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原理编辑首先,把高纯度的多晶硅原料放入高纯石英坩埚,通过石墨加热器产生的高温将其熔化;然后,对熔化的硅液稍做降温,使之产生一定的过冷度,再用一根固定在籽晶轴上的硅单晶体(称作籽晶)插入熔体表面,待籽晶与熔体熔和后,慢慢向上拉籽晶,晶体便会在籽晶下端生长;接着,控制籽晶生长出一段长为100mm左右、直径为3~5mm的细颈,用于高温溶液对籽晶的强烈热冲击而产生的原子排列的位错,这个过程是引晶;随后,放大晶体直径到工艺要求的大小,一般为75~300mm,这个过程称为放肩;接着,突然提高拉速进行转肩操作,使肩部近似直角;然后,进入等径工艺,通过控制热场温度和晶体提升速度,生长出一定直径规格大小的单晶柱体;,待大部分硅溶液都已经完成结晶时,再将晶体逐渐缩小而形成一个尾形锥体,称为收尾工艺。这样一个单晶拉制过程基本完成,进行一定的保温冷却后可以取出。
生长Φ8“直拉硅单晶Φ8”热场研究及数值模拟\随着科学的飞速发展,出于提高生产率、降低成本的目的,器件厂家随着生产规模的扩大逐步要求增大硅片直径。硅单晶直径增大后,大熔硅体积、严重的热对流使单晶氧含量增大。晶体直径的增大也使结晶潜热的散发更加困难,结晶速率难以提高。为了解决这两个问题,本文在国产TDR-80单晶炉的基础上,对热场进行了局部改造,施加了新型加强复合式热屏。有限元法是一种能求得许多工程问题近似解的数值分析方法。由于拉单晶过程中投料量较大,炉体结构复杂、造价昂贵,所以拉晶实验成本太高。而采用有限元法数值模拟是一种优化单晶炉设计的重要工具。本文对采用矮加热器的复合式热场进行了数值模拟,得到了氩气流场分布图和热场温度分布图。对新型热屏和矮加热器对晶体生长的影响进行了系统的理论分析和实验验工作。结果表明,新型热屏不仅起到导流筒的作用,改进了氩气流场,使单晶氧含量下降;而且热屏解决了大直径单晶生长中结晶潜热难以散发的问题,大大提高了拉晶速率,降低了生产成本。