[发明专利]一种提高区熔气相掺杂稳定性的掺杂装置及方法

权利要求书

1.一种提高区熔气相掺杂稳定性的掺杂装置，所述掺杂装置与区熔炉(1)连通，其特征在于：包括保护氩气管路(2)、掺杂氩气管路(3)、掺杂气体管路(4)、掺杂罐(5)、掺杂气入炉管路(6)及排气管路(7)；所述掺杂氩气管路(3)及所述掺杂气体管路(4)的输出端均与所述掺杂罐(5)的进气口连通，所述掺杂罐(5)的出气口与所述掺杂气入炉管路(6)的输入端连通；所述掺杂气入炉管(6)的输出端及所述保护氩气管路(2)的输出端均与区熔炉(1)的中炉室(20)连接；所述排气管路(7)的进气端与所述区熔炉(1)内腔连通；所述保护氩气管路(2)、所述掺杂氩气管路(3)、所述掺杂气体管路(4)、所述掺杂气入炉管路(6)及排气管路(7)上均设有质量流量计(8)；所述掺杂罐(5)上设有压力控制器(9)。

2.根据权利要求1所述的一种提高区熔气相掺杂稳定性的掺杂装置，其特征在于：所述掺杂气体管路(4)包括相互独立的第一掺杂气体管路(10)和第二掺杂气体管路(11)；所述第一掺杂气体管路(10)及所述第二掺杂气体管路(11)的输出端通过掺杂气体转换开关(12)选择性的与所述掺杂罐(5)连通。

3.根据权利要求1所述的一种提高区熔气相掺杂稳定性的掺杂装置，其特征在于：所述掺杂罐(5)包括罐体(13)及设于所述罐体(13)内腔的混匀装置。

4.根据权利要求3所述的一种提高区熔气相掺杂稳定性的掺杂装置，其特征在于：所述混匀装置包括多个设置于所述罐体(13)内腔的翅片(14)，多个所述翅片(14)之间形成交错的气体流动通道。

5.根据权利要求1到4任一项所述的一种提高区熔气相掺杂稳定性的掺杂装置，其特征在于：所述排气管路(7)包括上排气管路(15)及下排气管路(16)；所述上排气管路(15)的进气端与所述区熔炉(1)的上炉室(17)内腔连通，所述下排气管路(16)的进气端与所述区熔炉(1)的下炉室(18)内腔连通；所述上排气管路(15)及所述下排气管路(16)上均设有气体过滤器(19)及质量流量计(8)。

6.根据权利要求5所述的一种提高区熔气相掺杂稳定性的掺杂装置，其特征在于：所述保护氩气管路(2)、所述掺杂氩气管路(3)、所述第一掺杂气体管路(10)、所述第二掺杂气体管路(11)、所述上排气管路(15)及所述下排气管路(16)上均设有气体过滤器(19)。

7.一种采用权利要求1所述的提高区熔气相掺杂稳定性的掺杂装置进行气相掺杂的方法，其特征在于：在区熔法生长气掺单晶的扩肩阶段进行气掺操作，包括以下步骤：

(1)开启保护氩气管路，调整保护氩气管路上的质量流量计，控制保护氩气按照设定参数通过保护氩气管路进入区熔炉的炉膛内；

(2)开启排气管路，调整排气管路上的质量流量计，确保区熔炉的炉膛压力在设定值范围内；

(3)根据实际情况选择合适的掺杂气体；

(4)开启掺杂气体管路及掺杂氩气管路，调整掺杂气体管路及掺杂氩气管路上的质量流量计至设定值，掺杂气体经掺杂气体管路进入掺杂罐内，掺杂氩气经掺杂氩气管路进入掺杂罐内，掺杂氩气及掺杂气体在掺杂罐内均匀混合；

(5)开启掺杂气入炉管路，调整掺杂气入炉管路上的质量流量计至设定值，掺杂管内混合均匀的掺杂氩气及掺杂气体经掺杂气入炉管路进入中炉室内，调整掺杂罐上的压力控制器，保障掺杂罐内压力大于区熔炉的炉膛压力。