[发明专利]用于连续补给熔料的系统

说明书

本发明涉及用于生长空心管状结晶体的设备，尤其涉及用于将固体硅粒在生长过程之前和/或之中输送到生长晶体设备的坩埚中的装置。

众所周知，美国专利US4，544，528披露的那种用以生长空心管状结晶体类型的设备，包括一坩埚，用以盛装熔硅，形成生长晶体的给料。以前，熔料的补给是分批的，而不是可避免对系统造成热冲击从而避免灾难性地中止晶体生长过程的连续补给。看来这样的批料补给方式将硅粒添加到熔体中是相当慢、又是低效率的。

为克服与批料补给有关的问题，改进了一种连续补给熔料的系统。该系统在美国专利US4，661，324（1987年4月28日公开，署名为Sink等）描述了这种系统（下称324专利）。该324专利的系统包括：（1）一个管道，它穿过坩埚并收尾于熔炉内侧后加热器内部的拉模顶部之上，以及（2）一个碎屑推进装置，它连到管道与形状不规则的固体硅粒的一来源。把硅粒供给该碎屑推进装置，周期性地迫使一预定体积的颗粒通过管道进入内侧后加热器的内部。然后，在重力的吸引下，使这些碎屑落入熔体中。

可惜，324专利的这种系统有几个问题。第一，因系统的碎屑推进装置部分有大量的机械零部件，以及因该碎屑推进装置总是输送磨料（即形状不规则的固体硅粒），碎屑推进装置会出故障。第二，这些研磨的硅粒会侵蚀或磨出碎屑推进装置金属零部件的细屑，这些细屑将与硅料一起被送入熔体中。这些金属细屑会沾污熔体。第三，一预定的形状不规则的硅粒体积的重量从一种颗粒体积变成下一个颗粒体积，这依赖于碎屑自身相互间的取向如何，以及因该碎屑推进装置推出一预定的体积（而非重量）的颗粒进入熔炉，所以的确不可能重复地将一预定的重量的碎屑添加到熔炉中去。为把热漂移尽量缩小到所需的水平，以维持基本连续的晶体生长过程，当用形状不规则的硅粒作为进给原料时，总是将预定的重量的颗粒添加到熔体中，是十分重要的。基于上述指明的理由，这种碎屑推进装置系统就不可能重复地将这样的一种形状不规则的颗粒以预定的重量供给到熔体中。

本发明的一个目的在于提供一种用于生长中空、管状结晶体的设备中，能将硅熔料高可靠又不致无意中将污染物加到熔体中的连续补给系统。

本发明的另一个目的在于提供一种用在生长中空、管状结晶体的设备中，在一定程度上不致出现对熔体不可接受的很大热冲击或扰动。

为达到这些以及其他目的，采用一种能将硅熔料连续地补给到晶体熔炉坩埚里的系统，即美国专利US4，544，528中Stormont等所披露的那种类型的系统。对其改进包括一个穿过坩埚并收尾于熔炉内侧后加热器内部的拉模顶端之上的管道。该系统还包括一个容器，用以贮存预定直径的球形固体硅粒，一个与管道及该容器相连的收受室，以及一个也和收受室连接的高压气体喷射管。一个颗粒发放器，它有一个振动器，一个第二高压气体喷管，或一些其它装置，用以造成硅粒从容器到收受室的移动。借助于高压气体喷管，迫使收受室中的硅粒通过管道进入在坩埚正上方的晶体生长炉内侧后加热器的内部。随后，硅粒在重力吸引下落入坩埚盛装的熔体中。为了偏转发射自管道的硅粒，使之以基本上均匀的模式分布于熔体表面，在晶体生长炉中管道上端的正上方最好安装一个转向器，因而使坩埚中出现的液流或热冲击将减至最小。

为了更完全理解本发明的特征和目的，将参照附图作如下的详细描述。

图1是晶体生长炉的剖面侧视图，为与本发明的硅给料系统一起使用而设计。

图2是本发明的硅给料系统的剖面侧视略图。

参看图1和2，本发明指的是系统18，用以把固体硅球粒连续地的供给美国专利US4，544，528（下称528专利）所公开的那种生长空心管形结晶体类型的设备20中的坩埚，这儿本专利已加以引证结合。

设备20包括炉壳22，其中配置有坩埚24，以及内、外侧后加热器26和28。坩埚24同心配置于炉壳22中，为一低矮、中空、上部开口的正棱柱体或正圆筒体。内后加热器26具有一个空心的内侧30和一个密封内后加热器顶端的顶板32。内后加热器26的底部有开口，并直接安装在坩埚24的上方，因此内后加热器的内侧30与该坩埚的内部相连。内后加热器26就位于外后加热器28的内空心部。