检索结果-南通市图书馆

作者：李欣鸽郑州大学

学位级别：硕士

随着大规模集成电路的迅速发展,对硅单晶的品质及尺寸提出了更高的要求。大批量制备高品质IC级硅单晶通常采用直拉法（czochralski）,完整的晶体制备过程长达几十个小时,而等径生长阶段是硅单晶生长过程中耗时最长且最重要的环节。直拉... 详细信息

随着大规模集成电路的迅速发展,对硅单晶的品质及尺寸提出了更高的要求。大批量制备高品质IC级硅单晶通常采用直拉法（czochralski）,完整的晶体制备过程长达几十个小时,而等径生长阶段是硅单晶生长过程中耗时最长且最重要的环节。直拉法硅单晶生长工艺参数的精确控制决定了硅单晶的品质,目前硅单晶生长工艺参数调节主要依赖于人工经验并通过多次实验获得,耗时长且成本高,因此硅单晶生长过程关键参数优化研究是硅单晶生长领域亟需解决的核心问题。晶体直径是硅单晶等径生长阶段评价硅单晶品质的重要指标,而CZ硅单晶等径生长过程中涉及众多特征参数,且参数间相互影响,所以需剔除与晶体直径无关特征和冗余特征,识别出影响晶体直径的关键参数,构建关键参数与晶体直径系统模型,通过优化调节等径阶段关键参数控制晶体直径的一致性,以达到提高硅单晶品质的目的。虽然硅单晶生长过程中的非线性、大时滞和时变等特性造成机理建模过程复杂且模型求解困难,但生长过程的输入、输出数据以及生长设备运行过程数据较易采集,因此本文基于硅单晶生长过程数据建立系统模型。本文研究的重点包括对CZ硅单晶等径生长阶段影响晶体直径的关键参数进行识别,建立关键参数与晶体直径大时滞非线性动态模型,通过调节关键参数控制晶体直径的一致性,从而实现对关键参数的优化。1、关键参数识别,选取单晶炉控制参数作为特征参数,从特征降维角度出发,基于信息熵理论,采用Pearson相关系数及最大互信息系数MIC算法分析特征参数与晶体直径之间的关联关系,计算得出CZ硅单晶等径生长阶段加热器温度与晶体直径的MIC值为0.9465,对晶体直径影响最大。2、模型辨识,建立等径阶段加热器温度-晶体直径非线性模型,选择CZ硅单晶等径阶段加热器温度和晶体直径测量数据并进行滤波、归一化等预处理,采用模糊逼近和利普希茨商值变化率分别辨识加热器温度-晶体直径模型的时滞和输入输出阶次;模型结构确定后,将加热器温度和晶体直径作为模型输入,晶体直径作为模型输出,基于BP神经网络、SVR支持向量回归以及NARX神经网络三种算法辨识模型参数,并进行模型检验,对比分析三种算法模型辨识结果,基于NARX神经网络辨识误差维持在±0.02mm之间,相比BP神经网络和SVR支持向量回归辨识精度最高,能够更好的预测、跟踪实际晶体直径。3、晶体直径一致性控制,采用非线性预测控制算法,基于NARX神经网络建立晶体直径多步预测模型,并根据晶体直径设定值设置参考轨线,采用LM算法对性能指标进行滚动优化,求解最优控制输入序列。仿真实验结果表明:基于NARX神经网络的预测控制算法控制后的晶体直径比控制前晶体直径波动较小,与晶体直径设定值的偏差维持在±1mm,能够较好跟踪晶体直径设定值,获得最优加热器温度输入序列,实现加热器温度参数的优化与精确调节。

关键词： CZ硅单晶参数识别模型辨识 NARX神经网络预测控制

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CZ硅单晶等径阶段热场温度建模与控制方法研究

CZ硅单晶等径阶段热场温度建模与控制方法研究

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作者：景坤雷西安理工大学

学位级别：硕士

大规模集成电路和太阳能光伏产业的发展对硅单晶的品质和尺寸提出了更高要求,直拉法是制备高品质硅单晶的有效方法。传统的控制系统结构基于视觉测径,通过加热器和提拉速度控制CZ硅单晶生长过程,但因关键变量耦合复杂不易实现解耦控制... 详细信息

大规模集成电路和太阳能光伏产业的发展对硅单晶的品质和尺寸提出了更高要求,直拉法是制备高品质硅单晶的有效方法。传统的控制系统结构基于视觉测径,通过加热器和提拉速度控制CZ硅单晶生长过程,但因关键变量耦合复杂不易实现解耦控制。基于视觉测径的恒拉速控制系统结构,如何调节加热功率控制热场温度稳定是本文研究的重点。加热功率-热场温度的热传输过程具有非线性、时变、大滞后特性,基于模型的算法更利于热场温度的有效控制。生长过程的机理建模困难且求解复杂,本文采用数据驱动的建模思想。生长过程的非线性时变特性随时间累积较为严重,数据驱动的全局一次辨识和控制很难取得理想效果。基于此,本文提出分段辨识和分段控制策略。在模型辨识方面,选择等径阶段受充分激励的实验数据进行分段和滤波处理,利用模糊逼近和行列式比值法确定滞后阶次和模型阶次;模型结构确定后,对于生长变化简单的数据段一,基于一次改进的蚁狮优化算法辨识模型参数;对于生长变化复杂的数据段二,基于本文提出的新型T-S模糊辨识方法结合二次改进的蚁狮优化算法辨识含噪声的模型参数。仿真表明,本文两次改进的蚁狮优化算法具有更好的全局优化能力;新型T-S模糊辨识较传统辨识方法而言,更能有效抑制噪声对辨识结果的影响。基于硅单晶数据,辨识所得的滞后阶次和模型阶次均符合经验值;基于改进的蚁狮优化算法和新型T-S模糊辨识方法,取得了精度较高的分段模型。在控制方面,考虑到数据段二模型的噪声参数不稳定性和广义预测控制算法的复杂度,选择改进广义预测控制算法实现模型预测分段控制,同时对模型二参数进行在线修正;针对模型切换过程引发的控制不稳定性,提出在切换点超前计算待切换模型的控制量和控制量限幅策略。仿真表明,改进广义预测控制算法可以有效控制分段过程,而模型切换控制策略则较好的保障了切换过程的平稳过渡。

关键词： CZ硅单晶热场温度改进蚁狮优化算法新型T-S模型辨识模型切换控制

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CZ硅单晶中旋涡缺陷对低频大功率管制造的影响

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半导体技术 2000年第2期25卷 43-45页

作者：董尧德浙江硅峰电子有限公司开化324300

cz硅晶片中的旋涡缺陷在器件制造的热循环过程中 ,会转化成体内杆状层错 ,且易集结在发射结对应下方的基区和集电结附近 ,从而导致 EB结和 CB结的软击穿现象进行了研究 ,并采取了适当措施。

关键词：旋涡缺陷器件制作 CZ硅单晶大功率器件低频

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掺锗对cz法掺镓单晶硅电池片的效率影响

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太阳能 2010年第1期 29-31页

作者：石坚俞峰峰朱坚武邵爱军嘉兴明通光能科技有限公司江阴浚鑫科技有限公司

研究了cz法单晶硅的能级改进对电池片效率的影响。在试验结论的基础上得出:对于单晶硅衬底的电池片,掺锗对单晶硅电池片的效率产生极大的影响。

关键词： CZ硅单晶掺镓太阳电池掺锗

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氮和锗对直拉硅单晶机械性能的影响

氮和锗对直拉硅单晶机械性能的影响

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作者：赵一英浙江大学

学位级别：硕士

集成电路的快速发展，要求硅单晶大直径、无缺陷，这对硅单晶晶体的生长、加工工艺及后继的集成电路工艺提出了全新的挑战。随着硅单晶直径的增大，籽晶承重不断增加，硅片加工过程中的损伤、集成电路工艺中不断增加的热应力和重应力引... 详细信息

集成电路的快速发展，要求硅单晶大直径、无缺陷，这对硅单晶晶体的生长、加工工艺及后继的集成电路工艺提出了全新的挑战。随着硅单晶直径的增大，籽晶承重不断增加，硅片加工过程中的损伤、集成电路工艺中不断增加的热应力和重应力引起翘曲等新的问题对硅单晶的机械性能提出了新的要求。因此对单晶硅材料的机械性能研究，提高其机械强度成为集成电路工业中一个不可忽视的方向。掺杂是改善硅单品性能的一种重要方法。近年来，掺氮和掺锗的硅单晶可以抑制Void缺陷，并有很好的内吸杂能力，可以满足下一代集成电路工业的要求，逐渐受到产业界的重视。杂质原子不仅可以影响硅单晶的电学性能及微缺陷的形成，同时对硅单晶机械性能也有很大作用，但是相关的机械性能的研究很少。本论文偏重于杂质原子对硅单晶机械性能的影响，阐述了杂质原子与位错的相互作用，杂质对硅单晶塑性变形及断裂的影响，及常见杂质对硅单晶机械性能的影响。在压痕法研究氮和锗对硅中位错运动的影响和室温三点弯法研究锗对直拉单晶硅室温断裂强度的影响的基础上，提出了氮和锗原子影响硅单晶机械性能的机理。本论文首先系统的研究了压痕法研究硅单晶中位错运动的主要实验因素。研究了加载载荷、加载时间、热处理时间、热处理温度和样品晶向对位错运动的影响。结果表明位错滑移长度与加载载荷成正比，而与加载时间无关。并对热处理过程中位错的运动过程进行了理论的分析，发现位错运动过程中应力随热处理时间以指数的方式迅速衰减，相应的位错滑移距离与时间也存在指数关系;位错滑移距离与热处理温度正相关。在此实验的基础上，确定了实验的最佳条件。通过对比掺氮和不掺氮重掺锑直拉单晶硅中的位错运动，实验发现与普通轻掺硅单晶不同，位错在重掺锑硅单晶中滑移需要一个孕育期，这主要是由于重掺锑硅单晶中存在大量的位错钉扎源（锑原子，氧沉淀核心等），使得位错从杂质气氛下脱钉需要一定的时间。实验还发现，氮在重掺锑硅单晶中依然对位错运动有明显抑制作用：氮原子自身对位错的强烈钉扎作用和对氧沉淀产生的促进作用，使得含氮重掺硅单晶中的位错需要更长的孕育期，滑移距离也更短。本文还系统的研究了锗对直拉硅单晶机械性能的影响。研究表明，仅当锗浓浙江大学硕士生毕业论文度达到lxlo’“cm一时，锗才表现出对硅中位错运动的抑制作用。经过对位错运动过程的分析，认为锗的主要作用机理为在低应力阶段形成复合体和氧沉淀核心等位错钉扎源，降低了位错滑移速度并提高了位错的滑移临界应力。锗杂质对硅单晶的室温断裂强度的影响的实验研究表明:与普通直拉硅单晶相比，锗浓度为1又10lscm一3的掺锗硅单晶原生硅片的室温断裂强度并无明显变化;但含有氧沉淀的硅片断裂强度有明显提高。这说明锗原子本身对硅单晶断裂强度的影响较小，主要通过改变氧沉淀的密度和尺寸，来影响直拉硅单晶的断裂强度。当锗浓度为lx10‘“cm一3时，硅中氧沉淀的密度明显提高，尺寸变小，这些氧沉淀可以阻止微裂纹扩展并改变裂纹扩展路径，从而可以提高硅单晶的断裂强度。总之，实验表明，氮和锗不仅可以抑制硅单晶中的缺陷，还可以提高直拉硅单晶的机械性能，有望在下一代的集成电路中得到广泛的应用。这对于发展具有我国自主知识产权的集成电路用硅材料有重要意义。

关键词： CZ硅单晶掺杂氮锗位错机械性能

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