大尺寸硅單晶作為我國(guó)各類半導(dǎo)體器件和集成電路的基礎(chǔ)材料,其品質(zhì)對(duì)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(zhǎng)過(guò)程中引入磁場(chǎng)可以很好地抑制熔體中的對(duì)流來(lái)提高晶體的品質(zhì)。根據(jù)坩堝內(nèi)熔體的對(duì)流,分析控制對(duì)流并提出磁場(chǎng)優(yōu)化目標(biāo)。目前在CZ法晶體生長(zhǎng)系統(tǒng)中能夠較好地提高晶體品質(zhì)的磁場(chǎng)主要有Cusp磁場(chǎng)和四極磁場(chǎng),利用三維有限元建模法對(duì)Cusp磁場(chǎng)建模,并利用所建立的模型計(jì)算得到在勵(lì)磁電流一定的情況下,所需要的線圈的層數(shù);確定了磁場(chǎng)線圈層數(shù)之后依次分析了磁場(chǎng)的上下線圈間距、屏蔽體厚度對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響,對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。利用三維有限元建模法對(duì)四極磁場(chǎng)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(duì)磁場(chǎng)位形的影響;分析了在勵(lì)磁電流一定的情況下,線圈層數(shù)、屏蔽體厚度對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響。對(duì)四極磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)提出優(yōu)化,將原來(lái)正交式結(jié)構(gòu)優(yōu)化為非正交式結(jié)構(gòu),在勵(lì)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(chǎng)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(duì)Cusp磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行多... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 直拉法硅單晶生長(zhǎng)原理及技術(shù)發(fā)展
        1.1.1 CZ法簡(jiǎn)介
        1.1.2 CZ法晶體生長(zhǎng)工藝過(guò)程
    1.2 CZ法晶體生長(zhǎng)中的雜質(zhì)和缺陷
    1.3 磁場(chǎng)的主要類型
        1.3.1 橫向磁場(chǎng)
        1.3.2 軸向磁場(chǎng)
        1.3.3 Cusp磁場(chǎng)
        1.3.4 四極磁場(chǎng)
    1.4 國(guó)內(nèi)外磁場(chǎng)研究現(xiàn)狀
    1.5 論文意義及研究?jī)?nèi)容
2 CZ法晶體生長(zhǎng)的對(duì)流及磁場(chǎng)抑制原理
    2.1 單晶爐中的熔體對(duì)流
    2.2 Cusp磁場(chǎng)裝置及其抑制對(duì)流原理
    2.3 四極磁場(chǎng)裝置及其抑制對(duì)流原理
    2.4 本章小結(jié)
3 磁場(chǎng)模型的建立
    3.1 有限元概述
    3.2 磁場(chǎng)建模的具體步驟
    3.3 Cusp磁場(chǎng)建模
    3.4 四極磁場(chǎng)建模
    3.5 本章小結(jié)
4 超導(dǎo)磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.1 Cusp磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        4.1.1 線圈層數(shù)對(duì)磁場(chǎng)的影響
        4.1.2 上下線圈間距對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響
        4.1.3 屏蔽體厚度對(duì)場(chǎng)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(chǎng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        4.2.1 線圈層數(shù)比對(duì)磁場(chǎng)的影響
        4.2.2 線圈層數(shù)對(duì)磁場(chǎng)的影響
        4.2.3 屏蔽體厚度對(duì)場(chǎng)強(qiáng)和漏磁的影響
        4.2.4 磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)體積模型
        5.1.2 磁場(chǎng)的場(chǎng)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(hào)：3361044