生长φ8″直拉硅单晶φ18″热场研究及数值模拟

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1、河北工业大学硕士学位论文生长φ8″直拉硅单晶φ18″热场研究及数值模拟姓名：赵龙申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：任丙彦20050301生长08”直拉硅单晶①18”热场研究及数值模拟摘要随着科学的飞速发展，出于提高生产率、降低成本的目的，器件厂家随着生产规模的扩大逐步要求增大硅片直径。硅单晶直径增大后，大熔硅体积、严重的热对流使单晶氧含量增大。晶体直径的增大也使结晶潜热的散发更加困难，结晶速率难以提高。为了解决这两个问题，本文在国产TDR一80单晶炉的基础上，对热场进行了局部改造，施加了新型加强复合式热屏。有限元法是一种能求得许多工程问题近似解的数值分析方法。由于拉单晶过程中

2、投料量较大，炉体结构复杂、造价昂贵，所以拉晶实验成本太高。而采用有限元法数值模拟是一种优化单晶炉设计的重要工具。本文对采用矮加热器的复合式热场进行了数值模拟，得到了氩气流场分布图和热场温度分布图。对新型热屏和矮加热器对晶体生长的影响进行了系统的理论分析和实验验证工作。结果表明，新型热屏不仅起到导流筒的作用，改进了氩气流场，使单晶氧含量F降；而且热屏解决了大直径单晶生长中结晶潜热难以散发的问题，大大提高了拉晶速率，降低了生产成本。为目前大直径晶体生长工艺领域提高单产、降低成本、稳定工艺探索了一‘条可行之路。关键词：CZSi，热场，热屏，数值模拟，氧含量，拉晶速率IMPROVEMENT0F①1

3、8一HOTZONEFOR中8”CZSiANDTIIENU娅RICSI嘏ULAIoNABSTRACTWiththerapiddevelopofscience，proceedfromtheexaltationofproductivityandthedeclineofcost，thedevicefactorywillenlargethediameterofwafergraduallyalongwiththeextensionofproductionscale．TothelargediameterofSisinglecrystal，thebigvolumeofmeltandserioushotco

4、nvectionmakestheoxygencontentofthesinglecrystalenlargement．Tileincreaseofthecrystaldiameteralsomakesthereleaseofthecrystallizelatentheatandtheexaltationofthecrystallizevelocitymoredifficult．Inthispaper，forsolvingthesetwoproblems，wemodifiedthehotzoneofthehomemadeTDR-80singlecrystalfurnaceandinstall

5、edhenewcompoundheatshield．FEM(finiteelementmethod)isthemostimportarltnumericmethod．FEMhasbecomeanimportantwaytoresearchthecrystalgrowth．Becauseofthelargestuffofsilicon，complexstructureoffurnaceandexpensivecost，computersimulationisabestwaytOoptimizedesign．Thesimulationwasmadeonthecompoundhotzone．Th

6、eargonflowvelocitydistributionandthelen'lpelTaturedislributionoftheholzonewel'eshowedTheaffectofthenewheatshieldandshortbeater011thecrystalgrowthwereanalyzed．Asaresult，tilenewheatshieldcallequaltoaguideshellandinlprovetimargonflowfield，leadstothedescentofthecrystaloxygenconcentrationttowever，thehe

7、attshieldresolvesthereleaseproblenlofthec1。ystallizelatentheatinlargediametersinglecrystalgrowth，thepullspeedisenhancedtoagreatextent，tileproductioncostbeconaeslowet．Thispaperprovidesthemol-esubstanlialexperinlen