90式單晶爐的22英吋熱場改造.pdf

1、　　本文基于計(jì)算流體動力學(xué)原理，采用有限元分析軟件對國內(nèi)90式單晶爐的熱場進(jìn)行了從20英吋向22英吋改造的數(shù)值模擬研究。
　　通過二維模型對溫場的數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，沒有流場的溫場由于不能形成驟冷區(qū)域，并且無法對硅熔體中心區(qū)域形成有效的保護(hù)。因此，是不足以滿足拉晶需要的。同時，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的均勻性，從而也決定了單晶硅生長的好壞與成敗。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短，導(dǎo)流筒的大小與長

2、短對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配置，并進(jìn)行了直拉單晶硅全過程的模擬。
　　通過對整體單晶爐拉晶全過程的數(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，在導(dǎo)流筒外圍的氣體熱對流變得不明顯了，也就是說，氣體熱對流對坩堝表面硅熔體的影響變小了。在單晶硅生長的放肩階段，

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。同時在晶硅下部環(huán)形區(qū)域形成了近似的溫度場。處于等徑生長中的單晶硅晶棒，已經(jīng)可以明顯看出在不同的生長部位，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。最后的收尾過程中，單晶爐熱場的下方依然處于穩(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溫度梯度，符合了實(shí)際的生產(chǎn)狀態(tài)。
　　經(jīng)過模擬，所設(shè)計(jì)出的單晶爐已具備