直拉硅单晶生长过程温度场建模与数值分析

发布时间：2021-08-20 08:00

　　硅单晶作为半导体行业的重要原材料,信息化的快速发展对其品质提出更高的要求。在直拉法制备晶体过程中,相变温度场是单晶生长的驱动力,决定了晶体生长的质量。然而,非均匀相变温度场中生长出的晶体直径不均匀,大幅度降低了晶体内在品质。因此,本文从固液界面相变温度场的非均匀性出发,研究直拉法晶体生长过程温度场建模问题,对稳定晶体直径和提高晶体品质具有重要意义。1.直拉法晶体生长过程中,相变温度场的非均匀性主要是由晶体生长边界变化、熔体中的热对流、熔体自由表面位置下降引起的,并且非均匀相变温度场影响固液界面形状、V/G和晶体直径。因此,研究相变温度场非均匀特性的影响因素以及对晶体品质的影响,为建立晶体生长过程的温度场模型奠定理论基础。2.在晶体生长过程温度场建模研究中,针对直拉法晶体生长过程中晶体域边界变化和熔体自由表面位置下降导致的固液界面相变温度场非均匀性问题,建立了一种改进的提拉动力学模型,确定了域边界的演化动力学关系。在时变边界条件下,研究基于抛物型偏微分方程（Partial Differential Equation,PDE）对流扩散过程的温度模型,描述了域运动在对流扩散系统上的单向耦合。... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

直拉硅单晶炉

绪论3(a)直拉单晶炉实物图(b)直拉单晶炉结构简图(a)CZcrystalfurnace(b)CZcrystalfurnacestructurediagram图1-2直拉硅单晶炉Fig.1-2CZsiliconsinglecrystalfurnace1.2.2CZ法晶体生长工艺与流程直拉法制备硅单晶时晶体在固液界面处不断地生长，根据晶体生长原理，整个晶体生长工艺流程如图1-3所示：图1-3硅单晶生长流程示意图Fig.1-3TheprocessofCzochralskisiliconsinglecrystalgrowth单晶硅制备的具体步骤如下[6]：1.装料：硅单晶是由熔化的多晶硅在固液界面处形成一定的原子晶格排列得到的，在制备单晶硅时需要按照预先设定的投料量进行装料，且在装料过程中需注意多晶硅原料的摆放，防止出现挂边等问题。2.抽空：晶体生长过程在真空环境下完成，因此，需将炉室内空气抽出，并向炉室内通入保护气体氩气，对炉室内部杂质进行清除。随后，抽出氩气，测量炉室内的压升率，检查单晶炉炉室的密封性。

化料Fig.1-4Siliconmelting

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3353129