本申請涉及單晶生長，特別是一種液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法、裝置和產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、在采用液相法（溶液生長法）生長碳化硅時，生長環(huán)境溫度很高，難以準(zhǔn)確測量得到碳化硅生長過程中的相關(guān)環(huán)境信息，以用于改進后續(xù)制備工藝。尤其是對于情況較為復(fù)雜的固液界面區(qū)域，通過實驗得到該區(qū)域碳濃度邊界層的分布情況所需成本耗費較高，難以實現(xiàn)。因此，亟需提出一種液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法、裝置和產(chǎn)品，以獲取準(zhǔn)確的碳濃度邊界層的分布情況，以用于指導(dǎo)后續(xù)工藝的優(yōu)化。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本申請實施例提供了一種液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法、裝置和產(chǎn)品，以便克服上述問題或者至少部分地解決上述問題。

2、本申請實施例的第一方面，提供了一種液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法，所述方法包括：

3、根據(jù)液相法生長碳化硅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息，建立幾何模型，進行計算網(wǎng)格劃分；

4、設(shè)置所述幾何模型中對應(yīng)計算網(wǎng)格的邊界條件，設(shè)置電磁感應(yīng)控制方程、傳熱流動控制方程和組分輸運控制方程，得到數(shù)值計算模型；

5、基于所述數(shù)值計算模型，模擬多個不同電磁感應(yīng)加熱頻率下的電磁感應(yīng)加熱過程、傳熱流動過程與組分輸運過程，得到多組模擬結(jié)果；

6、根據(jù)每組所述模擬結(jié)果中硅熔體的各個計算網(wǎng)格處的碳濃度值，確定對應(yīng)電磁感應(yīng)加熱頻率下，固液界面硅熔體一側(cè)的每列計算網(wǎng)格的碳濃度邊界層厚度與離心距離之間的第一關(guān)系函數(shù)，所述離心距離是指該列計算網(wǎng)格與固液界面的中心軸之間的垂直距離；

7、根據(jù)多條所述第一關(guān)系函數(shù)，確定電磁感應(yīng)加熱頻率、碳濃度邊界層厚度與離心距離之間的第二關(guān)系函數(shù)；

8、從所述第二關(guān)系函數(shù)中確定目標(biāo)碳濃度邊界層的分布情況，根據(jù)所述目標(biāo)碳濃度邊界層的分布情況對所述液相法生長碳化硅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。

9、本申請實施例第二方面還提供了一種液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取裝置，應(yīng)用于執(zhí)行本申請實施例第一方面所述液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法，所述裝置包括：

10、幾何模型建立模塊，用于根據(jù)液相法生長碳化硅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息，建立幾何模型，進行計算網(wǎng)格劃分；

11、數(shù)值計算模型建立模塊，用于設(shè)置所述幾何模型中對應(yīng)計算網(wǎng)格的邊界條件，設(shè)置電磁感應(yīng)控制方程、傳熱流動控制方程和組分輸運控制方程，得到數(shù)值計算模型；

12、模擬模塊，用于基于所述數(shù)值計算模型，模擬多個不同電磁感應(yīng)加熱頻率下的電磁感應(yīng)加熱過程、傳熱流動過程與組分輸運過程，得到多組模擬結(jié)果；

13、第一關(guān)系函數(shù)確定模塊，用于根據(jù)每組所述模擬結(jié)果中硅熔體的各個計算網(wǎng)格處的碳濃度值，確定對應(yīng)電磁感應(yīng)加熱頻率下，固液界面硅熔體一側(cè)的每列計算網(wǎng)格的碳濃度邊界層厚度與離心距離之間的第一關(guān)系函數(shù)，所述離心距離是指該列計算網(wǎng)格與固液界面的中心軸之間的垂直距離；

14、第二關(guān)系函數(shù)確定模塊，用于根據(jù)多條所述第一關(guān)系函數(shù)，確定電磁感應(yīng)加熱頻率、碳濃度邊界層厚度與離心距離之間的第二關(guān)系函數(shù)；

15、碳濃度邊界層確定模塊，用于從所述第二關(guān)系函數(shù)中確定目標(biāo)碳濃度邊界層的分布情況，根據(jù)所述目標(biāo)碳濃度邊界層的分布情況對所述液相法生長碳化硅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。

16、本申請實施例第三方面還提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序以實現(xiàn)本申請實施例第一方面所述液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法中的步驟。

17、本申請實施例第四方面還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序/指令，該計算機程序/指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)本申請實施例第一方面所述液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法中的步驟。

18、本申請實施例第五方面還提供了一種計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品在電子設(shè)備上運行時，使處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如本申請實施例第一方面所述液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法中的步驟。

19、本申請實施例提供的一種液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法，所述方法包括：根據(jù)液相法生長碳化硅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息，建立幾何模型，進行計算網(wǎng)格劃分；設(shè)置所述幾何模型中對應(yīng)計算網(wǎng)格的邊界條件，設(shè)置電磁感應(yīng)控制方程、傳熱流動控制方程和組分輸運控制方程，得到數(shù)值計算模型；基于所述數(shù)值計算模型，模擬多個不同電磁感應(yīng)加熱頻率下的電磁感應(yīng)加熱過程、傳熱流動過程與組分輸運過程，得到多組模擬結(jié)果；根據(jù)每組所述模擬結(jié)果中硅熔體的各個計算網(wǎng)格處的碳濃度值，確定對應(yīng)電磁感應(yīng)加熱頻率下，固液界面硅熔體一側(cè)的每列計算網(wǎng)格的碳濃度邊界層厚度與離心距離之間的第一關(guān)系函數(shù)，所述離心距離是指該列計算網(wǎng)格與固液界面的中心軸之間的垂直距離；根據(jù)多條所述第一關(guān)系函數(shù)，確定電磁感應(yīng)加熱頻率、碳濃度邊界層厚度與離心距離之間的第二關(guān)系函數(shù)；從所述第二關(guān)系函數(shù)中確定目標(biāo)碳濃度邊界層的分布情況，根據(jù)所述目標(biāo)碳濃度邊界層的分布情況對所述液相法生長碳化硅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。

20、具體有益效果在于：

21、本申請實施例通過建立數(shù)值計算模型，從而模擬不同電磁感應(yīng)加熱頻率下的傳熱流動過程與組分輸運過程，得到多組模擬結(jié)果。進而根據(jù)模擬結(jié)果中的硅熔體中各個計算網(wǎng)格的碳濃度值，確定固液界面硅熔體一側(cè)的每列計算網(wǎng)格的碳濃度邊界層厚度與離心距離之間的第一關(guān)系函數(shù)。本申請實施例充分考慮到了在固液界面的硅熔體一側(cè)的碳濃度邊界層并非一個均勻厚度的邊界層，所以通過數(shù)值模擬，確定不同離心距離（該列計算網(wǎng)格與固液界面的中心軸之間的垂直距離）處的碳濃度邊界層厚度，生成電磁感應(yīng)加熱頻率、碳濃度邊界層厚度與離心距離之間的第二關(guān)系函數(shù)，從而獲取準(zhǔn)確的碳濃度邊界層的分布情況。

技術(shù)特征：

1.一種液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法，其特征在于，根據(jù)每組所述模擬結(jié)果中硅熔體的各個計算網(wǎng)格處的碳濃度值，確定對應(yīng)電磁感應(yīng)加熱頻率下，固液界面硅熔體一側(cè)的每列計算網(wǎng)格的碳濃度邊界層厚度與離心距離之間的第一關(guān)系函數(shù)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法，其特征在于，所述根據(jù)所述碳濃度值，計算各個計算網(wǎng)格的過飽和度，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法，其特征在于，所述方法還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法，其特征在于，所述傳熱流動控制方程包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法，其特征在于，所述組分輸運控制方程為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法，其特征在于，所述設(shè)置所述幾何模型中對應(yīng)計算網(wǎng)格的邊界條件，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法，其特征在于，所述從所述第二關(guān)系函數(shù)中確定目標(biāo)碳濃度邊界層的分布情況，根據(jù)所述目標(biāo)碳濃度邊界層的分布情況對所述液相法生長碳化硅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，包括：

9.一種液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取裝置，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求1-8中任一項所述的液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法，所述裝置包括：

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序以實現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項所述的液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N液相法生長碳化硅中碳濃度邊界層獲取方法、裝置和產(chǎn)品，涉及單晶生長技術(shù)領(lǐng)域，包括：根據(jù)液相法生長碳化硅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息，建立幾何模型，進行計算網(wǎng)格劃分；基于構(gòu)建的數(shù)值計算模型，得到多組模擬結(jié)果；根據(jù)每組模擬結(jié)果中各計算網(wǎng)格處的碳濃度值，確定每列計算網(wǎng)格的碳濃度邊界層厚度與離心距離之間的第一關(guān)系函數(shù)，離心距離是指該列計算網(wǎng)格與固液界面的中心軸之間的垂直距離；根據(jù)第一關(guān)系函數(shù)，確定電磁感應(yīng)加熱頻率、碳濃度邊界層厚度與離心距離之間的第二關(guān)系函數(shù)；從第二關(guān)系函數(shù)中確定目標(biāo)碳濃度邊界層的分布情況，根據(jù)目標(biāo)碳濃度邊界層的分布情況對液相法生長碳化硅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。

技術(shù)研發(fā)人員：李早陽,楊垚,祁超,鐘澤琪,祁沖沖,孫育康,羅金平,劉立軍
受保護的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6