导读:本文包含了直拉法论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:生长,晶体,单晶硅,拉法,数值,格子,无味。
直拉法论文文献综述
冯雪亮[1]（2018）在《直拉法硅单晶生长固液相变模型与数值仿真研究》一文中研究指出硅单晶作为半导体行业基础材料,对集成电路技术和光伏发电产业的发展起着非常重要的作用。随着大规模集成电路的发展,对硅单晶有了更高的要求,具体表现为高纯度、高均匀性、低缺陷和大尺寸四个方面。直拉法是生长硅单晶的主要方法,直拉法生长硅单晶的实质是多晶硅熔体在特定环境下转化为固体硅单晶的固液相变过程。该相变过程伴随着流动传热现象,且相变界面的形态会影响硅单晶的位错密度大小和剖面上电阻率的均匀性,对晶体品质产生较大的影响。因此,研究直拉法硅单晶生长中的固液相变过程,对了解相变过程中的物理现象,改善晶体生长工艺参数,提高晶体品质都具有非常重要的理论意义和实际价值。本文提出了一种融合浸入边界法和格子Boltzmann法的二维轴对称模型,用于研究直拉法晶体生长中的固液相变问题。将相变界面视为浸入边界,用拉格朗日节点显式追踪相变界面位置;用格子Boltzmann方法求解熔体中的流场与温度场;用有限差分法求解晶体中温度分布。在上述理论及方法的基础上,研究基于浸入边界-格子Boltzmann方法的动态相变界面晶体生长过程,得到了不同晶体生长控制参数作用下的流场、温度场以及相变界面形态。最后,引入相变界面位置与自由表面位置偏差的标准差和均值来衡量相变界面的平坦度,得到了平坦相变界面对应的工艺参数调整方法。仿真实验结果表明,相变过程与晶体提拉速度、晶体旋转参数和坩埚旋转参数密切相关,适当地增大晶体提拉速度,能有效地改善相变界面严重凸向熔体的问题,在只有晶体旋转作用时,相变界面凸向熔体的情况能够得到抑制,但相变界面波动较大,在晶体旋转和坩埚旋转共同作用时,通过调节晶体和坩埚的旋转速度比值,可以获得较好的相变界面形态,并发现平坦相变界面形状下晶体旋转参数和坩埚旋转参数满足一定的函数关系。上述研究结果为晶体生长工艺参数的调整提供了理论依据和实验途径。(本文来源于《西安理工大学》期刊2018-06-30）
年夫雪[2]（2017）在《单晶硅直拉法生长工艺的数值模拟》一文中研究指出超大规模、超高速集成电路的迅速发展对硅单晶材料提出了愈来愈严格的要求,“大尺寸、高质量”成为目前硅单晶材料的发展趋势。半个多世纪以来,直拉法作为最常用的晶体生长方法,其显着优势是可以生产出高质量、大尺寸的半导体级或太阳能级单晶硅片,在制备单晶硅过程中被广泛使用。随着半导体集成电路及光伏产业等的飞速发展,对单晶硅材料的制备成本、质量控制等提出了越来越严格的要求,导致设备、热场及工艺技术等的研发周期长、成本高。计算机数值模拟仿真技术作为一种重要的研究手段也越来越多的应用于直拉法制备硅单晶的研发过程,大大缩短了研发周期并降低了研发成本。利用计算机模拟仿真技术开展直拉法单晶生长研究对进一步降低单晶硅制造成本、提高单晶硅质量及半导体集成电路器件性能与寿命具有重要意义。本文采用有限元软件FEMAG-CZ对直径18英寸与12英寸直拉单晶硅生长过程进行了一系列数值模拟仿真实验研究,目的在于通过数值模拟仿真技术分析直拉单晶硅生长工艺过程,进一步优化大尺寸直拉单晶硅长晶工艺以提高其质量。数值模拟仿真计算过程以实际炉体结构为依据,充分考虑了热场所有主要几何结构、各种传热、传质现象,并与实际生产工艺过程相结合,可以精确预测整个生长炉内的全局温度分布、固液界面的形状、熔体/气流的流动,并能对晶体生长过程的各种杂质及掺杂元素、晶体生长过程的热应力、晶体生长点缺陷等进行计算与分析。首先,使用FEMAG-CZ叁维数值模拟仿真技术,对适用于生长18英寸直拉单晶硅的40英寸热场在水平磁场下的生长工艺进行叁维模拟仿真计算。数值模拟计算结果表明:由于外加水平磁场的引入,熔体的流动呈现完全的叁维、非对称特点,从而导致熔体内的温度场、氧杂质的分布呈现明显的叁维非对称特性;水平磁场强烈影响固/液生长界面下熔体的流动特性,从而显着影响熔体的固/液生长界面形状及氧杂质传输过程。其次,利用叁维模拟仿真技术深入研究了水平磁场下拉晶速度、晶体转速与坩埚转速对单晶生长的影响。研究结果表明:增大拉速,熔体中坩埚侧壁处高温区面积减小,固液界面下方低温区增大,固液界面由下凹向熔体逐渐变得上凸向晶体,同时固液界面处的V/G增大,而坩埚中的熔体流动趋势一致,随着拉速的增大并未出现明显的变化;增大晶体转速(坩埚转速),固液界面下方低温区面积减小,温度梯度增大,固液界面由下凹向熔体逐渐变得上凸向晶体,同时固液界面处的V/G未出现明显变化。最后,利用计算机模拟仿真技术对12英寸半导体直拉单晶硅生长过程的传热及点缺陷进行了动态模拟仿真计算。研究结果表明:生长速度较大时,晶体内部主要以空穴性点缺陷为主;当生长速度逐步降低,晶体内部空穴性缺陷区域逐渐缩小;当单晶生长拉速足够大或足够小时,可分别生长出完全为空穴型缺陷或自间隙型缺陷的硅单晶。通过合适的拉速控制及V/G理论,使用点缺陷动态模拟仿真计算可为生长特定点缺陷分布甚至无点缺陷硅单晶工艺提供有效依据。(本文来源于《上海大学》期刊2017-03-01）
黄伟超,刘丁,焦尚彬,张妮[3]（2015）在《直拉法晶体生长过程非稳态流体热流耦合》一文中研究指出为了改善复杂对流形态下的晶体生长品质,提出了一种改进的格子Boltzmann方法研究非稳态熔体流动和传热的耦合性质.该方法基于不可压缩轴对称D2Q9模型,构建了包含旋转惯性力和热浮力等外力项的演化关系,实现了对轴对称旋转流体的速度、温度和旋转角速度的计算与分析.结果表明,非稳态熔体中的流、热耦合性质与格拉斯霍夫数和雷诺数的相互作用有关;通过调节高雷诺数,可有效抑制熔体中的自然对流,改善温度分布,有助于提高单晶的品质.数值计算结果与实际硅单晶生长试验均证明了所提方法的正确性及有效性.(本文来源于《物理学报》期刊2015年20期）
王玉臣[4]（2015）在《直拉法单晶硅生长的数值模拟和控制参数优化》一文中研究指出采用有限体积元法软件Crys VUn对直拉法生长直径210 mm的硅单晶热场进行了模拟。后继加热器提高了晶体生长界面中心高度,对熔体温度梯度基本没有影响;热屏能改善晶体生长界面形状,使界面更加平滑,降低界面中心高度,并能降低熔体纵向温度梯度,得到更好的温度分布。(本文来源于《电子工业专用设备》期刊2015年07期）
乔朝晖[5]（2015）在《无味卡尔曼滤波在直拉法单晶硅直径控制中的应用研究》一文中研究指出无味变换(Unscented Transformation, UT)是一种为了解决系统非线性问题而提出的,利用统计学原理来对过程的后验概率分布状态进行精确估计的算法。结合卡尔曼滤波技术形成的无味卡尔曼滤波技术(Unscented Kalman Filtering, UKF)可以广泛应用于非线性系统的信号处理、状态估计、滤波等领域,并且有非常好的表现。本文的研究对象是一个复杂的切克劳斯基法单晶硅生产过程,主要研究内容是提高单晶硅直径控制的精度。在控制工程中,状态反馈控制的性能优于输出反馈控制。对于具有高度非线性的受控对象,当其状态量具有较强的随机特性时,基于无味变换(Unscented Transformation, UT)的卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filtering, UKF)比传统的扩展卡尔曼滤波具有更好的状态估计性能。本文将无味卡尔曼滤波技术应用于直拉法单晶生产过程(Czochralski process)中固液汽叁相交界处表面张力层的高度估计,此状态用于反馈控制可显着提高晶体直径的控制精度,由此推算出的单晶硅棒生长速度对热场温度的调整也能起到指导作用。然而单晶硅结晶过程的动态模型中各个状态量与晶体直径之间的非线性关系复杂,晶体直径的测量噪声幅度也比较大,通过本文设计并实现的UKF解决了这些问题。本文最后一章的研究结果表明,UKF比EKF更加适用于非线性系统的信号处理、状态估计、滤波等。本文同样介绍了几种不同的无味卡尔曼滤波衍生形式,并且通过比较具体实验中不同形式卡尔曼滤波器的状态估计效果,展示了不同σ点集的选取规则与对滤波器性能的影响。(本文来源于《兰州大学》期刊2015-05-01）
弋英民,张潼,刘丹[6]（2014）在《直拉法硅晶体生长中单晶炉坩埚内熔体的数值模拟》一文中研究指出硅晶体生长过程的模拟主要采用专用仿真软件或通用编程软件。目前针对专用仿真软件授权费用高、通用编程软件编程难度大且需要较高的编程技巧和理论水平这一缺陷,本文研究使用通用流体仿真软件Fluent模拟了单晶炉坩埚内熔体的流场和热场,并用Wheeler标准问题检验仿真结果。仿真结果表明,Fluent所得结果通过了Wheeler标准问题的验证,说明采用Fluent作为单晶炉模拟软件,对大尺寸硅单晶炉晶体生长过程中坩埚内硅熔体的多场问题进行数值仿真,为实际硅单晶生长热场设计及优化提供了依据。(本文来源于《西安理工大学学报》期刊2014年04期）
秦朗[7]（2014）在《半导体级直拉法的工艺控制》一文中研究指出进入21世纪以来,随着新兴产业的科技创新,半导体行业得到了空前的发展。半导体产业发展迅猛,尤其近几年,国家大力发展半导体产业,缩短该行业与世界先进水平的差距。目前虽然有许多新兴材料来替代硅材料,但未来几年可以预见,硅材料由于其成熟的技术品质和稳定的物理化学性质,将会在相当长的一段时间里是主流材料。硅单晶作为主要材料,应用的领域也是相当广泛的。硅单晶是由多晶硅原料经过物理变化,让硅原子按照人为设定的方向进行生长,最终形成的。一般会采用直拉法进行制备。晶圆的直径越大,集成电路制造的成本将会越低,因此要求作为材料的硅单晶的直径也要相应的增大。这里面就涉及到了一系列问题。这篇论文主要讨论的是通过对热场的设计,工艺的过程控制,减少位错的产生,以及通过化学腐蚀对位错进行检测的相关问题。(本文来源于《大连理工大学》期刊2014-05-01）
李洪秀[8]（2014）在《机器视觉在直拉法单晶生长系统中的应用研究》一文中研究指出单晶硅片随着太阳能晶体硅的普及在国内外市场上需求剧增,尤其大直径单晶体的需求量增长迅速。目前国内使用的红外间接测量直径技术不能测得晶体的准确直径从而导致晶体等径质量差,其达不到市场对大直径晶体的需求,所以紧迫要求硅单晶制备技术的提高。本文就是基于这种情况下,利用机器视觉技术进行单晶体直径的在线测量,实现硅单晶生成过程全程自动监控,减少人力干预,为全自动晶体控制设备提供高精度的实际直径数据,该系统满足了国内半导体工业市场对单晶体的快速需求。本文基于机器视觉技术设计,在VisualC++6.0的环境下,应用OpenCV库进行软件开发,经CCD摄像头捕获单晶生长图像,再经由图像采集卡进行模拟信号和数字信号之间的转换,实时的传送给计算机,通过灰度化、灰度图像亮度调节及中值滤波对图像进行预处理,采用边缘检测与垂直投影相结合的定位方法精确获取单晶体的边缘位置,通过编制算法实现等径阶段的非完整圆直径测量,从而为整个拉晶过程的全自动控制提供精确的硅单晶直径值。本文为五章,第一章为绪论,主要讲述课题背景、单晶炉发展状况、机器视觉检测的研究现状和优势以及论文的主要工作。第二章为直拉单晶直径测量系统的硬件设计。主要介绍了本系统的硬件结构,CCD摄像机、镜头及图像采集卡的选择。第叁章为图像的分析与直径计算。主要分析了本系统图像数据获取所采用的方法,并依据单晶硅棒生长图像的特点分析了本系统图像处理所使用的方法,提出了一种基于垂直投影和边缘检测相结合的定位方法,完成了单晶硅棒直径的测量。第四章为直拉单晶直径测量系统的软件设计。主要介绍了本系统应用的软件开发平台VisualC++6.0和计算机视觉库OpenCV,说明了整个系统各个软件模块的具体设计并对整个系统进行了分析。第五章为总结与展望。对本文所做的工作进行了总结,并提出了进一步完善系统的措施。(本文来源于《西安工业大学》期刊2014-04-20）
罗晓斌,张波,辛玉龙[9]（2014）在《直拉法硅单晶中石英坩埚析晶问题的探讨》一文中研究指出直拉法硅单晶生长过程中,由于杂质的带入常会导致石英坩埚发生析晶现象,严重影响单晶硅棒的拉制。为了分析该现象,本文借助于石英析晶的机理,探讨了石英坩埚发生析晶现象的具体原因与应对措施。影响直拉法石英坩埚发生析晶的因素包括操作规范、坩埚质量及外界因素等。(本文来源于《河南科技》期刊2014年04期）
董建明,张波,刘进,赵科巍,罗晓斌[10]（2013）在《直拉法硅单晶生长中断棱与掉苞问题的探讨》一文中研究指出在直拉法硅单晶生长过程中,由于位错的产生经常会导致硅棒发生断棱与掉苞现象,严重影响了晶体硅和器件的性能,降低了硅太阳能电池的光电转换效率。为了分析该现象,借助于位错形成的理论,探讨了Φ203mm(100)硅棒发生断棱与掉苞的具体原因及应对措施。影响直拉法单晶硅棒发生断棱与掉苞的因素包括:熔体中过多的杂质,热场、机械传动装置及炉体的不稳定等。(本文来源于《材料导报》期刊2013年S1期）
直拉法论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
超大规模、超高速集成电路的迅速发展对硅单晶材料提出了愈来愈严格的要求,“大尺寸、高质量”成为目前硅单晶材料的发展趋势。半个多世纪以来,直拉法作为最常用的晶体生长方法,其显着优势是可以生产出高质量、大尺寸的半导体级或太阳能级单晶硅片,在制备单晶硅过程中被广泛使用。随着半导体集成电路及光伏产业等的飞速发展,对单晶硅材料的制备成本、质量控制等提出了越来越严格的要求,导致设备、热场及工艺技术等的研发周期长、成本高。计算机数值模拟仿真技术作为一种重要的研究手段也越来越多的应用于直拉法制备硅单晶的研发过程,大大缩短了研发周期并降低了研发成本。利用计算机模拟仿真技术开展直拉法单晶生长研究对进一步降低单晶硅制造成本、提高单晶硅质量及半导体集成电路器件性能与寿命具有重要意义。本文采用有限元软件FEMAG-CZ对直径18英寸与12英寸直拉单晶硅生长过程进行了一系列数值模拟仿真实验研究,目的在于通过数值模拟仿真技术分析直拉单晶硅生长工艺过程,进一步优化大尺寸直拉单晶硅长晶工艺以提高其质量。数值模拟仿真计算过程以实际炉体结构为依据,充分考虑了热场所有主要几何结构、各种传热、传质现象,并与实际生产工艺过程相结合,可以精确预测整个生长炉内的全局温度分布、固液界面的形状、熔体/气流的流动,并能对晶体生长过程的各种杂质及掺杂元素、晶体生长过程的热应力、晶体生长点缺陷等进行计算与分析。首先,使用FEMAG-CZ叁维数值模拟仿真技术,对适用于生长18英寸直拉单晶硅的40英寸热场在水平磁场下的生长工艺进行叁维模拟仿真计算。数值模拟计算结果表明:由于外加水平磁场的引入,熔体的流动呈现完全的叁维、非对称特点,从而导致熔体内的温度场、氧杂质的分布呈现明显的叁维非对称特性;水平磁场强烈影响固/液生长界面下熔体的流动特性,从而显着影响熔体的固/液生长界面形状及氧杂质传输过程。其次,利用叁维模拟仿真技术深入研究了水平磁场下拉晶速度、晶体转速与坩埚转速对单晶生长的影响。研究结果表明:增大拉速,熔体中坩埚侧壁处高温区面积减小,固液界面下方低温区增大,固液界面由下凹向熔体逐渐变得上凸向晶体,同时固液界面处的V/G增大,而坩埚中的熔体流动趋势一致,随着拉速的增大并未出现明显的变化;增大晶体转速(坩埚转速),固液界面下方低温区面积减小,温度梯度增大,固液界面由下凹向熔体逐渐变得上凸向晶体,同时固液界面处的V/G未出现明显变化。最后,利用计算机模拟仿真技术对12英寸半导体直拉单晶硅生长过程的传热及点缺陷进行了动态模拟仿真计算。研究结果表明:生长速度较大时,晶体内部主要以空穴性点缺陷为主;当生长速度逐步降低,晶体内部空穴性缺陷区域逐渐缩小;当单晶生长拉速足够大或足够小时,可分别生长出完全为空穴型缺陷或自间隙型缺陷的硅单晶。通过合适的拉速控制及V/G理论,使用点缺陷动态模拟仿真计算可为生长特定点缺陷分布甚至无点缺陷硅单晶工艺提供有效依据。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
直拉法论文参考文献
[1].冯雪亮.直拉法硅单晶生长固液相变模型与数值仿真研究[D].西安理工大学.2018
[2].年夫雪.单晶硅直拉法生长工艺的数值模拟[D].上海大学.2017
[3].黄伟超,刘丁,焦尚彬,张妮.直拉法晶体生长过程非稳态流体热流耦合[J].物理学报.2015
[4].王玉臣.直拉法单晶硅生长的数值模拟和控制参数优化[J].电子工业专用设备.2015
[5].乔朝晖.无味卡尔曼滤波在直拉法单晶硅直径控制中的应用研究[D].兰州大学.2015
[6].弋英民,张潼,刘丹.直拉法硅晶体生长中单晶炉坩埚内熔体的数值模拟[J].西安理工大学学报.2014
[7].秦朗.半导体级直拉法的工艺控制[D].大连理工大学.2014
[8].李洪秀.机器视觉在直拉法单晶生长系统中的应用研究[D].西安工业大学.2014
[9].罗晓斌,张波,辛玉龙.直拉法硅单晶中石英坩埚析晶问题的探讨[J].河南科技.2014
[10].董建明,张波,刘进,赵科巍,罗晓斌.直拉法硅单晶生长中断棱与掉苞问题的探讨[J].材料导报.2013
论文知识图
