1005胡凡勳-中央大学机械系-国立中央大学.PPT

國立中央大學機械工程學系博士班 專 題 討 論 簡 報 報告人 : 胡凡勳 報告題目 熱遮罩外型對柴式生長矽晶棒中熱流及缺陷分佈影響之數值模擬 簡報大綱 一.簡介 二.文獻回顧 三.數值模型 四.模擬結果 五.結論 一.簡介 柴式長晶法生長晶體中會出現差排及微缺陷 微缺陷的成因:單晶中的點缺陷達到過飽和濃度 點缺陷的分類:vacancy point defects (V-type) self-interstitial point defects (I-type) V-type 與 I-type 點缺陷交界處會形成:Oxidation-Induced Stacking-Fault ring(OISF-ring) 常見改善缺陷的方式:磁控法及增設熱遮罩 點缺陷型態示意圖 二.文獻回顧 1. 1982 年 Voronkov 提出拉速與固液介面溫度梯度與缺陷分佈的關係，也就是Vc/G理論。此理論是最早開始針對晶棒內的點缺陷分佈情形與晶棒生長時的環境與操作關係的研究。 二.文獻回顧(續) 2. 2001年 Brown等人提出近乎零缺陷的區域之Vc/G值K0free會介於K0max及KΔ=0之間。其中:K0max表示V-type點缺陷濃度殘留最大值出現時的Vc/G區間KΔ=0表示OISF-ring出現的Vc/G值 二.文獻回顧(續) 3. 2001 年 Dornberger 等人也對Vc/G理論加以研究，他們認為零缺陷區域的Vc/G值是介於1.21×10-3到1.47×10-3 cm2/min K之間，而OISF-ring則是出現在Vc/G值等於1.47×10-3cm2/min K時 二.文獻回顧(續) 4. 1995 年 Ammon 等人研究長晶爐中裝設熱遮罩對爐體內的溫場、晶棒溫度梯度及缺陷分佈情形之影響。由此可知以磁控法(MCZ)來控制爐體溫場要比裝設熱遮罩的方式來的昂貴。 二.文獻回顧(續) 5. 1999 年 Dornberger等人 的熱遮罩專利 及 1995年 Ikezawa等人 的熱遮罩專利 是常見的熱遮罩設計基礎模型。 三.數值模型 Physical model: 三.數值模型(續) Basic Assumptions of the System a).The heat transfer process for an axisymmetric system done in a quasi-steady state condition. b).The fluid field is a two-dimensional incompressible Newtonian flow. c).An efficient heat transfer coefficient Keff is used to simplify the conditions of silicon melt flow in the melting crucible. 三.數值模型(續) Fluid Governing EquationsContinuity equation: (1) Momentum equations: (2)  (3) 三.數值模型(續) Boundary conditions of fluida).The inlet gas flow velocity of the furnace is Vin=0.202 m/s.b).The outlet gas pressure of the furnace is at a constant atmosphere pressure.c).The solid surfaces of the furnace have no-slip boundary conditions. 三.數值模型(續) Equations Governing Temperature DistributionFor the solid components of system (4)For t