Моделирование МГД-воздействия на течение расплава кремния в процессе Чохральского
https://doi.org/10.17073/1609-3577j.met202310.603
Аннотация
Рассмотрено применение вращающегося магнитного поля (ВМП) в технологии выращивания кристаллов полупроводников из расплава методом Чохральского, в том числе использование для верификации результатов данной работы известных данных физического моделирования течений электропроводящего раствора KOH в цилиндрическом тигле в ВМП. Изучена математическая модель гидродинамических процессов применительно к выращиванию монокристаллов кремния диаметром 100 мм на установке Редмет-30, оснащенной ВМП-магнитом. Приведены результаты теста расчетного профиля азимутальной скорости с данными измерений в растворе KOH. В виде диаграммы устойчивости обобщены результаты параметрических исследований устойчивости течений расплава в зависимости от частоты и значений индукции ВМП.
При поддержке: Работа выполнена по теме госзадания ИПМех РАН (№ 123021700045-7).
Об авторах
Н. А. Верезуб
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук
Россия
Россия
просп. Вернадского, д. 101, корп. 1, Москва, 119526
Верезуб Наталия Анатольевна — канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник
А. И. Простомолотов
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук
Россия
Россия
просп. Вернадского, д. 101, корп. 1, Москва, 119526
Простомолотов Анатолий Иванович — доктор техн. наук, доцент, ведущий научный сотрудник
Список литературы
1. Шашков Ю.М. Методы выращивания монокристаллов и пленок материалов твердотельной электроники. В кн.: Итоги науки и техники. Электроника. М.: ВИНИТИ; 1988. Т. 18. С. 184—216.
2. Архипова Л.В., Кескюла В.Ф., Кильк А.О. Экспериментальное определение скорости вращения расплава во вращающемся магнитном поле. В кн.: Труды Таллинского политехнического института. Таллин: ТПИ; 1983. № 655. С. 18—25.
3. Горбачев Л.П., Никитин Н.В., Устинов А.Л. О МГД-вращении электропроводной жидкости в цилиндрическом сосуде конечных размеров. Магнитная гидродинамика. 1974; (4): 32—42.
4. Зибольд А.Ф., Капуста А.Б., Кескюла В.Ф., Петров Г.Н., Ремизов О.А. Гидродинамические явления, возникающие при выращивании монокристаллов по методу Чохральского во вращающемся магнитном поле. Магнитная гидродинамика. 1986; (2): 100—104.
5. Капуста А.Б. Одна простая энергетическая оценка устойчивости течений, возбуждаемых вращающимся магнитным полем. Магнитная гидродинамика. 1984; (1): 63—65.
6. Капуста А.Б., Зибольд А.Ф. Стационарная неустойчивость осесимметричного течения, возбуждаемого высокочастотным вращающемся магнитным полем. Магнитная гидродинамика. 1983; (1): 77—81.
7. Капуста А.Б., Шамота В.П. Вращательное течение проводящей жидкости в переменном электромагнитном поле. Магнитная гидродинамика. 1991; (4): 116—119.
8. Бояревич А.В., Горбунов Л.А., Люмкис Е.Д. Физическое и численное моделирование влияния вертикального магнитного поля на вынужденную конвекцию в процессах выращивания монокристаллов методом Чохральского. Магнитная гидродинамика. 1983; (2): 81—87.
9. Abricka M., Krumins J., Gelfgat Yu. Numerical simulation of MHD rotator action on hydrodynamics and heat transfer in single crystal growth processes. Journal of Crystal Growth. 1997; 180(3–4): 388—400.
10. Gelfgat Yu.M., Abriska M., Krumins J. Influence of alternating magnetic field on the hydrodynamics and heat/mass transfer in the processes of bulk single crystal growth. In: Ginkin V.P. (ed.). Proc. of 4th Int. conf. ICSC-2001. Obninsk, Russia, September 24–28, 2001. Obninsk: IPhPE; 2001. P. 68—79.
11. Barz R.U., Gerbeth G., Wunderwald U. Buhrig E., Gelfgat Y.M. Modelling of the isotermal melt flow due to rotating magnetic fields in crystal growth. Journal of Crystal Growth. 1997; 180: 410—421.
12. Virbus J., Wetzel Th., Muiznieks A., Hanna B., Dornberger E., Tomzig E., Mühlbauer A., von Ammon W. Numerical investigation of silicon melt flow in large diameter CZ-crystal growth under the influence of steady and dynamic magnetic fields. Journal of Crystal Growth. 2001; 230(1–2): 92—99.
13. Гончаров А.Л., Девдариани М.Т., Простомолотов А.И., Фрязинов И.В. Аппроксимация и численный метод решения трехмерных уравнений Навье—Стокса на ортогональных сетках. Математическое моделирование. 1991; 3(5): 89—109.
14. Пат. РФ № 2022067. Качалов Р.М., Пелевин О.В., Рубинраут А.М., Бочкарев Э.П. Способ получения кристаллического полупроводникового материала и устройство для его осуществления. Заявл. 29.01.1991; опубл.: 30.10.1994.
15. Kakimoto K. Effects of rotating magnetic fields on temperature and oxygen distributions in silicon melt. Journal of Crystal Growth. 2002; 237–239: 1785—1790. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(01)02341-7
16. Kartavykh A.V., Kopeliovich E.S., Milvidskii M.G., Rakov V.V., Yurova E.S. Formation of inhomogeneous impurity distribution in germanium single crystals grown under conditions of microgravity. Crystallography Reports. 1997; 42(4): 755—761.
Рецензия
Для цитирования:
Верезуб Н.А., Простомолотов А.И. Моделирование МГД-воздействия на течение расплава кремния в процессе Чохральского. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2024;27(2):132-139. https://doi.org/10.17073/1609-3577j.met202310.603
For citation:
Verezub N.A., Prostomolotov A.I. Simulation of MHD-influence on silicon melt flow in Czochralski process. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2024;27(2):132-139. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577j.met202310.603
Просмотров:
227
Послать статью по эл. почте 