基于有限元法的單晶爐熱場(chǎng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體微電子學(xué)和半導(dǎo)體光電子學(xué)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)等發(fā)生了根本改變,有力地推動(dòng)了當(dāng)代信息(IT)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而這些重大變革都是以半導(dǎo)體硅材料的技術(shù)突破為基礎(chǔ)的,半導(dǎo)體硅材料大都應(yīng)該制備成硅單晶方可作為IC器件使用。Czochralski(CZ)方法是從熔體中生長(zhǎng)單晶的重要方法之一。對(duì)于晶體生長(zhǎng)的研究需要進(jìn)行大量的拉晶試驗(yàn),由于長(zhǎng)晶試驗(yàn)的費(fèi)用非常昂貴,并且數(shù)值模擬可以獲得實(shí)驗(yàn)中無法得到而對(duì)研究又十分重要的信息數(shù)據(jù)。因此許多從事單晶

2、生長(zhǎng)研究的科研人員都采用有限元法對(duì)長(zhǎng)晶過程進(jìn)行數(shù)值模擬。在硅單晶的生長(zhǎng)過程中,熱場(chǎng)是單晶生長(zhǎng)最重要最關(guān)鍵的因素,求解熱場(chǎng)是研究晶體生長(zhǎng)的基礎(chǔ)。本文首先采用布賴斯提出的解析的方法對(duì)硅單晶熱場(chǎng)的進(jìn)行建模,獲得硅單晶內(nèi)部的傳熱機(jī)制。但由于解析解法的局限性,得到的結(jié)果并不能滿足工程實(shí)際的需要。于是,采用有限元法對(duì)熱場(chǎng)數(shù)值計(jì)算,然后在數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上使用專業(yè)有限元計(jì)算軟件對(duì)TDR-90爐進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱場(chǎng)的數(shù)值模擬,最終再就模擬得到的結(jié)果作分析。在實(shí)際