大尺寸硅單晶作為我國各類半導(dǎo)體器件和集成電路的基礎(chǔ)材料,其品質(zhì)對電子器件的性能產(chǎn)生直接影響。如何減少硅單晶中的氧、碳等雜質(zhì)含量以及提高晶體軸向和縱向的均勻性成為首要目標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)在晶體生長過程中引入磁場可以很好地抑制熔體中的對流來提高晶體的品質(zhì)。根據(jù)坩堝內(nèi)熔體的對流,分析控制對流并提出磁場優(yōu)化目標(biāo)。目前在CZ法晶體生長系統(tǒng)中能夠較好地提高晶體品質(zhì)的磁場主要有Cusp磁場和四極磁場,利用三維有限元建模法對Cusp磁場建模,并利用所建立的模型計算得到在勵磁電流一定的情況下,所需要的線圈的層數(shù);確定了磁場線圈層數(shù)之后依次分析了磁場的上下線圈間距、屏蔽體厚度對磁場強(qiáng)度的影響,對結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。利用三維有限元建模法對四極磁場進(jìn)行建模,利用所建立的模型分析了線圈橫向?qū)訑?shù)和縱向?qū)訑?shù)對磁場位形的影響;分析了在勵磁電流一定的情況下,線圈層數(shù)、屏蔽體厚度對磁場強(qiáng)度的影響。對四極磁場的結(jié)構(gòu)提出優(yōu)化,將原來正交式結(jié)構(gòu)優(yōu)化為非正交式結(jié)構(gòu),在勵磁電流、屏蔽體厚度以及線圈層數(shù)相同的前提下,仿真結(jié)果表明非正交式結(jié)構(gòu)得到的磁場強(qiáng)度和漏磁均優(yōu)于正交式結(jié)構(gòu)。提出數(shù)值仿真和智能算法結(jié)合的策略,對Cusp磁場的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行多... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 直拉法硅單晶生長原理及技術(shù)發(fā)展
        1.1.1 CZ法簡介
        1.1.2 CZ法晶體生長工藝過程
    1.2 CZ法晶體生長中的雜質(zhì)和缺陷
    1.3 磁場的主要類型
        1.3.1 橫向磁場
        1.3.2 軸向磁場
        1.3.3 Cusp磁場
        1.3.4 四極磁場
    1.4 國內(nèi)外磁場研究現(xiàn)狀
    1.5 論文意義及研究內(nèi)容
2 CZ法晶體生長的對流及磁場抑制原理
    2.1 單晶爐中的熔體對流
    2.2 Cusp磁場裝置及其抑制對流原理
    2.3 四極磁場裝置及其抑制對流原理
    2.4 本章小結(jié)
3 磁場模型的建立
    3.1 有限元概述
    3.2 磁場建模的具體步驟
    3.3 Cusp磁場建模
    3.4 四極磁場建模
    3.5 本章小結(jié)
4 超導(dǎo)磁場的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.1 Cusp磁場結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        4.1.1 線圈層數(shù)對磁場的影響
        4.1.2 上下線圈間距對磁場強(qiáng)度的影響
        4.1.3 屏蔽體厚度對場強(qiáng)的影響及漏磁的影響
        4.1.4 線圈與屏蔽體之間的水平距離
        4.1.5 線圈與屏蔽體之間的豎直方向上的距離
    4.2 四極磁場的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        4.2.1 線圈層數(shù)比對磁場的影響
        4.2.2 線圈層數(shù)對磁場的影響
        4.2.3 屏蔽體厚度對場強(qiáng)和漏磁的影響
        4.2.4 磁場結(jié)構(gòu)對場強(qiáng)和漏磁的影響
        4.2.5 正交式與非正交式結(jié)構(gòu)的比較
    4.3 本章小結(jié)
5 超導(dǎo)磁場參數(shù)建模及多目標(biāo)優(yōu)化
    5.1 建立目標(biāo)函數(shù)模型
        5.1.1 磁場體積模型
        5.1.2 磁場的場強(qiáng)模型
    5.2 NSGA-II算法
    5.3 優(yōu)化結(jié)果及分析
    5.4 驗(yàn)證
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)和展望
致謝
參考文獻(xiàn)
研究成果



本文編號：3361044