【正文】 22。還有這大學(xué)幾年陪著我的同學(xué)和老師們，是你們讓我的大學(xué)生活豐富多彩，在這其樂融融的學(xué)習(xí)氛圍中，不僅讓我們的知識得到了提高還讓我們之間的情誼得到了升華。A 半導(dǎo)體物理與器件[M].北京：電子工業(yè)出版社，20052[5] 黃有志，[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20097[6] [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20092[7] [D].中國優(yōu)秀碩士論全文數(shù)據(jù)庫，2009[8] M Hourai Nature and generation of rrownin defects in CZ silicon crystals 1998[9] [J].半導(dǎo)體技術(shù)，20023 [10] Feodorov Physical modeling of the meltfow during largediametersilicon single crystal growth 20037[11] 蔣榮華，[J].半導(dǎo)體情報，20016致 謝本文是在我的指導(dǎo)老師朱貴新老師的幫助下完成的，老師淵博的課程知識讓我受益匪淺，耳目一新。參考文獻[1] 龍柏但是不能過大單晶即能良好生長，又不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷和產(chǎn)生晶變，應(yīng)盡量使溫度梯度變化平滑，不產(chǎn)生溫度突變，不使單晶生長受到較大的熱沖擊。改進了氬氣流場，促進了SiO的會發(fā)，使單晶硅中含氧量有所下降。3）通過設(shè)定拉速實現(xiàn)溫度的自動控制，拉速可隨時手動調(diào)節(jié)，也可按工藝要預(yù)先設(shè)定工藝，即按拉晶的長度設(shè)定拉速，控制系統(tǒng)根據(jù)某一時段內(nèi)實際平均拉晶和設(shè)定拉速的差來控制溫度，當(dāng)實際拉速大于設(shè)定拉速時，增大加熱功率，當(dāng)實拉速小于設(shè)定拉速時，降低加熱功率，差值的大小控制加熱功率的變化量。2）通過監(jiān)測保溫罩石墨內(nèi)筒的溫度，對溫度進行自動設(shè)定和調(diào)節(jié)，保溫罩石墨圓筒的亮度與加熱器的溫度有關(guān)，爐外的溫度傳感器將這個光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并給出一個讀數(shù)，這個讀數(shù)與設(shè)定的讀數(shù)相比較，來控制加熱功率。在操作上，溫度的控制一般有三種方式。直拉單晶爐熱場溫度控制系統(tǒng)一般以控制功率反饋與溫度反饋相結(jié)合，控制方式一般采用三相可空硅控制系統(tǒng)，%～%，調(diào)節(jié)精細。通過以上這個溫度控制和測試平臺，我們用各種控制算法來對直拉單晶爐熱場溫度進行控制，比較其控制性能。硅晶體產(chǎn)品的完整性與均勻性是晶體生長爐最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)，要求在長達3040個小時的成晶過程中確保晶體的無錯位生長，同時盡可能避免晶體的內(nèi)應(yīng)力與微缺陷；因此需要讓單晶硅按要求進行有規(guī)律地生長，這就要求有一個精確的、穩(wěn)定的熱場溫度控制晶體生長環(huán)境。直拉單晶爐熱場溫度控制系統(tǒng)包括熱場系統(tǒng)和電氣溫度控制系統(tǒng)。但是，不能過大，單晶即能良好生長，又不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷和產(chǎn)生晶變，應(yīng)盡量使溫度梯度變化平滑，不產(chǎn)生溫度突變，不使單晶生長受到較大的熱沖擊。坩堝里整個熔硅表面，由于熔硅的傳熱與單晶硅結(jié)晶放出結(jié)晶潛熱，還有晶體散熱三個因素影響，單晶最初生長可以近似認為熔硅便面徑向溫度梯度大于零，單晶生長到中部時，可近似地認為熔硅表面徑向溫度梯度等于零，單晶硅生長到尾部時，熔硅表面的徑向溫度梯度由小于零到大于零，溫度梯度變化成倒人字形。單晶逐漸生長到尾部，平坦的生長界面逐漸凹向熔體，越接近單晶尾部，生長界面越凹。單晶硅最初等直徑生長時，生長界面凸向熔體，界面的經(jīng)向溫度梯度是正值，隨單晶不斷的增長，結(jié)晶界面由凸向熔體逐漸變平，界面的徑向溫度梯度逐漸趨近于零。熱場的徑向溫度梯度，包括晶體的徑向溫度梯度，熔體的徑向溫度梯度核生長界面的徑向溫度梯度。不好的熱場，不但根本生長不出單晶，即便生長出單晶，也容易發(fā)生晶變，變成多晶或有大量的結(jié)構(gòu)缺陷。單晶硅是在單晶爐熱場中進行生長的，熱場的優(yōu)劣對單晶硅的生長和質(zhì)量有很大影響。拉晶時，由于晶體生長放出結(jié)晶潛熱，影響溫度分布，熔體液面下降，使溫度分布發(fā)生變化，而晶體生長的表面積增加，散熱面積增加，溫度分布也發(fā)生變化，這樣溫度梯度不斷變化的熱場稱為動態(tài)熱場。靜態(tài)熱場指多晶硅熔化后，引晶時候的溫度分布狀況，由加熱器、保溫系統(tǒng)、坩堝位置及周圍環(huán)境決定。于是，仿照力學(xué)上的力場，電學(xué)上磁場的描述，稱這種熱力學(xué)上的溫度分布為“溫度場”，通常稱為“熱場”。在一定距離內(nèi)，某方向的溫度相差越大，單位距離內(nèi)溫度變化也越大，溫度梯度也越大。熱系統(tǒng)的大小、高矮、厚薄不同，溫度的變化不同，常用溫度梯度從數(shù)量上描述熱系統(tǒng)的溫度分布情況。 單晶爐常見的故障、產(chǎn)生原因及排除方法故障現(xiàn)象產(chǎn)生原因排除方法1真空抽不到指標(biāo)真空密封室密封不亮球閥處密封松動或損壞對真空室進行分段檢驗確定漏點，進行排除2調(diào)整球閥或更換密封圈2堝升不穩(wěn)絲桿螺母有污物，潤滑不良電磁閥離合器工作不良齒輪帶松動或齒合不良給定電位器接觸不良測速電機有問題清洗絲桿螺母，加潤滑油調(diào)整電磁離合器調(diào)整齒輪帶更換電位器檢查測速機刷頭更換電機3堝轉(zhuǎn)不穩(wěn)坩堝軸有卡滯現(xiàn)象楔形帶有松動測速機有問題清理波紋管中的雜物調(diào)整楔形帶張力檢查測速機刷頭或更換電機4籽晶軸升降不穩(wěn)，有抖動現(xiàn)象卷絲輪與牽引套連接松動鋼絲繩有毛刺或拆痕減速機潤滑不良點刷環(huán)接觸不良計算機控速輸出不穩(wěn)緊固更換軟軸鋼絲繩清洗潤滑清理、調(diào)整點刷環(huán)組件更換計算機5籽晶軸轉(zhuǎn)動不穩(wěn)測速電機有問題支撐軸工作不良檢查測速機電刷頭清洗潤滑軸承或更換軸承6飛車測速機電壓開路查電壓環(huán)及線路7偷轉(zhuǎn)12A8控制器零點偏正計算機控速有輸出調(diào)控制器零點將計算機控速輸出OP回零8不轉(zhuǎn)給定無輸出計算機有負信號輸出滑環(huán)開路檢查給定電源將計算機OP回零維修滑環(huán)組件9重錘左右擺動軟軸對中性差籽晶提拉部件動平衡差與限位桿干涉阻尼套松動或損壞調(diào)整對中調(diào)整配重使之達到平衡調(diào)整限位桿調(diào)整更換阻尼套10液面抖動兩抽氣口抽氣不均外界震動影響檢查清理抽氣管道排除外界震動的影響11等徑過程中出現(xiàn)晶體扭轉(zhuǎn)主機水平偏差過大液面溫度偏低，拉速過快調(diào)整主機水平加大溫校量12計長顯示不準(zhǔn)點刷環(huán)組件接觸不良計算機有問題清理、調(diào)整點刷環(huán)組件更換計算機第4章 單晶爐熱場的研究和技術(shù)改進直拉單晶爐熱系統(tǒng)由加熱器、保溫系統(tǒng)、支持機構(gòu)、托桿、托碗等組成，加熱器是熱系統(tǒng)的主體，用高純石墨制成。單晶爐加熱時間不長，溫升不高時，可以快速大量通水，待爐溫正常后在調(diào)整水壓。一般單晶爐搜裝有水壓繼電器，單晶爐不通水，加熱電源送不上。氣氛下熔硅或拉晶突然停電后，首先把所有的開關(guān)旋鈕放到零位，以后的處理辦法和在真空下相同。如果拉出了一段單晶，應(yīng)加溫把單晶熔化，重新引晶。在真空下熔硅或者拉晶時，首先關(guān)閉真空閥門，打開放氣閥（電磁閥會自動關(guān)閉，同時放氣），然后提起單晶，把所有開關(guān)、旋鈕轉(zhuǎn)到零位。處理掛邊和搭橋時注意及時降溫，防止熔硅溫度過高產(chǎn)生硅跳。同時，溫度過高，加快熔硅和石英坩堝