直拉硅单晶生长过程建模与控制_PDF下载[85MB-百度云]刘丁

本书特色

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《直拉硅单晶生长过程建模与控制》源于作者在直拉硅单晶生长过程建模与控制领域十余年的研究心得与成果积累。在对硅单晶生长工艺及制备理论进行全面论述的基础上，系统地介绍直拉硅单晶生长的基本原理和工艺过程以及热场？磁场等关键部件的设计理论与方法，研究影响硅单晶品质关键变量的检测问题和工程实现方法，提出全自动晶体生长控制系统的基本理论和控制技术。《直拉硅单晶生长过程建模与控制》共8 章，即绪论？硅单晶生长原理？直拉硅单晶生长设备？直拉硅单晶热系统建模与设计实现？磁场环境下直拉硅单晶生长原理与实现？晶体生长过程关键变量的检测与信息处理？晶体生长过程控制原理与方法？全自动单晶炉自动控制系统设计与实现。《直拉硅单晶生长过程建模与控制》的主要内容和研究成果均从理论和应用两方面予以详尽阐述，并辅以工程实验结果，具有理论引导？内容丰富？结合实际？指导性强等特点。

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内容简介

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《直拉硅单晶生长过程建模与控制》对从事集成电路产业的专业技术人员以及从事此领域研究、开发的相关人员、高校教师、硕士和博士研究生具有参考价值。

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序前言第1章绪论11.1硅单晶在半导体行业中的应用21.2硅单晶在太阳能光伏发电领域的应用41.3硅单晶生长方法概述61.4章节安排7参考文献7第2章硅单晶生长原理92.1单晶生长基本理论92.1.1凝固结晶的动力92.1.2晶体生长系统的热平衡112.1.3热的传输与温度分布122.2晶体的生长速度152.2.1晶体生长过程中速度的概念152.2.2影响晶体生长速度的主要因素162.3晶体生长中的光环区与固液界面182.3.1光环区及其作用182.3.2固液界面及对晶体品质的影响192.4晶体生长过程中的热对流现象212.4.1自然对流212.4.2强迫对流232.4.3表面张力对流242.5氧？碳含量及缺陷242.5.1cz硅中的氧及其控制252.5.2cz硅中碳的形成与作用272.5.3晶体生长中的缺陷问题282.6小结36参考文献36第3章直拉硅单晶生长设备383.1硅单晶的常用制备方法383.1.1硅单晶的制备383.1.2硅单晶主要制备方法393.2直拉硅单晶生产的流程与设备483.2.1直拉法基本原理483.2.2晶体生长设备———单晶炉的主要部件493.3直拉硅单晶生长工艺573.3.1直拉硅单晶生长工艺流程573.3.2直拉硅单晶生长过程中的主要工艺参数613.4小结62参考文献62第4章直拉硅单晶热系统建模与设计实现634.1单晶炉内的热场及其对晶体品质的影响644.1.1直拉单晶炉内的热场644.1.2温度梯度对固液界面的影响654.2基于解析法的硅单晶热场建模与分析684.2.1硅单晶热场684.2.2硅单晶生长过程中的热传输684.2.3硅单晶热场的数学建模714.2.4结果分析734.3数值仿真在直拉法硅单晶生长中的应用744.3.1热场数值模拟技术研究现状754.3.2基于有限元法的热场数值计算774.3.3工程应用算例与验证854.3.4硅单晶典型生长阶段控制参数研究934.4热系统设计实例1064.4.1ansys晶体生长数值仿真及固液界面形态模型1074.4.2单晶炉内热屏功用分析与优化设计1224.5小结131参考文献132第5章磁场环境下直拉硅单晶生长原理与实现1345.1mcz的基本原理与主要形式1345.1.1磁场抑制熔体对流的原理1345.1.2mcz单晶炉常用磁场1355.1.3勾形磁场抑制对流原理1395.2勾形磁场的设计与实现1425.2.1电磁场有限元分析理论1425.2.2勾形磁场建模1445.2.3勾形磁场结构设计1475.2.4勾形磁场设计实验验证1505.3勾形磁场结构优化1535.3.1非对称结构的勾形磁场1535.3.2横向层数对磁场的影响及对策1545.3.3纵向层数对磁场的影响及对策1545.3.4磁屏蔽体对磁场的影响1555.3.5线圈间距对磁场的影响1555.4勾形磁场功率优化1565.4.1磁场功率优化基本问题1565.4.2铜管传热原理及相关计算分析1585.4.3线圈功率优化模型1595.5勾形磁场制造工艺1605.5.1勾形磁场线圈绕制方法1605.5.2勾形磁场屏蔽体设计与加工1615.5.3勾形磁场的升降系统设计1625.6磁场环境下的硅单晶生长1645.6.1磁场环境下的晶体生长模型1645.6.2磁场对热对流的抑制作用1685.6.3磁场和晶体/坩埚旋转的耦合效应1715.6.4勾形磁场对固液界面形状的影响1735.6.5勾形磁场对氧浓度的影响1735.7超导磁场原理及在晶体生长中的应用1775.7.1超导体的电磁性质1775.7.2超导磁体的结构与设计1785.7.3单晶生长中超导磁体系统的构成1815.7.4超导磁体对于晶体生长的影响1835.8小结185参考文献186第6章晶体生长过程关键变量的检测与信息处理1886.1单晶炉热场温度检测1886.1.1基于粒子群搜索幅值的自适应对消法1906.1.2基于迭代自适应法的自适应对消法1926.2单晶炉晶体直径检测1966.2.1硅单晶直径检测方法1966.2.2硅单晶直径信号处理2076.3单晶炉硅熔液液位检测及信号处理2116.4晶体生长状态变量检测及处理方法2196.4.1化料检测2196.4.2籽晶与液面接触检测2226.5小结225参考文献225第7章晶体生长过程控制原理与方法2297.1控制问题的提出2297.1.1晶体直径控制2317.1.2生长速度控制2327.1.3晶体直径和生长速度的耦合关系2327.2直拉硅单晶生长控制系统的组成2337.3晶体生长过程中主要变量的关系模型2357.3.1晶体生长速度与晶体直径的关系2357.3.2弯月面质量计算模型2367.3.3弯月面高度计算模型2377.3.4熔体液面高度计算模型2377.3.5晶体倾斜角计算2387.3.6晶体生长速度计算2387.3.7晶体重量计算2397.3.8晶体弧面对称重测量信号的影响2397.3.9晶体生长速度与固液界面热量的关系2407.3.10固液界面形状与热传递的关系2417.3.11基于晶体长度的数学模型2427.4基于模型线性化的控制器设计2427.5基于模型微分平坦性的控制器设计2447.5.1微分平坦系统定义2447.5.2系统的解耦分析2457.5.3轨迹控制器设计2467.6基于pid的晶体生长过程控制器设计2477.6.1基于ccd测量的晶体直径pid控制2477.6.2基于重量测量的晶体直径pid控制2497.7基于模型与pid结合的控制器设计2537.8小结256参考文献256第8章全自动单晶炉自动控制系统设计与实现2618.1全自动晶体生长工艺对单晶炉控制系统的要求2618.2基于现场总线技术的网络化单晶炉自动控制系统设计2628.2.1canopen总线在晶体生长自动控制系统中的应用2648.2.2单晶炉控制系统中的modbus通信协议2708.2.3基于工业以太网的上层网络设计2718.2.4基于一线测温技术的冷却水测量系统2728.3上位控制计算机监控软件的设计2758.4小结285