本實用新型涉及單晶硅制備技術領域，尤其涉及一種單晶硅生長爐的加料器。

背景技術：

單晶硅制備方法主要有直拉法和區熔法，直拉法制備工藝中又有一種CZ單晶生長工藝，在CZ單晶生長工藝制備單晶硅的設備中，需要用到單晶硅生長爐。單晶硅生長爐包括石英坩堝。當制備時，先將坩堝放置于熱場中，再將硅原料裝滿坩堝，然后直接對坩堝中的熔融的硅原料進行抽空、化料、引晶、放肩、等徑等CZ單晶生產步驟。

目前的CZ單晶生產工藝中，石英坩堝是拉制單晶硅的消耗性器皿，每生產一爐單晶硅就要用掉一只石英坩堝。由于硅原料多為不規則形狀(塊狀、粒狀和片狀等)，各種形狀的硅原料在坩堝中堆放時，會產生很大的空隙，此外，硅元素固體形態的密度小于其液體形態的密度，這樣當硅原料完全融化時，坩堝中的液面都不到坩堝總容量的三分之二，使得每次燒爐時所能制備的單晶硅產量比較低，導致生產成本居高不下。

因此，希望一種單晶硅生長爐的加料器來解決上述缺陷。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種可以在生產過程中不斷向坩堝中加原料的單晶硅生長爐的加料器。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：

一種單晶硅生長爐的加料器，包括加料管和長桿，所述加料管的下端設有投料口并置于所述生長爐中，所述加料管內部軸線位置處具有供所述長桿上下運動的通管，所述加料管在所述投料口的上方具有向內收縮的頸部，所述長桿的下端具有一錐體狀的閉口部，所述閉口部置于所述頸部與所述投料口之間并可隨所述長桿的上下伸縮與所述頸部卡接或分離。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進：

可選地，所述通管通過多個支撐桿支撐固定在所述加料管的內壁處。

進一步，所述支撐桿的數量為三個，所述三個支撐桿在同一水平面且均勻分布在所述通管的外圍。

可選地，所述加料管的上端向外延伸設有卡接部，所述長桿的靠近上端處設有與所述長桿的軸線相互垂直的橫桿。

可選地，所述橫桿的長度大于所述加料管的外徑。

可選地，所述閉口部的最大直徑大于所述頸部的最小直徑。

可選地，所述閉口部所在的水平面在所述投料口所在的水平面的上方。

可選地，所述長桿的上端連接有圓盤，所述圓盤通過機械運動以帶動所述長桿進行上下運動。

可選地，所述加料管和所述閉口部采用石英材料，所述長桿采用鉬鋼材料。

本實用新型的有益效果：

1.本實用新型可以在單晶硅的生產過程中，不斷向坩堝中加入硅原料以增加單次開爐的總投料量，從而可以大大降低生產成本；

2.本實用新型通過長桿的上下運動可以實現閉口部與頸部的卡接與分離，從而可以控制向坩堝中投料的量，進而實現整個生產過程中單晶硅產量的控制；

3.本實用新型的加料器與單晶硅原料直接接觸的部分均采用石英材料，避免了單晶硅原料的污染。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的單晶硅生長爐的加料器的主視圖；

圖2是圖1所示單晶硅生長爐的加料器的加料管的俯視圖；

圖3是圖1所示單晶硅生長爐的加料器的加料管的主視圖；

圖4是圖1所示單晶硅生長爐的加料器的長桿的主視圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。

圖1是本實用新型實施例的單晶硅生長爐的加料器的主視圖。參見圖1，本實用新型提供了一種單晶硅生長爐的加料器，包括加料管1和長桿2，所述加料管1的下端設有投料口3并置于所述生長爐(圖中未示出)中，所述加料管1內部軸線位置處具有供所述長桿2上下運動的通管4，所述加料管1在所述投料口3的上方具有向內收縮的頸部5，所述長桿2的下端具有一錐體狀的閉口部6，所述閉口部6置于所述頸部5與所述投料口3之間并可隨所述長桿2的上下運動與所述頸部5卡接或分離。

在單晶硅生長的過程中，硅原料從所述加料管1的上端由所述加料管1的內壁與所述通管4的外壁之間的空腔進入到加料管1中。當長桿2下端的閉口部6向下運動到靠近投料口3的位置時，閉口部6與頸部5之間形成空腔供硅原料通過，硅原料到達投料口3從而進入到坩堝中。若不需要再向坩堝中投料，只需使長桿2下端的閉口部6向上運動到遠離投料口3的位置，直至閉口部6與頸部5之間卡接從而可以阻止硅原料通過。

本實用新型可以在單晶硅的生產過程中，不斷向坩堝中加入硅原料以增加單次開爐的總投料量，從而可以大大降低生產成本。

本實用新型通過長桿2的上下運動可以實現閉口部6與頸部5的卡接與分離，從而可以控制向坩堝中投料的量，進而實現整個生產過程中單晶硅產量的控制。

圖2是圖1所示單晶硅生長爐的加料器的加料管1的俯視圖。參見圖2，所述通管4通過多個支撐桿7支撐固定在所述加料管1的內壁處。

參見圖2，所述支撐桿7的數量優選為三個，所述三個支撐桿7在同一水平面且均勻分布在所述通管4的外圍。這樣可以保證加料管1內部的通管4可以穩定支撐。可以理解的是，三個支撐桿7為一組支撐桿組并布置在所述通管4的軸線的中部位置處，還可以設置多組支撐桿組，多組支撐桿組可以設置在所述通管4的軸線的上端位置處或下端位置處。

圖3是圖1所示單晶硅生長爐的加料器的加料管1的主視圖。參見圖3，所述加料管1的外壁自上而下處于先收縮再恢復的形狀，其中，收縮到極限時即形成本實用新型所述的頸部5，所述頸部5的橫截面積最小，因此在頸部5通過的硅原料也得到一定限制。否則，若是所述加料管1的外壁自上而下均為長筒形，那么在長桿2向上運動的過程中，大量的硅原料不受限制的直接進入到生長爐中，這樣很容易造成加料過程中的不可控制而導致加料溢出的情況。而本實用新型的頸部5恰恰可以避免加料溢出的情況，所以頸部5的橫截面積也決定了加料的速度。

參見圖3，所述頸部5上方的加料管1的外壁可以為逐漸收縮的圓弧形，所述頸部5下方的加料管1的外壁可以為逐漸恢復的直線形。可以理解的是，所述頸部5上方的加料管1的外壁還可以為逐漸收縮的直線形，所述頸部5下方的加料管1的外壁還可以為逐漸恢復的直線形。所述頸部5上方的加料管1的外壁還可以為逐漸收縮的圓弧形，所述頸部5下方的加料管1的外壁還可以為逐漸恢復的圓弧形。所述頸部5上方的加料管1的外壁還可以為逐漸收縮的直線形，所述頸部5下方的加料管1的外壁還可以為逐漸恢復的圓弧形。這樣都是為了可以使處于頸部5上方和頸部5下方的硅原料都具有一個緩沖的運動速度，可以更好的形成對加料過程的控制。

參見圖3，所述頸部5位于靠近所述投料口3的上方，這樣經過頸部5的硅原料通過頸部5與閉口部6的空腔后可以直接從投料口3進入生長爐中。所述頸部5的直徑可以為所述加料管1的直徑的40％-75％，優選的方案是頸部5直徑為加料管1直徑的60％。

參見圖3，所述加料管11的上端向外延伸設有卡接部8。參見圖1，所述長桿2的靠近上端處設有與所述長桿2的軸線相互垂直的橫桿9。所述卡接部8的形狀不局限于圖中的形狀，還可以是圓形或方形。參見圖1，所述橫桿9的長度大于所述加料管1的外徑。這樣可以防止長桿2滑落向下運動直至閉口部6進入到高溫的石英坩堝中。

參見圖3，加料管1的軸線位置處還具有供所述長桿2上下運動的通管4，通管4不僅為長桿2提供了上下運動的軌道，同時通管4采用石英材料，避免了長桿2與硅原料直接接觸以造成對硅原料的污染。

參見圖1，所述閉口部6的最大直徑大于所述頸部5的最小直徑。這樣，在不需要再向坩堝中加入硅原料的情況下，可以使閉口部6與頸部5卡接以阻止硅原料通過。

參見圖1，所述閉口部6所在的水平面在所述投料口3所在的水平面的上方。

圖4是圖1所示單晶硅生長爐的加料器的長桿的主視圖。參見圖4，所述橫桿9將所述長桿2分為在所述橫桿9下方的第一21和在所述橫桿9上方的第二段22，所述第一段21的長度連同所述長桿2下端的閉口部6的長度小于所述加料管1的整體長度。這樣，不管長桿2上下如何運動，長桿2下端的閉口部6始終都不會到達加料管1的投料口3，從而閉口部6可以避免進入高溫的石英坩堝中。

參見圖1，所述長桿2的上端連接有圓盤10，所述圓盤10通過機械運動以帶動所述長桿2進行上下運動。這樣避免人工控制長桿2的上下運動，省時省力。

在一個優選實施例中，所述加料管1和所述閉口部6采用石英材料，所述長桿2采用鉬鋼材料。

本實用新型的加料器與單晶硅原料直接接觸的部分均采用石英材料，避免了單晶硅原料的污染。而長桿2采用具有較高熱強性的鉬鋼材料，可以適應石英坩堝上方的高溫環境。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。