90式單晶爐的22英吋熱場(chǎng)改造.pdf

1、　　本文基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)原理，采用有限元分析軟件對(duì)國(guó)內(nèi)90式單晶爐的熱場(chǎng)進(jìn)行了從20英吋向22英吋改造的數(shù)值模擬研究。
　　通過(guò)二維模型對(duì)溫場(chǎng)的數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有流場(chǎng)的溫場(chǎng)由于不能形成驟冷區(qū)域，并且無(wú)法對(duì)硅熔體中心區(qū)域形成有效的保護(hù)。因此，是不足以滿(mǎn)足拉晶需要的。同時(shí)，不同規(guī)格的加熱器和導(dǎo)流筒在很大程度上決定了溫場(chǎng)的均勻性，從而也決定了單晶硅生長(zhǎng)的好壞與成敗。二維模擬的結(jié)果還定性地描述了加熱器的位置變化與長(zhǎng)短，導(dǎo)流筒的大小與長(zhǎng)

2、短對(duì)形成明顯的縱向溫度梯度和盡量小的橫向溫度梯度所起到的作用。我們從不同組合配置的模擬圖中比較，討論選取了最佳的熱場(chǎng)配置，并進(jìn)行了直拉單晶硅全過(guò)程的模擬。
　　通過(guò)對(duì)整體單晶爐拉晶全過(guò)程的數(shù)值模擬我們發(fā)現(xiàn)，處于化料階段中的單晶爐熱場(chǎng)區(qū)域下方的熱量較穩(wěn)定。在石英坩堝中，硅熔體的橫向溫度梯度很小，而縱向溫度梯度較大。同時(shí)，在導(dǎo)流筒外圍的氣體熱對(duì)流變得不明顯了，也就是說(shuō)，氣體熱對(duì)流對(duì)坩堝表面硅熔體的影響變小了。在單晶硅生長(zhǎng)的放肩階段，

3、我們明顯看出由于單晶硅固體的產(chǎn)生，氣體明顯向四周偏移。同時(shí)在晶硅下部環(huán)形區(qū)域形成了近似的溫度場(chǎng)。處于等徑生長(zhǎng)中的單晶硅晶棒，已經(jīng)可以明顯看出在不同的生長(zhǎng)部位，有著與實(shí)際情況相同的不同溫度梯度，并且保護(hù)氣向兩側(cè)有了更大的偏移，很好的起到了帶走多余熱量，降低晶棒溫度的作用。最后的收尾過(guò)程中，單晶爐熱場(chǎng)的下方依然處于穩(wěn)定加熱的狀態(tài)，而且可以看到單晶硅棒有著明顯的三個(gè)溫度梯度，符合了實(shí)際的生產(chǎn)狀態(tài)。
　　經(jīng)過(guò)模擬，所設(shè)計(jì)出的單晶爐已具備