硅單晶作為半導體行業(yè)的重要原材料,信息化的快速發(fā)展對其品質(zhì)提出更高的要求。在直拉法制備晶體過程中,相變溫度場是單晶生長的驅(qū)動力,決定了晶體生長的質(zhì)量。然而,非均勻相變溫度場中生長出的晶體直徑不均勻,大幅度降低了晶體內(nèi)在品質(zhì)。因此,本文從固液界面相變溫度場的非均勻性出發(fā),研究直拉法晶體生長過程溫度場建模問題,對穩(wěn)定晶體直徑和提高晶體品質(zhì)具有重要意義。1.直拉法晶體生長過程中,相變溫度場的非均勻性主要是由晶體生長邊界變化、熔體中的熱對流、熔體自由表面位置下降引起的,并且非均勻相變溫度場影響固液界面形狀、V/G和晶體直徑。因此,研究相變溫度場非均勻特性的影響因素以及對晶體品質(zhì)的影響,為建立晶體生長過程的溫度場模型奠定理論基礎(chǔ)。2.在晶體生長過程溫度場建模研究中,針對直拉法晶體生長過程中晶體域邊界變化和熔體自由表面位置下降導致的固液界面相變溫度場非均勻性問題,建立了一種改進的提拉動力學模型,確定了域邊界的演化動力學關(guān)系。在時變邊界條件下,研究基于拋物型偏微分方程（Partial Differential Equation,PDE）對流擴散過程的溫度模型,描述了域運動在對流擴散系統(tǒng)上的單向耦合。... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

直拉硅單晶爐

緒論3(a)直拉單晶爐實物圖(b)直拉單晶爐結(jié)構(gòu)簡圖(a)CZcrystalfurnace(b)CZcrystalfurnacestructurediagram圖1-2直拉硅單晶爐Fig.1-2CZsiliconsinglecrystalfurnace1.2.2CZ法晶體生長工藝與流程直拉法制備硅單晶時晶體在固液界面處不斷地生長，根據(jù)晶體生長原理，整個晶體生長工藝流程如圖1-3所示：圖1-3硅單晶生長流程示意圖Fig.1-3TheprocessofCzochralskisiliconsinglecrystalgrowth單晶硅制備的具體步驟如下[6]：1.裝料：硅單晶是由熔化的多晶硅在固液界面處形成一定的原子晶格排列得到的，在制備單晶硅時需要按照預先設(shè)定的投料量進行裝料，且在裝料過程中需注意多晶硅原料的擺放，防止出現(xiàn)掛邊等問題。2.抽空：晶體生長過程在真空環(huán)境下完成，因此，需將爐室內(nèi)空氣抽出，并向爐室內(nèi)通入保護氣體氬氣，對爐室內(nèi)部雜質(zhì)進行清除。隨后，抽出氬氣，測量爐室內(nèi)的壓升率，檢查單晶爐爐室的密封性。

化料Fig.1-4Siliconmelting

【參考文獻】：
期刊論文
[1]晶體生長數(shù)值模擬領(lǐng)域的若干研究進展[J]. 劉立軍.  中國材料進展. 2019(05)
[2]CFD控制方程中有限差分法的分析[J]. 王敞亮.  中國新通信. 2019(09)
[3]直拉硅單晶的雜質(zhì)工程:微量摻鍺的效應[J]. 孫玉鑫,陳加和,余學功,馬向陽,楊德仁.  中國科學:信息科學. 2019(04)
[4]基于偏微分方程模型降階方法的最優(yōu)控制[J]. 田容雨,朱慧.  西南師范大學學報(自然科學版). 2019(01)
[5]中國半導體材料業(yè)的狀況分析[J]. 王龍興.  集成電路應用. 2018(01)
[6]直拉式單晶爐PDE降維模型的生長界面溫度控制[J]. 叢其然,閆鵬.  過程工程學報. 2017(03)
[7]直拉硅單晶生長過程建模與控制研究綜述[J]. 劉丁,趙小國,趙躍.  控制理論與應用. 2017(01)
[8]半導體制造技術(shù)綜述[J]. 黃廣龍.  山東工業(yè)技術(shù). 2016(11)
[9]分布參數(shù)系統(tǒng)控制理論簡介[J]. 郭寶珠.  數(shù)學建模及其應用. 2015(01)
[10]旋轉(zhuǎn)對Cz法硅晶生長過程中熱輸運和熔體流動影響的數(shù)值模擬[J]. 金超花,朱彤.  人工晶體學報. 2015(01)

博士論文
[1]多場作用下Cz法晶體生長過程建模與數(shù)值模擬[D]. 黃偉超.西安理工大學 2018
[2]若干非線性偏微分方程動態(tài)系統(tǒng)降維問題的研究[D]. 帥軍.中南大學 2014
[3]時空耦合系統(tǒng)降維新方法及其在鋁合金板帶軋制過程建模中的應用[D]. 蔣勉.中南大學 2012

碩士論文
[1]基于微分幾何的非線性系統(tǒng)動力學分析與控制研究[D]. 楊喆.大連理工大學 2019
[2]硅單晶等徑階段直徑模型辨識與控制研究[D]. 段偉鋒.西安理工大學 2017
[3]水平超導磁場下CZ硅單晶固液界面氧分布數(shù)值模擬研究[D]. 任俊超.西安理工大學 2017
[4]基于譜方法的剛?cè)釞C械手模型降維與控制研究[D]. 潘云.中南大學 2011



本文編號：3353129