内容简介：　　　

　　《直拉硅单晶生长过程建模与控制》源于作者刘丁在直拉硅单晶生长控制领域十余年的研究心得与成果积累，在对硅单晶生长工艺参数及制备理论进行全面论述的基础上，系统地介绍了直拉硅晶体生长的基本原理和工艺过程以及热场、磁场等关键部件的设计理论与方法。研究了影响硅片品质的关键变量的检测问题和工程方法，提出了全自动晶体生长控制系统的基本理论和控制方法。全书分为八章，即绪论、硅单晶生长原理、硅单晶直拉（CZ）生长设备、直拉单晶炉热系统建模与设计实现、磁场环境下直拉硅单晶生长原理与实现、晶体生长过程关键变量的检测与信息处理、晶体生长过程控制原理与方法、全自动单晶炉自动控制系统设计与实现。书中的主要内容均从理论和实践两的方面予以阐述并辅以工程实验结果，具有理论引导、内容丰富、结合实际、指导性强的特点。
　　本书对于从事集成电路产业的专业技术人员及从事此领域的研究、开发的相关人员、高校教师、硕士研究生和博士研究生具有参考价值。

目录：
序
前言
第1章 绪论
　　1.1 硅单晶在半导体行业中的应用
　　1.2 硅单晶在太阳能光伏发电领域的应用
　　1.3 硅单晶生长方法概述
　　1.4 章节安排
　　参考文献
第2章 硅单晶生长原理
　　2.1 单晶生长基本理论
　　　　2.1.1 凝固结晶的动力
　　　　2.1.2 晶体生长系统的热平衡
　　　　2.1.3 热的传输与温度分布
　　2.2 晶体的生长速度
　　　　2.2.1 晶体生长过程中速度的概念
　　　　2.2.2 影响晶体生长速度的主要因素
　　2.3 晶体生长中的光环区与固液界面
　　　　2.3.1 光环区及其作用
　　　　2.3.2 固液界面及对晶体品质的影响
　　2.4 晶体生长过程中的热对流现象
　　　　2.4.1 自然对流
　　　　2.4.2 强迫对流
　　　　2.4.3 表面张力对流
　　2.5 单晶生长基本理论
　　　　2.5.1 CZ硅中的氧及其控制
　　　　2.5.2 CZ硅中碳的形成与作用
　　　　2.5.3 晶体生长中的缺陷问题
　　2.6 小结
　　参考文献
第3章 直拉硅单晶生长设备
　　3.1 硅单晶的常用制备方法
　　　　3.1.1 硅单晶的制备
　　　　3.1.2 硅单晶主要制备方法
　　3.2 直拉硅单晶生产的流程与设备
　　　　3.2.1 直拉法基本原理
　　　　3.2.2 晶体生长设备—单晶炉的主要部件
　　3.3 直拉硅单晶生长工艺
　　　　3.3.1 直拉硅单晶生长工艺流程
　　　　3.3.2 直拉硅单晶生长过程中的主要工艺参数
　　3.4 小结
　　参考文献
第4章 直拉硅单晶热系统建模与设计实现
　　4.1 单晶炉内的热场及其对晶体品质的影响
　　　　4.1.1 直拉单晶炉内的热场
　　　　4.1.2 温度梯度对固液界面的影响
　　4.2 基于解析法的硅单晶热场建模与分析
　　　　4.2.1 硅单晶热场
　　　　4.2.2 硅单晶生长过程中的热传输
　　　　4.2.3 硅单晶热场的数学建模
　　　　4.2.4 结果分析
　　4.3 数值仿真在直拉法硅单晶生长中的应用
　　　　4.3.1 热场数值模拟技术研究现状
　　　　4.3.2 基于有限元法的热场数值计算
　　　　4.3.3 工程应用算例与验证
　　　　4.3.4 硅单晶典型生长阶段控制参数研究
　　4.4 热系统设计实例
　　　　4.4.1 ANSYS晶体生长数值仿真及固液界面形态模型
　　　　4.4.2 单晶炉内热屏功用分析与优化设计
　　4.5 小结
　　参考文献
磁场环境下直拉硅单晶生长原理与实现
　　5.1 MCZ的基本原理与主要形式
　　　　5.1.1 磁场抑制熔体对流的原理
　　　　5.1.2 MCZ单晶炉常用磁场
　　　　5.1.3 勾形磁场抑制对流原理
　　5.2 勾形磁场的设计与实现
　　　　5.2.1 电磁场有限元分析理论
　　　　5.2.2 勾形磁场建模
　　　　5.2.3 勾形磁场结构设计
　　　　5.2.4 勾形磁场设计实验验证
　　5.3 勾形磁场结构优化
　　　　5.3.1 非对称结构的勾形磁场
　　　　5.3.2 横向层数对磁场的影响及对策
　　　　5.3.3 纵向层数对磁场的影响及对策
　　　　5.3.4 磁屏蔽体对磁场的影响
　　　　5.3.5 线圈间距对磁场的影响
　　5.4 勾形磁场功率优化
　　　　5.4.1 磁场功率优化基本问题
　　　　5.4.2 铜管传热原理及相关计算分析
　　　　5.4.3 线圈功率优化模型
　　5.5 勾形磁场制造工艺
　　　　5.5.1 勾形磁场线圈绕制方法
　　　　5.5.2 勾形磁场屏蔽体设计与加工
　　　　5.5.3 勾形磁场的升降系统设计
　　5.6 磁场环境下的硅单晶生长
　　　　5.6.1 磁场环境下的晶体生长模型
　　　　5.6.2 磁场对热对流的抑制作用
　　　　5.6.3 磁场和晶体/坩埚旋转的耦合效应
　　　　5.6.4 勾形磁场对固液界面形状的影响
　　　　5.6.5 勾形磁场对氧浓度的影响
　　5.7 超导磁场原理及在晶体生长中的应用
　　　　5.7.1 超导体的电磁性质
　　　　5.7.2 超导磁体的结构与设计
　　　　5.7.3 单晶生长中超导磁体系统的构成
　　　　5.7.4 超导磁体对于晶体生长的影响
　　5.8 小结
　　参考文献
第6章 晶体生长过程关键变量的检测与信息处理
　　6.1 单晶炉热场温度检测
　　　　6.1.1 基于粒子群搜索幅值的自适应对消法
　　　　6.1.2 基于迭代自适应法的自适应对消法
　　6.2 单晶炉晶体直径检测
　　　　6.2.1 硅单晶直径检测方法
　　　　6.2.2 硅单晶直径信号处理
　　6.3 单晶炉硅熔液液位检测及信号处理
　　6.4 晶体生长状态变量检测及处理方法
　　　　6.4.1 化料检测
　　　　6.4.2 籽晶与液面接触检测
　　6.5 小结
　　参考文献
第7章 晶体生长过程控制原理与方法
　　7.1 控制问题的提出
　　　　7.1.1 晶体直径控制
　　　　7.1.2 生长速度控制
　　　　7.1.3 晶体直径和生长速度的耦合关系
　　7.2 直拉硅单晶生长控制系统的组成
　　7.3 晶体生长过程中主要变量的关系模型
　　　　7.3.1 晶体生长速度与晶体直径的关系
　　　　7.3.2 弯月面质量计算模型
　　　　7.3.3 弯月面高度计算模型
　　　　7.3.4 熔体液面高度计算模型
　　　　7.3.5 晶体倾斜角计算
　　　　7.3.6 晶体生长速度计算
　　　　7.3.7 晶体重量计算
　　　　7.3.8 晶体弧面对称重测量信号的影响
　　　　7.3.9 晶体生长速度与固液界面热量的关系
　　　　7.3.10 固液界面形状与热传递的关系
　　　　7.3.11 基于晶体长度的数学模型
　　7.4 基于模型线性化的控制器设计
　　7.5 基于模型微分平坦性的控制器设计
　　　　7.5.1 微分平坦系统定义
　　　　7.5.2 系统的解耦分析
　　　　7.5.3 轨迹控制器设计
　　7.6 基于PID的晶体生长过程控制器设计
　　　　7.6.1 基于CCD测量的晶体直径PID控制
　　　　7.6.2 基于重量测量的晶体直径PID控制
　　7.7 基于模型与PID结合的控制器设计
　　7.8 小结
　　参考文献
第8章 全自动单晶炉自动控制系统设计与实现
　　8.1 全自动晶体生长工艺对单晶炉控制系统的要求
　　8.2 基于现场总线技术的网络化单晶炉自动控制系统设计
　　　　8.2.1 CANOpen总线在晶体生长自动控制系统中的应用
　　　　8.2.2 单晶炉控制系统中的Modbus通信协议
　　　　8.2.3 基于工业以太网的上层网络设计
　　　　8.2.4 基于一线测温技术的冷却水测量系统
　　8.3 上位控制计算机监控软件的设计
　　8.4 小结