreisförmig bzw. zylindrisch ausgebildet sein muss, sondern auch andere geometrische Formen besitzen kann.

[00103] In Fig. 6 ist ein erfindungsgemäßer Einkristall 39 dargestellt, welcher beispielsweise mit einem zuvor genannten Substrat hergestellt bzw. gezüchtet sein kann.

[00104] Der Einkristall 39 ist dabei im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist ebenfalls eine erste Flachseite 40 und eine zweite Flachseite 41, sowie eine in Richtung von der ersten Flachseite 40 zur zweiten Flachseite 41 ausgebildete Längsmittelachse 42 auf.

Zumindest eine der Flachseiten 40, 41 weist dabei wiederum eine Krümmung 43 auf, welche Krümmung am gezüchteten Kristall entsprechend der Krümmung des Substrats ausgebildet ist. Ein derart gebildeter Einkristall kann als Ausgangsprodukt für weitere Bearbeitungsvorgänge, z.B. der Herstellung eines Wafers dienen.

[00105] Im Wachstumsprozess ist dabei eine möglichst geringe Krümmung ebenfalls vorteilhaft, da es ansonsten zwischen der Schmelze und dem bereits erstarrtem Kristall zu erhöhten thermischen Spannungen führen kann. Auch Gitterfehler können dadurch leichter vermieden werden.

[00106] Die Bearbeitung des Einkristalls kann z.B. das Trennen des Kristalls in mehrere scheibenförmige Segmente umfassen, sowie darauffolgende Atz-, Schleif- und Poliervorgänge, wie aus dem Stand der Technik bekannt.

[00107] Dabei ist es wiederum vorteilhaft, wenn dabei die Krümmung relativ gering ist, sodass beim Trennen und Bearbeiten des Kristalls mechanische Spannungen und weitere unerwünschte Eigenschaften relativ geringgehalten bzw. vermieden werden können.

[00108] Im Falle eines Saphirs bzw. bei Al;Os kann als Beispiel ein Wafer mit einem Durchmesser von 150mm bzw. ca. 6 Zoll hergestellt werden. Die Dicke beträgt dabei üblicherweise von 0.1mm bis zu 2 mm. Diese können durch das Trennen des Einkristalls 39 in scheibenförmige Segmente 47 bereitgestellt werden, wie strichliert am Einkristall 39 angedeutet. Das Trennen erfolgt dabei in einem Winkel von 90° zur Längsmittelachse 42 bzw. zur c-Achse.

Der Trennvorgang selbst kann dabei mittels bekannter Methoden erfolgen, z.B. einer Diamantschneidvorrichtung.

[00109] Dabei kann es vorkommen, dass trotz einer geraden Schnittfläche das getrennte Segment 47 dennoch eine minimale Krümmung aufweist, welche aufgrund von Spannungen, bzw. anderen physikalischen Größen und der geringen Dicke des Segments 47 zurückzuführen ist.

[00110] Wie bereits erwähnt kann die Form des Einkristalls aber auch anders als zylindrisch ausgebildet sein, z.B. quadratisch, oder hexagonal.

[00111] In Fig. 7 ist ein erfindungsgemäßer Einkristall 39, insbesondere in der Form eines Wafers dargestellt, welcher im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist und eine erste Flachseite 40 und eine zweite Flachseite 41 aufweist.

Ausgehend in Richtung von der ersten Flachseite 40 zur zweiten Flachseite 41 ist eine Längsmittelachse 42 ausgebildet.

Dabei weist zumindest eine der Flachseiten 40,41 eine Krümmung 43 auf; welche Krümmung 43 einen höchsten Punkt 44 sowie einen tiefsten Punkt 45 bezüglich der Längsmittelachse 42 auf-

weist, wobei ein Abstand 46 zwischen dem höchsten Punkt 44 und dem tiefsten Punkt 45 der Krümmung 43 bezüglich der Längsmittelachse 42 weniger als 7um beträgt.

Insbesondere kann es sich dabei um einen „Epi-Ready“ polished Wafer handeln. Die Krümmung 43 kann dabei beispielsweise mit nachträglichen Schleifen und Polieren bzw. Ätzen gefertigt worden sein. Dabei sei auf die zuvor genannten Verfahren beispielhaft hingewiesen.

[00112] Die Krümmung 43 ist in dieser Ausführungsvariante an der ersten Flachseite 40 konkav ausgebildet, diese kann aber wiederum auch konvex ausgebildet sein, wie strichliert angedeutet. Weiteres kann diese zusätzlich oder ausschließlich auch an der zweiten Flachseite 41 ausgebildet sein.

[00113] Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.

[00114] Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

[00115] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Vorrichtung 31 zweite Flachseite 2 Basismaterial 32 Längsmittelachse 3 Tiegel 33 Krümmung

4 Tiegelwand 34 höchsten Punkt 5 erster Endbereich 35 tiefsten Punkt

6 zweiter Endbereich 36 Abstand

7 Längsachse 37 Ringnut

8 Tiegelwand-Innenfläche 38 Markierung

9 Tiegelwand-Außenfläche 39 Einkristall

10 Tiegelwanddicke 40 erste Flachseite 11 Aufnahmeraum 41 zweite Flachseite 12 Tiegelboden 42 Längsmittelachse 13 Platte 43 Krümmung

14 Plattenstärke 44 höchsten Punkt 15 Tiegeldeckel 45 tiefsten Punkt

16 Sensor 46 Abstand

17 Steuerungsvorrichtung 47 Segment

18 Grenzschicht

19 Außenabmessung 20 Heizvorrichtung

21 Außenabmessung 22 Halteansätze

23 Umfangs-Stirnfläche 24 Stützelement

25 Stützvorrichtung

26 Durchsetzung

27 Wärmediffusorelement 28 Heizelement

29 Substrat

30 erste Flachseite

Claims (10)

Patentansprüche

1. Substrat (29), insbesondere Keimkristall, für das Wachstum eines Einkristalls, welches Sub-

strat (29);

- im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist,

- eine erste Flachseite (30) und eine zweite Flachseite (31) aufweist;

- eine Längsmittelachse (32) aufweist, welche Längsmittelachse (32) in Richtung von der ersten Flachseite (30) zur zweiten Flachseite (31) ausgebildet ist,

wobei zumindest eine Flachseite (31,32) eine Krümmung (33) aufweist; welche Krümmung (33) einen höchsten Punkt (34) sowie einen tiefsten Punkt (35) bezüglich der Längsmittelachse (32) aufweist; wobei ein Abstand (36) zwischen dem höchsten Punkt (34) und dem tiefsten Punkt (35) der Krümmung (33) bezüglich der Längsmittelachse (32) weniger als 7um beträgt; dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmittelachse (32) durch die c-Achse gebildet ist und dass auf einer der Flachseiten (30, 31) eine Ringnut (37) ausgebildet ist, welche Ringnut (37) konzentrisch zur Längsmittelachse (32) ist.

2. Substrat (29) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (36) zwischen Oum und 5 um, insbesondere 0um bis 3um beträgt.

3. Substrat (29) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmittelachse (32) an zumindest einer der Flachseiten (30, 31) mit einer Markierung (38) versehen ist.

4. Substrat (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung (33) konkav ausgebildet ist.

5. Substrat (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung (33) konvex ausgebildet ist.

6. Substrat (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratmaterial im Wesentlichen aus Al-Os; gebildet ist.

7. Einkristall (39), insbesondere Wafer, welcher

- im Wesentlichen scheibenförmig oder zylindrisch ausgebildet ist,

- eine erste Flachseite (40) und eine zweite Flachseite (41) aufweist;

- eine Längsmittelachse (42) aufweist, welche Längsmittelachse (42) in Richtung von der ersten Flachseite (40) zur zweiten Flachseite (41) ausgebildet ist,

wobei zumindest eine Flachseite (40,41) eine Krümmung (43) aufweist; welche Krümmung (43) einen höchsten Punkt (44) sowie einen tiefsten Punkt (45) bezüglich der Längsmittelachse (42) aufweist; wobei ein Abstand (46) zwischen dem höchsten Punkt (44) und dem tiefsten Punkt (45) der Krümmung (43) bezüglich der Längsmittelachse (42) weniger als 7um beträgt; dadurch gekennzeichnet dass die Längsmittelachse (42) durch die c-Achse gebildet ist und dass der Einkristall mittels eines Substrats nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist.

8. Einkristall (39) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung (43) konkav ausgebildet ist.

9. Einkristall (39) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung (43) konvex ausgebildet ist.

10. Einkristall (39) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einkristall (39) ein Saphir ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen