上海微系統(tǒng)所在300mm大硅片晶體生長的數(shù)值模擬研究中獲進(jìn)展
300mm大硅片是集成電路制造不可或缺的基礎(chǔ)材料,對集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著關(guān)鍵支撐作用。針對集成電路制造行業(yè)對低氧高阻、近零缺陷等硅片產(chǎn)品的迫切需求,亟需解決大直徑、高質(zhì)量硅單晶晶體生長技術(shù)中的氧雜質(zhì)輸運(yùn)、晶體缺陷調(diào)控等基礎(chǔ)科學(xué)問題,進(jìn)而開發(fā)大直徑單晶晶體生長技術(shù),實(shí)現(xiàn)特定的晶體雜質(zhì)、缺陷的人工調(diào)控,滿足射頻、存儲(chǔ)等領(lǐng)域的應(yīng)用需求。
近日,中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)所研究員魏星團(tuán)隊(duì)在300mm晶體生長的數(shù)值模擬研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)了耦合橫向磁場的三維晶體生長傳熱傳質(zhì)模型,并首次揭示了晶體感應(yīng)電流對硅熔體內(nèi)對流和傳熱傳質(zhì)的影響機(jī)制。相關(guān)研究成果以Effects of induced current in crystal on melt flow and melt-crystal interface during industrial 300 mm Czochralski silicon crystal growth with transverse magnetic field為題,發(fā)表在《晶體生長與設(shè)計(jì)》(Crystal growth & design)上。 本工作通過對比三組仿真結(jié)果,系統(tǒng)分析了晶體電導(dǎo)率、磁場強(qiáng)度、晶轉(zhuǎn)速率這三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對晶體內(nèi)感應(yīng)電流的影響,進(jìn)而分析了其對熔體對流、溫度分布和界面形狀的影響。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),模型準(zhǔn)確性得以驗(yàn)證。同時(shí),研究預(yù)測了建模所需的合理的晶體電導(dǎo)率。研究表明,當(dāng)晶體中感應(yīng)電流增加時(shí),界面下強(qiáng)制對流的驅(qū)動(dòng)力逐漸從離心力轉(zhuǎn)變?yōu)槁鍌惼澚,并改變?qiáng)制對流的旋轉(zhuǎn)方向,從而影響固液界面形狀。該研究彌補(bǔ)了傳統(tǒng)模型的忽略晶體感應(yīng)電流的不足,揭示了晶轉(zhuǎn)引起的感應(yīng)電流以及關(guān)鍵工藝參數(shù)對傳熱傳質(zhì)、固液界面等的影響,提高了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性,為近零缺陷硅片產(chǎn)品晶體生長技術(shù)的優(yōu)化提供了理論支撐。 ![]() 圖1.模型示意圖 ![]() 圖2.(a)晶體感應(yīng)電流;(b)強(qiáng)制對流驅(qū)動(dòng)力示意圖以及熔體自由液面溫場、流場分布圖 論文鏈接:https://doi.org/10.1021/acs.cgd.3c00227 |
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phisfor 2023-06-22 18:32上海微系統(tǒng)所在300mm大硅片晶體生長的數(shù)值模擬研究中獲進(jìn)展
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zora_narener 2023-06-22 22:04好厲害
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譚健 2023-06-23 09:25300mm大硅片晶
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譚健 2023-06-23 09:27上海微系統(tǒng)所在300mm大硅片晶體生長的數(shù)值模擬研究中獲進(jìn)展
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