直拉硅单晶生长cusp磁场的研究

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1、浙江理工大学硕士学位论文直拉硅单晶生长Cusp磁场的研究姓名：沈晓斐申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：姚奎鸿20051201漩鹾理王大学硕士学侥论文接要随着硅荦晶直径韵增大和搿萁质量要求的提高，磁场拉晶已经成为生长大真径硅单晶的鸯教手段。实践证明磁场拉晶能较好她控制鑫体中的氧含量和微缺陷，其中尖磁场{Cusp磁场)是最理想的磁场。有效地利明c抛p磁场硅晶体生长技术，必需解决两个闯题：1)在坩埚区域内获得适合于控制熔体流动的磁场强度和分布；2)9产业界照够接受的、尽可熊{氐的自℃耗建立所需强度的磁场。为此，本文提出了真控硅单晶生长Cusp磁场的研究

2、和设计。本文从Cusp磁场结构着手，结合电磁场基本原理及实际单晶炉特征，采用积分洼及炉体立体空闯网格化等手段，设计和编写]'Cusp磁场摸拟程序，实现YCuspl／醴场空简任意点磁场强度的计算。与有限元(Ansys)法相比，该模拟程序可根据实际要求修改各参数而无需再次建模，并能方便、直观、快速地模拟出磁场强度分辑、磁力线、坩锅大小与位鬟。运用该模拟软件，通过调整t下线圈位嚣、上下线圈电流比例及上下线豳径向与纵向线圈匝数等参数，研9ZYCuspT鞋场结构组成中备参数对磁场分布的影响规律。在掌握这些规律的基础I，对生长8英寸硅荜晶生长炉的磁场做了进一步探讨

3、，研究其坩埚壁与坩埚底部的磁场分布情况，模拟得到较优的Cusp磁场。吝优化条件下，采精普通铜导线。生长．区域附近径向磁场强度达到350N骺，纵舄磁场强度达N1200高斯，功耗为s4。球w。该优化磁场既满足晶体生长对磁场强度的要求，叉满足工业生产中较低功耗的要求；届时，对趱导材料的磁场分布进行了模拟。结果表明，磁场尺寸相同时，其磁场强度是采用普通导线的25倍。最看，运用有隈元法对模拟得到的优化参数进行了验证，结采表明积分法与有限元方法计箨的结果基本一致。本文设钳和编写TCusp磁场模拟程序，讨论YCasp磁场结梅缀合与其磁场分布的问题，得到了较优化的cl

4、lsn磁场设置参数。经验证该模拟程序具有较高的刘算精度，模拟得到的数据其有较高的可信度。因此，该模拟程序和模拟褥到的忧化参数d丁指导大直径单晶炉Cusp磁场的设计和制造。关键词：硅革品、MCZ(磁场直拉法)、Cusp磁场、模拟、有限元分析浙江理i：火学硕士学债论文TheoreticstudyofCusp-shapedmagneticfieldsforCZSilicon-pullingtechnologyAbstractAsthediametersofCZ(Czochralski)siliconsinglecrystalincreasedrapidlyd

5、uringthepastdecades，magneticCzochralski(MCZ)silicongrowthtechnologyisrecognizedasthebestwaytogrowlargerandbettersiliconsinglecrystal．Previousresearcheshaveprovedthatmagneticfieldscallbeappliedtocontroloxygenconcentrationandmicrodefect，andtheCusp-shapedmagneticfields(Cusp)isthebe

6、stmagneticfields，TomakeuseoftheCusp-shapedmagneticfieldstechnologymoleeffectively，thefollowingtwoproblemsmustbesolved：1)toobtainsuitablemagneticintensityanddistributionforcontrollingthesiliconmeltflowinthecrucible；2)toobtaintherequiredmagneticfieldintensitywithlowerpowerconsumpt

7、ion．Therefore，ThisarticleputforwardthedesignofCusp-shapedmagneticfieldsforlargediametersilicongrowth．CommencedonthestructureoftheCusp—shapedmagneticfields，combinedtothebasictheoryofmagneticfieldsandthecharacteristicofthefurnace，wedesignedandcompiledaCusp—shapedmagneticfieldssimu

8、lationsoftwarebytheintegralmethod．Comparedtothe