數值模擬晶棒成長之熱流分析

Abstract

本研究模擬在cusp磁場下，變化磁場強度及變化電磁線圈的高度位置對Cz長晶法之矽熔湯流場和溫度場的影響，同時也探討固液界面形狀和矽晶棒拉速及其溫度梯度的比值(V/G值) 變化。統御方程式包含動量方程式、熱傳方程式以及電流流動方程式。紊流效應和因氣體流動而在氣液界面上所產生的剪切應力效應均考慮於本研究中。本文採用商用軟體CGsim (版本9.02) 進行計算。從模擬的結果可以推測出磁線圈往上移動較多時會導致矽熔湯流速減慢、坩堝中心處的溫度梯度上升、坩堝底部的溫度升高以及矽熔湯流場的不穩定。坩鍋內低溫區的範圍會朝向固液界面的方向縮小。此外，界面的變化差異和V/G值均會隨調整磁線圈的高度而降低。