Silīcija kristālu audzēšanas procesa ar peldošās zonas metodi kausējuma formas nestacionaritāte un 3D raksturs

Abstract

Mūsdienu elektronisko ierīču ražošanā tiek izmantotas sarežģītas elektroniskās mikroshēmas, kas nodrošina iekārtu funkcionalitāti. Savukārt pašu mikroshēmu ražošanā tiek izmantotas pusvadītāju plāksnes, kas galvenokārt tiek iegūtas no silīcija (Si) monokristāliem. Lai rūpnieciski iegūtu (audzētu) Si monokristālus ar pielietojumos nepieciešamajām īpašībām, pamatā tiek izmantotas divas audzēšanas metodes: Czochralski (CZ) un peldošās zonas metode - Floating Zone (FZ). Šajā darbā tiek attīstīti izkusušās zonas fāzu robežu aprēķinu matemātiskie modeļi FZ kristālu audzēšanas procesam, kā arī tiek realizēti skaitliskie algoritmi un atbilstošās datorprogrammas. Šajā darbā, pirmkārt, pirmo reizi tika izveidots nestacionārs aksiāli simetrisks FZ procesa modelis, balstoties uz līdz šim pilnīgāko aksiāli simetrisko kvazi stacionāro fāzu robežu aprēķinu modeļi. Otrkārt, šajā darbā izstrādātais nestacionārais FZ procesa modelis tika papildināts ar procesa regulēšanas modelēšanas iespēju. Treškārt, promocijas darbā pirmo reizi tika izstrādāts kvazi stacionārs 3D FZ procesa modelis kausējuma un kristāla formas aprēķiniem. Ceturtkārt, darbā izstrādātie modeļi, izmantojot modernās datorporgrammu izstrādes tehnoloģijas, tika realizēti specializētās datoprogrammās.

Annotation of promotion work "Non-stationarity and 3D character of the shape of molten silicon during the float- ing zone crystal growth process" by A. Rudevi ˇcs In manufacturing of modern electronic goods (for instance, computers, tele- phones, TVs), complex electronic microcircuits, ensuring functionality of these devices, are used. However, in manufacturing of the microcircuits, semiconductor plates are used, which mainly are made of Silicon (Si) single crystals. In order to obtain (grow) the Si single crystals industrially with all characteristics required for application thereof, basically, two methods of growing are used: Czochralski (CZ) and Floating Zone (FZ). In this work, elaborated are the mathematical models for calculations of phase boundaries for FZ crystal growing process, as well as the numerical algorithms and corresponding computer programs are implemented. Firstly, in this work a non-stationary axial symmetry FZ process model was cre- ated for the first time, based on up to now the most complete model for calcula- tions of axial symmetric quasi stationary phase boundaries. Secondly, the non-stationary FZ process model elaborated during this work has been improved with the option of process regulation modelling. Thirdly, within framework of this work, the quasi-stationary 3D FZ process model for calculations of melt and crystal form was elaborated for the first time. Fourthly, the models elaborated within framework of the work, using the modern technologies of software development, were implemented in specialized computer programs.