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1、基于基于 CFDCFD 的硅基应变材料生长动力学研究的硅基应变材料生长动力学研究【摘要】 硅 MOS 器件尺寸遵循摩尔定律不断缩小,现已接近其物理极限。硅基应变材料(锗硅和应变硅)以迁移率高、能带结构可调、且与传统的体硅工艺兼容等诸多优点,成为保持半导体行业继续遵循摩尔定律发展的新材料技术。论文讨论了硅基应变材料生长动力学,研究了硅基应变技术的原理,深入讨论了硅基应变材料的能带结构以及其传输特性,解释了硅基应变材料提高迁移率的原理。论文深入研究了硅基应变材料 CVD 生长的边界层理论、Grove 理论及菲克第一定律。基于 CVD 生长动力学的计算流体动力学理论,论文重点研究了硅基应变材料 CV
2、D 生长动力学中的计算流体动力学物理参数模型。采用计算流体动力学软件 FLUENT,论文构建了基于 RPCVD 技术的反应室腔体模型,定义了反应室腔体模型的气体进出口边界条件和壁面边界条件。利用 FLUENT 软件,论文模拟仿真了反应室腔体的温度分布、气体浓度分布、压力分布和气体速度矢量分布,分析了进口流速、托盘转速和反应室压强对温度分布、密度分布、压力分布和速度矢量分布的影响。 更多还原【Abstract】 The size of Silicon MOS device is coming close to its physical limits, which isshrinking acco
3、rding to Moores Law. Silicon-based strained materials (SixGe1-x andstrained silicon) has became the next generation semiconductor material to followMoores Law for its advantages, such as high mobility, adjustable band structure andcompatible with conventional silicon technology.In this thesis, diffe
4、rent growth kinetics for different growth techniques have beendiscussed. The principle of silicon-based s. 更多还原 【关键词】 硅基应变材料； 生长动力学； 计算流体动力学； FLUENT 仿真； 【Key words】 Computational Fluid Dynamics； silicon-based strained materials； growth kinetics； FLUENT simulation； 摘要 3-4 Abstract 4 第一章 绪论 7-17 1.1 硅
5、基应变材料的发展现状和前景 7-9 1.2 硅基应变材料生长技术发展 9-12 1.2.1 分子束外延 9-10 1.2.2 化学气相淀积 10-12 1.3 材料生长动力学研究现状 12-16 1.3.1 表面反应动力学模型 12-14 1.3.2 流体力学动力学模型 14-16 1.4 本文的主要内容和内容安排 16-17 第二章 硅基应变技术原理与材料特性 17-23 2.1 硅基应变技术原理 17-18 2.2 硅基应变材料的类型与制备方法 18-21 2.2.1 全局方案 18-19 2.2.2 局部方案 19-21 2.3 硅基应变材料的能带结构 21-22 2.4 硅基应变材料的
6、输运特性 22-23 第三章 硅基应变材料 CVD 生长理论研究 23-33 3.1 边界层理论 23-28 3.1.1 泊松流 24 3.1.2 边界层理论 24-25 3.1.3 粘性系数 25-28 3.2 GROVE 理论 28-32 3.3 菲克第一定律 32-33 第四章 CVD 生长动力学的计算流体动力学理论 33-40 4.1 流体动力学微分方程 33-34 4.2 CVD 生长动力学的计算流体动力学物理参数模型 34-40 4.2.1 混合气体密度模型 34-35 4.2.2 混合气体粘性系数模型 35-37 4.2.3 混合气体的热传导模型 37-38 4.2.4 组分输运
7、及反应流模型 38-40 第五章 硅基应变材料 RPCVD 生长动力学的 FLUENT 模拟研究 40-52 5.1 计算流体力学软件 40-42 5.1.1 CFD 软件的种类与用途 40-41 5.1.2 FLUENT 软件 41-42 5.2 RPCVD 反应室结构 FLUENT 模型的建立 42-44 5.3 FLUENT 模拟的边界条件定义 44-46 5.3.1 进气口边界条件的定义 44-45 5.3.2 出气口边界条件的定义 45-46 5.3.3 壁面边界条件的定义 46 5.4 FLUENT 模拟结果与分析 46-52 5.4.1 温度分布模拟结果及分析 47 5.4.2 浓度分布模拟结果及分析 47-48 5.4.3 压力分布模拟结果及分析 48-50 5.4.4 速度矢量分布模拟结果及分析 50-52 第六章 总结 52-54 致谢 54-55 参考文献
