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分子動力学法により求めた物性値による大口径シリコン単結晶作成プロセスの熱応力評価

研究課題

研究課題/領域番号 08455064
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関九州大学

研究代表者

宮崎 則幸  九州大学, 工学部, 教授 (10166150)

研究分担者 池田 徹  九州大学, 工学部, 助教授 (40243894)
研究期間 (年度) 1996 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
1997年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1996年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
キーワードシリコン単結晶 / CZ法 / 転位密度 / 熱応力 / 分子動力学法 / 有限要素法 / Haasen-Suminoモデル / 臨界分解せん断応力 / シリコン / 半導体 / 物性値
研究概要

本研究において得られた成果は下記の通りである。
(1)単結晶体の線膨張係数および弾性係数を求めるための分子動力学法解析コードを作成し、α-Feについてこれらの値をある程度の温度域まで求めることに成功した。しかし、高温域では熱振動が大きくなり安定した解が得られなかった。融点近くの高温域での値が得られるようにすることは今後の課題として残された。
(2)Si、GaAs、InP等の半導体バルク単結晶育成過程の転位密度を求めるための有限要素法解析コードを、高温での単結晶体の構成式としてHaasen-Suminoモデルを用いて作成し、解析コードの検証のために例題を解いた。その結果、GaAs、InPについてはバルク単結晶体断面内の直径方向転位密度分布としてW型の分布が得られた。これは、実際の単結晶引き上げにも見られる分布形状である。また転位密度量のオーダーも実際の引き上げとかけ離れたものでなかった。したがって、ここで開発した解析コードは単結晶の高品位育成条件探索のための有力なツールとなりうることがわかった。
(3)実際の8インチ・シリコン単結晶のCZ育成においては無転位の単結晶が引き上げられている。このような実際の現象に適合するようなシリコン単結晶体の融点近傍のヤングを推定した。その結果、臨界分解せん断応力の実験データから求めたヤング率を用いた場合に8インチ単結晶は無転位で育成できるという結果が得られた。したがって、16インチのような超大口径シリコン単結晶育成過程の転位密評価にもこのようなヤング率を用いるべきであることが推奨された。

報告書

(3件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (14件)

  • [文献書誌] N.MlYAZAKI: "Calculation of Mechanical Properties of Solids Using Molecular Dynamics Method" JSME International Journal. Vol.39 No.4. 606-612 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宮崎 則幸: "半導体バルク単結晶CZ育成過程における転位密度評価" 日本機械学会論文集(A編). 63巻607号. 636-642 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.MlYAZAKI: "Development of Finite Element Computer Program for Dislocation Density Analysis of Bulk Semiconductor Single Crystals during Czochralski Growth" Journal of Crystal Growth. Vol.183 Nos.1/2. 81-88 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.MlYAZAKI: "Dislocation Density Simulation for Bulk Single Crystal Growth Process" Met als and Materialsに掲載予定. (未定). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.MIYAZAKI and Y.SHIOZAKI: "Calculation of Mechanical Properties of Solids Using Molecular Dynamics Method." JSME International Journal. Vol.36-No.4. 606-612 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.MIYAZAKI and S.OKUYAMA: "Dislocation Density Analyzes of Bulk Semiconductor Single Crystals during Czochralski Growth." Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (Series A). Vol.63-No.607. 636-642 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.MIYAZAKI and S.OKUYAMA: "Development of Finite Element Computer Program for Dislocation Density Analysis of Bulk Semiconductor Single Crystals during Czochralski Growth." Journal of Crystal Growth. Vol.183-Nos.1/2. 81-88 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.MIYAZAKI and Y.KURODA: "Dislocation Density Simulation for Bulk Single Crystal Growth Process." To be presented at the 4th Asia-Pacific Symposium on Advances in Engineering Plasticity and its Applications to be held in June, 1998 as an invited lecture and to appear in Metals and Materials.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.MIYAZAKI: "Calculation of Mechanical Properties of Solids Using Molecular Dynamics Method" JSME International Journal. Vol.39 No.4. 606-612 (1996)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 宮崎則幸: "半導体バルク単結晶CZ育成過程における転位密度評価" 日本機械学会論文集(A編). 63巻 607号. 636-642 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.MIYAZAKI: "Development of Finite Element Computer Program for Dislocation Density Analysis of Bulk Semiconductor Single Crystals during Czochralski Growth" Journal of Crystal Growth. Vol.183 Nos.1/2. 81-88 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.MIYAZAKI: "Dislocation Density Simulation for Bulk Single Crystal Growth Process" Metals and Materials. (掲載予定). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.MIYAZAKI: "Calculation of Mechanical Properties of Solid Using Molecular Dynamics Method" JSME International Journal. 39・4. 606-612 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 宮崎則幸: "半導体バルク単結晶CZ育成過程における転位密度評価" 日本機械学会論文集・A編. 63・607. (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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