单晶炉勾形磁场的优化设计与分析.pdfVIP

维普资讯 第34卷 第2期 人 工 晶 体 学 报 Vo1．34 No．2 2005年4月 JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS April，2005 单晶炉勾形磁场的优化设计与分析 安 涛，高 勇，马剑平，李守智，李留臣 (西安理工大学，西安710048) 摘要：本文采用有限元法对勾形磁场的分布进行了模拟分析，结果表明磁场强度径向分量B 随径向距离r增大可 视为线性增大，并且在线圈中心面上下20mm靠近坩埚内壁的窄小区域内最强。通过对磁场强度的影响因素的分 析表明，磁场B 随电流增大呈线性增加，并随匝数增加呈非线性增大。最后依据模拟结果及其分析，取得了磁场 的设计参数。 关键词：有限元；勾形磁场；单晶炉；磁场强度 中图分类号：TP15 文献标识码：A 文章编号：1000-985X(2005)O2_0292_05 OptimalDesignandAnalysisofCuspMagneticField ofSingleCrystalFurnace AN Tao，GAO ng，MAJian-ping，LIShou—zhi，LILiu—chen (Xi’allUniversityofTechnology，Xi’afl710048，China) (Received8November2004) Abstract：Themagneticfielddistributionofcuspmagneticfieldinthesinglecrystalfurnacewasanalyzed andsimulatedbyusingthefiniteelementmethod．Theresultsshowthatthecomponentofmagneticfield， B ，inr．axesdirectionincreaseslinearlywith increaseofradialdistance，andthemaximalB islocated inanarrow areaabuttingonthewallofcrucible，whichis ±20ram distancefrom thecenterofcoil．The effectfactorsontheintensityofmagneticfieldwereanalyzed．Theresultsshow thatthevalueofB increaseslinearlywith increaseofcurrent，andnonlinearlywith increaseofturnsofcoil．Basedonthe resultsofsimulationandanalysis，thedesing praametersofthemangeticfieldwereextracted． Keywords：finiteelement；cuspmangeticfield；singlecrystalfurnace；magneticfielddensity 1 引 言 随着半导体工业的发展 半导体器件生产对单晶的质量提出了更高的要求，特别是进人超大规模集成电 路时代以来，对单晶的氧、碳含量、微缺陷以及杂质的均匀性要求更高。在直拉法生长硅、锗等单晶生长过程 中，由于热场形成的温度梯度使熔融体产生的热对流是影响单晶质量的重要因素之一。因此，抑‘制热对流是 提高单晶质量重要途径之一。 在直拉法生长单晶过程中，通常人们使用的磁场分布为水平方向的横向磁场或垂直方向的纵向磁场来 抑制热对流，但是，这两种磁场都是单一方向。