物性參數(shù)對(duì)硅單晶CZ法生長(zhǎng)過(guò)程影響的全局?jǐn)?shù)值分析.pdf

1、Czochralski(CZ)方法是從熔體中生長(zhǎng)單晶的重要方法之一。在單晶硅的生長(zhǎng)過(guò)程中,單晶的質(zhì)量主要取決于熔體的流動(dòng)狀態(tài)。為了了解單晶硅生長(zhǎng)過(guò)程中熱物性參數(shù)對(duì)CZ爐中傳輸現(xiàn)象的影響,利用有限單元法對(duì)CZ爐(爐子直徑7.2cm,晶體直徑3.5cm,保護(hù)氣體壓力1333Pa)內(nèi)的動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞進(jìn)行了全局?jǐn)?shù)值模擬。假定熔體和氣相中的流動(dòng)都為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)軸對(duì)稱(chēng)層流,熔體為不可壓縮牛頓流體。溫度分布、氣體和熔體速度場(chǎng)等采用Newton-Rap

2、hson方法通過(guò)聯(lián)立求解一組非線(xiàn)性代數(shù)方程組得到,由計(jì)算得到的溫度和速度值計(jì)算氧濃度分布。計(jì)算結(jié)果表明:不同的物性參數(shù)變化對(duì)CZ爐內(nèi)流動(dòng)、傳熱及傳質(zhì)具有不同的影響。熔體的表面張力系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)以及發(fā)射率對(duì)熔體流動(dòng)、加熱器功率、結(jié)晶界面形狀、界面溫度梯度和氧的傳輸有重要影響,熔體的密度和粘度系數(shù)及熔解熱對(duì)硅單晶CZ法生長(zhǎng)過(guò)程影響較小。熔體導(dǎo)熱系數(shù)的增加強(qiáng)化了從坩堝壁到晶體的傳熱,使加熱器功率和溫差減小,結(jié)晶界面溫度梯度增加,晶體-熔體界面