一种单晶硅生长炉的加料器的制作方法

本实用新型涉及单晶硅制备技术领域，尤其涉及一种单晶硅生长炉的加料器。

背景技术：

单晶硅制备方法主要有直拉法和区熔法，直拉法制备工艺中又有一种CZ单晶生长工艺，在CZ单晶生长工艺制备单晶硅的设备中，需要用到单晶硅生长炉。单晶硅生长炉包括石英坩埚。当制备时，先将坩埚放置于热场中，再将硅原料装满坩埚，然后直接对坩埚中的熔融的硅原料进行抽空、化料、引晶、放肩、等径等CZ单晶生产步骤。

目前的CZ单晶生产工艺中，石英坩埚是拉制单晶硅的消耗性器皿，每生产一炉单晶硅就要用掉一只石英坩埚。由于硅原料多为不规则形状(块状、粒状和片状等)，各种形状的硅原料在坩埚中堆放时，会产生很大的空隙，此外，硅元素固体形态的密度小于其液体形态的密度，这样当硅原料完全融化时，坩埚中的液面都不到坩埚总容量的三分之二，使得每次烧炉时所能制备的单晶硅产量比较低，导致生产成本居高不下。

因此，希望一种单晶硅生长炉的加料器来解决上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种可以在生产过程中不断向坩埚中加原料的单晶硅生长炉的加料器。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种单晶硅生长炉的加料器，包括加料管和长杆，所述加料管的下端设有投料口并置于所述生长炉中，所述加料管内部轴线位置处具有供所述长杆上下运动的通管，所述加料管在所述投料口的上方具有向内收缩的颈部，所述长杆的下端具有一锥体状的闭口部，所述闭口部置于所述颈部与所述投料口之间并可随所述长杆的上下伸缩与所述颈部卡接或分离。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

可选地，所述通管通过多个支撑杆支撑固定在所述加料管的内壁处。

进一步，所述支撑杆的数量为三个，所述三个支撑杆在同一水平面且均匀分布在所述通管的外围。

可选地，所述加料管的上端向外延伸设有卡接部，所述长杆的靠近上端处设有与所述长杆的轴线相互垂直的横杆。

可选地，所述横杆的长度大于所述加料管的外径。

可选地，所述闭口部的最大直径大于所述颈部的最小直径。

可选地，所述闭口部所在的水平面在所述投料口所在的水平面的上方。

可选地，所述长杆的上端连接有圆盘，所述圆盘通过机械运动以带动所述长杆进行上下运动。

可选地，所述加料管和所述闭口部采用石英材料，所述长杆采用钼钢材料。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型可以在单晶硅的生产过程中，不断向坩埚中加入硅原料以增加单次开炉的总投料量，从而可以大大降低生产成本；

2.本实用新型通过长杆的上下运动可以实现闭口部与颈部的卡接与分离，从而可以控制向坩埚中投料的量，进而实现整个生产过程中单晶硅产量的控制；

3.本实用新型的加料器与单晶硅原料直接接触的部分均采用石英材料，避免了单晶硅原料的污染。

附图说明

图1是本实用新型实施例的单晶硅生长炉的加料器的主视图；

图2是图1所示单晶硅生长炉的加料器的加料管的俯视图；

图3是图1所示单晶硅生长炉的加料器的加料管的主视图；

图4是图1所示单晶硅生长炉的加料器的长杆的主视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

图1是本实用新型实施例的单晶硅生长炉的加料器的主视图。参见图1，本实用新型提供了一种单晶硅生长炉的加料器，包括加料管1和长杆2，所述加料管1的下端设有投料口3并置于所述生长炉(图中未示出)中，所述加料管1内部轴线位置处具有供所述长杆2上下运动的通管4，所述加料管1在所述投料口3的上方具有向内收缩的颈部5，所述长杆2的下端具有一锥体状的闭口部6，所述闭口部6置于所述颈部5与所述投料口3之间并可随所述长杆2的上下运动与所述颈部5卡接或分离。

在单晶硅生长的过程中，硅原料从所述加料管1的上端由所述加料管1的内壁与所述通管4的外壁之间的空腔进入到加料管1中。当长杆2下端的闭口部6向下运动到靠近投料口3的位置时，闭口部6与颈部5之间形成空腔供硅原料通过，硅原料到达投料口3从而进入到坩埚中。若不需要再向坩埚中投料，只需使长杆2下端的闭口部6向上运动到远离投料口3的位置，直至闭口部6与颈部5之间卡接从而可以阻止硅原料通过。

本实用新型可以在单晶硅的生产过程中，不断向坩埚中加入硅原料以增加单次开炉的总投料量，从而可以大大降低生产成本。

本实用新型通过长杆2的上下运动可以实现闭口部6与颈部5的卡接与分离，从而可以控制向坩埚中投料的量，进而实现整个生产过程中单晶硅产量的控制。

图2是图1所示单晶硅生长炉的加料器的加料管1的俯视图。参见图2，所述通管4通过多个支撑杆7支撑固定在所述加料管1的内壁处。

参见图2，所述支撑杆7的数量优选为三个，所述三个支撑杆7在同一水平面且均匀分布在所述通管4的外围。这样可以保证加料管1内部的通管4可以稳定支撑。可以理解的是，三个支撑杆7为一组支撑杆组并布置在所述通管4的轴线的中部位置处，还可以设置多组支撑杆组，多组支撑杆组可以设置在所述通管4的轴线的上端位置处或下端位置处。

图3是图1所示单晶硅生长炉的加料器的加料管1的主视图。参见图3，所述加料管1的外壁自上而下处于先收缩再恢复的形状，其中，收缩到极限时即形成本实用新型所述的颈部5，所述颈部5的横截面积最小，因此在颈部5通过的硅原料也得到一定限制。否则，若是所述加料管1的外壁自上而下均为长筒形，那么在长杆2向上运动的过程中，大量的硅原料不受限制的直接进入到生长炉中，这样很容易造成加料过程中的不可控制而导致加料溢出的情况。而本实用新型的颈部5恰恰可以避免加料溢出的情况，所以颈部5的横截面积也决定了加料的速度。

参见图3，所述颈部5上方的加料管1的外壁可以为逐渐收缩的圆弧形，所述颈部5下方的加料管1的外壁可以为逐渐恢复的直线形。可以理解的是，所述颈部5上方的加料管1的外壁还可以为逐渐收缩的直线形，所述颈部5下方的加料管1的外壁还可以为逐渐恢复的直线形。所述颈部5上方的加料管1的外壁还可以为逐渐收缩的圆弧形，所述颈部5下方的加料管1的外壁还可以为逐渐恢复的圆弧形。所述颈部5上方的加料管1的外壁还可以为逐渐收缩的直线形，所述颈部5下方的加料管1的外壁还可以为逐渐恢复的圆弧形。这样都是为了可以使处于颈部5上方和颈部5下方的硅原料都具有一个缓冲的运动速度，可以更好的形成对加料过程的控制。

参见图3，所述颈部5位于靠近所述投料口3的上方，这样经过颈部5的硅原料通过颈部5与闭口部6的空腔后可以直接从投料口3进入生长炉中。所述颈部5的直径可以为所述加料管1的直径的40％-75％，优选的方案是颈部5直径为加料管1直径的60％。

参见图3，所述加料管11的上端向外延伸设有卡接部8。参见图1，所述长杆2的靠近上端处设有与所述长杆2的轴线相互垂直的横杆9。所述卡接部8的形状不局限于图中的形状，还可以是圆形或方形。参见图1，所述横杆9的长度大于所述加料管1的外径。这样可以防止长杆2滑落向下运动直至闭口部6进入到高温的石英坩埚中。

参见图3，加料管1的轴线位置处还具有供所述长杆2上下运动的通管4，通管4不仅为长杆2提供了上下运动的轨道，同时通管4采用石英材料，避免了长杆2与硅原料直接接触以造成对硅原料的污染。

参见图1，所述闭口部6的最大直径大于所述颈部5的最小直径。这样，在不需要再向坩埚中加入硅原料的情况下，可以使闭口部6与颈部5卡接以阻止硅原料通过。

参见图1，所述闭口部6所在的水平面在所述投料口3所在的水平面的上方。

图4是图1所示单晶硅生长炉的加料器的长杆的主视图。参见图4，所述横杆9将所述长杆2分为在所述横杆9下方的第一21和在所述横杆9上方的第二段22，所述第一段21的长度连同所述长杆2下端的闭口部6的长度小于所述加料管1的整体长度。这样，不管长杆2上下如何运动，长杆2下端的闭口部6始终都不会到达加料管1的投料口3，从而闭口部6可以避免进入高温的石英坩埚中。

参见图1，所述长杆2的上端连接有圆盘10，所述圆盘10通过机械运动以带动所述长杆2进行上下运动。这样避免人工控制长杆2的上下运动，省时省力。

在一个优选实施例中，所述加料管1和所述闭口部6采用石英材料，所述长杆2采用钼钢材料。

本实用新型的加料器与单晶硅原料直接接触的部分均采用石英材料，避免了单晶硅原料的污染。而长杆2采用具有较高热强性的钼钢材料，可以适应石英坩埚上方的高温环境。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。