区之间的运动。
[0052]熔体112的运动大体上受限制于通道260、302的位置。沿着第二侧壁254和堰体300的下部设置通道260、302将熔体112的运动约束成沿着坩祸组件200的底部。结果，熔体112到内区中的任何运动都在熔体顶部的下方与熔体顶部直接相对的位置，晶锭114在该顶部处被拉出。对熔体运动的约束限制了沿着熔体112的内熔体部的顶部的表面扰动和温度波动，这限制了正在形成的晶锭中的位错。
[0053]通道260、302允许熔体112在外区与中间区和内区之间受控制地运动。抑制或限制各熔体区之间的熔体运动允许随着原料材料进入并通过中间区，将外区中的原料材料加热至约等于内熔体部的温度的温度。
[0054]第二坩祸和堰体300合适地由石英制成，并且熔体或原料是硅。在这些实施例中，硅熔体是侵蚀性的并且会导致第二坩祸和堰体在低压力下的切穿，从而显著地限制系统的总运行时间。为了防止第二坩祸和堰体的将限制总运行时间的过度侵蚀，通过输送压力在约15托到约75托之间或约25托以上且流量在约90SLPM到约140SLPM之间或小于100SLPM的氩气供给来向上偏压氧气。熔体表面中的更高氧含量于是限制了石英侵蚀速率。更高的压力降低了氩气在系统内的速率，从而引起从熔体表面蒸发的一氧化硅的减少。于是，更少的一氧化硅被携带到排出管路中，从而防止排出管路的过早堵塞和提前的运行终止。
[0055]通道可对齐以允许熔体从外区经中间区向内区中的流入被控制。在一些实施例中，穿过第二侧壁的通道可不与穿过堰体的通道对准，以进一步限制从外区经中间区向内区中的流动。
[0056]参照图3，示出了具有单个坩祸410、一对堰体420、430和屏障460。堰体430与堰体300的大体相似之处在于它们都呈圆柱形，即简单的柱体。堰体420与堰体430的不同之处在于，顶部464在内侧呈波形而形成具有复杂形状的复杂柱体。
[0057]屏障460与屏障350的不同之处在于它包括隔热层470并具有不同形状。隔热层470可包括钼层、石墨毡层或其它合适的材料层。屏障460包括从屏障460向下延伸并且至少部分位于堰体420和430的上缘之间的线上的圆柱形支柱462。换言之，由堰体420和430的顶部形成的相切锥体436被圆柱形支柱462中断，使得不存在从外区到内区的视线。如图所示，在圆柱形支柱462与屏障460的面向内区的体部之间存在圆角，以有利于氩气流出并防止流出的气体停滞在该区域中。
[0058]参照图4，示出了根据另一实施例的晶体生长系统500。熔体512通常被容纳在坩祸组件502内。该组件包括第一堰体520和第二堰体530，以及安置在第一坩祸510内的第二坩祸550。该结构将熔体512分隔成外区、多个中间熔体区和内区，并用来限制与正在生长的晶锭相邻的区域中的熔体512的表面干扰和温度波动。
[0059]允许熔体512的运动经过延伸穿过各堰体520和530以及第二坩祸550的通道528。在一些实施例中，通道528可以不对准以形成用于熔体从外区经中间区到内区中的曲折路径。
[0060]熔体512在各个区之间的运动被限制为沿着第一坩祸510的内表面。抑制各个区之间的熔体运动允许随着外区中的硅材料随着硅材料经过多个中间区而加热至与内区中的熔体的温度大致相当的温度。
[0061 ]与屏障460相似，屏障560包括隔热层570和第一圆柱形支柱562。屏障560由于具有也从屏障560大致向下延伸的第二圆柱形支柱564而与屏障460稍微不同。第一圆柱形支柱562和第二圆柱形支柱564的底部形成如上文关于第二侧壁250和堰体300讨论的相切锥体566。第二i甘祸550从恪体512向上延伸而破坏相切锥体566。
[0062]如图所示，第二圆柱形支柱564在变成与第一圆柱形支柱562平行之前首先从屏障560向外延伸且然后以一定角度向下和向内延伸。
[0063]由第二圆柱形支柱564的形状形成的间隙580限定出用于捕集从位于内坩祸550与第二圆柱形支柱564之间的外进料区向上行进的飞行物的扩展区域。这些飞行物可能以径向向外的轨迹从内坩祸550弹跳并进入间隙580中，间隙580防止它们进入内熔体区域512。
[0064]在此实施例中，第一和第二圆柱形支柱562和564形成从屏障向下延伸的面向下的柱体。第二坩祸510的侧壁形成位于两个顶部柱体之间的向上突出的底部柱体。
[0065]再参照图1和图2，在用于在具有第一坩祸210和第二坩祸250的坩祸组件200生长单晶锭114的方法的一个实施例中，将堰体300安放在第二坩祸中。第一侧壁214与第二侧壁254之间的区域限定出外区。第二侧壁254与堰体300之间的区域限定出中间区。堰体300内侧的区域限定出内区。原料材料116被放入第一腔室216的外区中。
[0066]加热器124、126和128被安放成与坩祸组件200相邻，以提供用于使原料材料116液化或熔化的热，从而形成熔体112。一旦液化，熔体112便从外区运动到中间区中且然后运动到内区中。熔体112在各个区之间的运动被限制在穿过第二坩祸250和堰体300的通道260、302。
[0067]使晶种132下降到熔体112中，然后从熔体112中缓慢地升出，以从晶种生长晶锭。随着晶种132缓慢地上升，来自熔体112的硅原子与第二晶体132的硅原子对齐并附着于其上，从而允许晶锭越来越大地生长为单晶。来自熔体112的硅原子的上升使它们冷却并凝固。
[0068]抑制熔体在各区之间的运动抑制或防止了未液化的原料材料进入内区并导致晶锭中的位错。未液化的原料可干扰或负面地影响所形成的晶锭的结构完整性和晶体结构。
[0069]此外，容器的温度随着熔体从外区来到中间区且然后进入内区而升高。当熔体到达内区时，熔体在温度上大体上与已经在内区中的熔体相同。在到达内区之前升高熔体的温度降低了内区中的温度场值。控制器可以作用成维持内区中大体上恒定的温度。
[0070]另外，将熔体在各区之间的运动抑制成从通道通过允许内区的表面保持相对无扰动。堰体大体上防止外区或中间区中的扰动通过大体上包含由外区和中间区中的扰动产生的热能波和机械能波来扰乱内区中的熔体表面。扰动也通过通道的位置被抑制进入内区中。通道设置在熔体顶部接触面下方和第二坩祸的底部上方并沿着该底部或设置在堰体的壁中，以允许熔体运动到内区中，而不扰乱内区的表面稳定性。
[0071]在一些实施例中，可以通过传感器在与生长的晶锭紧邻的位置处适当地测量内区中的熔体的温度。在另一些实施例中，可适当地测量内区以外的区中的熔体的温度。传感器与控制器相连接。控制器通过向加热器供给或大或小的电流和通过向熔体供给或多或少的原料材料来调节熔体的温度。控制器还能够在晶种从熔体上升和生长晶锭的同时供给原料材料。
[0072]在用于在任何实施例的坩祸组件中生长单晶锭的方法的另一实施例中，通过至少一个底部柱体将熔体至少分隔成内区和外区。固体原料材料被供给到外区中并在外区中液化成熔体，同时在内区中生长晶锭。熔体上方的空间在底部柱体内侧的位置处由在底部柱体的顶部下方延伸的至少一个顶部柱体分隔，以中断内区与外区之间的视线路径。顶部柱体在熔体上方被间隔开，以防止熔体与其接触或飞溅在其上。顶部和底部柱体可以是简单或复杂的柱体。
[0073]底部柱体和顶部柱体设置成在其间形成缩小的开口。该缩小的开口在氩气流量、压力和温度一定的情况下提高了氩气流出速率，而不会导致氩气流出受约束或停滞。此构型有利于携带灰尘粒子(通常为硅，但有时为其它污染物)的氩气流出气体主动径向向外飘流并离开其中晶锭正在生长的内区。由于在15至70托的稀薄炉气氛中吹扫气体的质量密度低，所以这种缩小的开口将主要影响非常小的粒子的轨迹。
[0074]在一些实施例中，两个底部柱体一一例如堰体和/或坩祸一一跨它们的最上部点形成相切平面或锥体。在这些实施例中，顶部柱体如屏障确定尺寸和成形为在两个底部柱体内径向地中断相切平面或锥体。在另一些实施例中，(例如，屏障的)两个顶部柱体形成跨越它们的最低点的相切平面或锥体。在这些实施例中，底部柱体如堰体确定尺寸和成形为中断相切平面或锥体并由此中断从外区到内区的视线。
[0075]以上实施例可有效地减少晶锭中的氧以补偿工作压力的上升，从而延长运行寿命，降低堰体的消耗速率，并通过更慢的石英溶解来提供更好的系统性能。更大的外区或进料区域防止了外进料区域中的结冰，允许外区中的原料材料的更快进料和液化，并且允许晶锭的更高生长速率。迷宫流提供了用于进料区中的固体原料材料和所产生的石英粒子在到达生长的晶锭之前溶解的充足时间。减少熔体的表面中的扰动增加了高零位错(ZD)晶锭的产量。
[0076]此外，以上实施例的使用通过代替第二堰体使用完整的内部坩祸而显著降低了与结构结合失效相关的风险。较大堰体的结构结合失效在随机的方位角位置处为固体原料材料和产生石英的粒子提供了直接通向生长的晶体的路径，由此使性能下降。风险的降低和效率的提高不仅提高了晶体形成系统的总体产量，而且降低总运行成本。
[0077]当介绍本发明或其实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意在意味着存在一个或多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”意在是包含性的，并且意味着可能存在除了所列出的元件之外的额外的元件。使用表示特殊定向的术语(例如“顶部”、“底部”、“侧面”等)是为了便于描述，而不需要所述项目的任何特殊定向。
[0078]由于在不背离本发明的范围的情况下，可以对上述结构和方法进行各种改变，因此上文描述中所包含的和附图中所示出的