物性參數(shù)對硅單晶CZ法生長過程影響的全局?jǐn)?shù)值分析.pdf

1、Czochralski(CZ)方法是從熔體中生長單晶的重要方法之一。在單晶硅的生長過程中,單晶的質(zhì)量主要取決于熔體的流動狀態(tài)。為了了解單晶硅生長過程中熱物性參數(shù)對CZ爐中傳輸現(xiàn)象的影響,利用有限單元法對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都為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)軸對稱層流,熔體為不可壓縮牛頓流體。溫度分布、氣體和熔體速度場等采用Newton-Rap

2、hson方法通過聯(lián)立求解一組非線性代數(shù)方程組得到,由計算得到的溫度和速度值計算氧濃度分布。計算結(jié)果表明:不同的物性參數(shù)變化對CZ爐內(nèi)流動、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)射率對熔體流動、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)及熔解熱對硅單晶CZ法生長過程影響較小。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