CN101135061A - 用于将固体原材料供应至单晶生长器的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于将固体原材料供应至硅或锗半导体单晶的生长器的装置和方法。所述固体原材料供应装置包括：筒状本体，安装在所述坩埚上方，用于在其中接收所述固体原材料；底盖，可拆卸地安装在所述本体的底端，并且基本形成为锥形；以及连接装置，用于相对于所述本体相对地向上和向下移动所述底盖，所述锥形底盖由与待生长为单晶的半导体相同的材料制成；所述固体原材料被装入，同时所述底盖以预定的距离与坩埚中的熔融物隔开，这样所述底盖可重复使用，并且即使所述底盖因为固体原材料的下落所导致的碰撞而破损，底盖的碎片也不会污染熔融物。而且，本发明基本形成锥形的底盖，由此防止底盖的破损，并且能够将固体原材料均匀分散地装入到坩埚中。

Description

用于将固体原材料供应至单晶生长器的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种固体原材料供应装置和一种固体原材料供应方法，并且特别是涉及用于将固体原材料装入到硅或锗半导体单晶生长器的固体原材料供应装置和固体原材料供应方法。

背景技术

通过坩埚中的硅或锗的熔融物拉起晶体使晶体生长的Czochralski方法是公知的用于制作单晶半导体的方法。通常，在Czochralski方法中，多晶固体原材料被装入到坩埚中，并且通过加热被熔融成熔融物，籽晶与该熔融物接触并被拉起，由此生成所需半径的多晶锭。

本发明涉及用于将固体原材料装入坩埚中的固体原材料供应装置和固体原材料供应方法。通常，根据固体原材料的类型，将用于将固体原材料供应至坩埚的方法分成以下三种方法：第一种方法：从坩埚的中上部直接下落片状的固体原材料；第二种方法，从坩埚的中上部或倾斜上部相应地直接下落或倾斜供应颗粒状的固体原材料；以及第三种方法：随着从坩埚的中上部缓慢地供应杆状固体原材料而熔融固体原材料。上述方法根据原材料的类型采用不同结构的装置，并且各自具有优缺点。其中，由于可以以具有竞争力的成本容易地获得原材料，并且可以利用再生(回收)原材料，因此第一种方法被广泛地采用。第一种方法和结合第一种方法的装置在以下现有技术中公开。

例如，日本专利特开No.2004-244236和WO2002/068732公开了一种固体原材料供应装置，其包括：筒状本体，用于接收待供应至坩埚的片状固体原材料；顶盖，用于闭合该本体的上部开口；底盖，用于闭合该本体的下部开口；以及支承杆或支承线，其穿过本体连接至底盖的上端，并且构造为防止底盖由于固体原材料的载荷而下落，并且适当地打开底盖，以控制固体原材料的下落量和下落速度。典型地，该本体、顶盖和底盖、以及支承杆由石英或石英玻璃制成，并且该支承线由耐热金属制成。该底盖形成为锥形，其顶点面向固体原材料。该底盖通过支承杆或支承线闭合该本体的下开口。随着支承杆或支承线向下移动，该底盖打开本体的下开口，这样，固体原材料被装入到坩埚中。

然而，当装载于本体中的固体原材料被装入到坩埚中时，固体原材料撞上该底盖的表面，并且在一些情况下，由石英或石英玻璃制成的底盖由于固体原材料的下落所导致的碰撞而破损。结果，该底盖的碎片下落到具有固体原材料的坩埚中，并且石英组合物污染了高纯度的熔融物，从而导致劣质的多晶锭和低产的高品质单晶锭。

同时，固体原材料供应装置被用于额外将固体原材料装入或再装入坩埚中，以及用于最初将固体原材料装入空的坩埚中。单晶锭的生产率与坩埚的容积和装入坩埚中的熔融物的量成比例。如果固体原材料最初装入空的坩埚中并且被熔融，则由于固体原材料的颗粒之间的未用空间的消失，与固体原材料的体积相比，熔融物的体积显著减小。因此，固体原材料被额外地装入，以增加熔融物的量和单晶锭的生产率。而且，在传统的单晶生长方法中，在锭生成后，冷却生长器，并且从生长器中将所生成的锭拉出。此时，在固化过程中，保存在坩埚中的熔融物膨胀，因此由石英制造的坩埚会破损或破裂，从而导致了坩埚和熔融物的浪费。为了克服该问题，建议采用以下解决方案，即，将固体原材料额外装入保存在坩埚中的熔融物中，而不冷却生长器，从而允许利用同一坩埚进行多次单晶锭生长。

与最初装入相比，额外装入或再装入有需要考虑之处。例如，由于在保存在坩埚中的熔融物上进行额外装入或再装入，因此熔融物可能由于固体原材料的下落而喷溅，并且由此喷溅的熔融物可能会附着至半导体单晶生长器或固体原材料供应装置。在较差的情况下，熔融物可能会喷溅，这样可能导致不能实现单晶生长。因此，应当适当减小固体原材料的下落速度，并且固体原材料应当分散均匀地下落到坩埚中。

为了实现此目的，上述WO2002/068732文献提出一种固体原材料供应装置，其中筒状本体形成为沿向下的方向增大，或者锥形底盖的尺寸和竖直角受到控制。然而，现有技术不能取得令人满意的效果。而且，现有技术已提出降低固体原材料的下落速度或不连续地下落固体原材料，然而固体原材料长期停留在高温加热的生长器中。结果，装载于固体原材料供应装置的筒状本体中的固体原材料部分地熔融或膨胀，从而导致固体原材料不易下落。而且，现有技术已经研究解决熔融物的表面固化之后，由固体原材料的下落导致的熔融物的喷溅问题。然而，需要额外的装置和时间来使熔融物的表面固化，由此会导致生产率降低，以及由部分石英坩埚的分离导致的熔融物的污染。

为了解决上述问题，即熔融物的表面固化之后，在装入期间，由固体原材料的下落或石英坩埚的一部分的分离导致的熔融物的散射问题，美国专利No.6,908,509公开了底盖由可熔融为硅熔融物的单晶硅或多晶硅制成，以及当固体原材料被装载入固体原材料供应装置的本体中时，该本体浸入熔融物中并且底盖被熔融，由此本体中的固体原材料被供应至熔融物。然而，由于供应装置的底盖被熔融，因此现有技术具有如下缺点，即每次都需要更换新的一次性的底盖。

发明内容

本发明设计用于解决现有技术的问题，因此本发明的目的是提供一种固体原材料供应装置，所述固体原材料供应装置具有在固体原材料供应至半导体单晶生长器时防止出现熔融物喷溅或污染的结构。

本发明的另一个目的是提供一种固体原材料供应方法，所述固体原材料供应方法在固体原材料供应至半导体单晶生长器时防止出现熔融物喷溅或污染。

为了实现所述目的进行了反复的研究和实验，发明人已发现可以控制底盖的材料和类型，从而防止熔融物喷溅或污染并获得最佳的装入效果，而且发明人已完成了本发明。

根据本发明的固体原材料供应方法，锥形的底盖由与待生长为单晶的半导体相同的材料制成，并且所述固体原材料装入坩埚中，从而底盖不会浸入坩埚内的熔融物中，而是与所述熔融物隔开。由此所述固体原材料供应方法允许重复使用底盖，并且即使底盖因为固体原材料的下落所导致的碰撞而破损，所述方法能够防止该底盖的碎片污染熔融物。

特别地，根据本发明的示范性实施例的固体原材料供应方法，作为将固体原材料、即半导体单晶的原材料供应至坩埚的方法，所述坩埚容纳用于以预定高度生长的半导体单晶的熔融物，所述方法包括以下步骤：将所述固体原材料装载在固体原材料供应装置的筒状本体中，同时锥形的底盖闭合所述本体的开口，从而所述锥形底盖的顶点位于所述本体的内部空间中；在所述坩埚上方安装所述固体原材料供应装置的筒状本体，从而所述底盖朝向在所述坩埚中的熔融物；以及相对地移动所述本体和所述底盖，同时所述底盖以预定的距离与所述坩埚中的熔融物隔开，以打开所述本体的开口，由此将所述固体原材料装入所述坩埚，其中，所述底盖由与所述半导体材料相同的单晶或多晶半导体制成。

优选的，所述将所述固体原材料装入所述坩埚的步骤包括以0.1rpm至3rpm的速度相对地旋转所述坩埚和所述供应装置的本体，从而所述固体原材料均匀地分散并装入所述坩埚中。

优选的，所述固体原材料是颗粒直径为3mm至30mm的颗粒状或片状的多晶半导体，由此降低了作用于所述底盖的下落碰撞并防止所述熔融物的喷溅。

同时，本发明的固体原材料供应装置具有底盖，所述底盖的基本形状是锥形并且其细节和结构可以进行多种变化，从而能够防止底盖的破损，并且能够将固体原材料均匀分散地装入坩埚中以防止所述熔融物的喷溅。

特别地，根据本发明的示范性实施例的固体原材料供应装置作为将固体原材料、即半导体单晶的原材料供应至半导体单晶生长器的坩埚的装置，所述装置包括：筒状本体，位于所述坩埚上方，并可拆卸地安装在所述生长器中，用于容纳所述固体原材料；底盖，可拆卸地安装在所述本体的底部，用于防止所述固体原材料的下落，并且该底盖基本形成为锥形，所述锥形的顶点朝向所述固体原材料；以及连接装置，穿过所述本体的内部空间的中部而连接在所述锥形底盖的顶点附近，用于相对于所述本体相对地向上和向下移动所述底盖，其中，多个沟槽从所述锥形顶点向下形成于朝向所述固体原材料的所述底盖的锥形表面上。

进一步，根据本发明的另一示范性实施例，所述底盖的竖直横截面形成为钟形，在所述底盖中，相对于所述底盖的下表面的角从所述底盖的锥形顶点向下越来越大。

进一步，根据本发明的另一示范性实施例，所述底盖的竖直横截面形成为晶锭肩台状，在所述底盖中，相对于所述底盖的下表面的角从所述底盖的锥形顶点向下至一点越来越小，而从所述点向下越来越大。

进一步，根据本发明的另一示范性实施例，在朝向所述固体原材料的所述底盖的锥形表面上至少形成一个凹部或凸部。

在此，底盖优选的由与待生长为晶体的半导体相同的材料制成，诸如硅或锗。因为所述底盖的结构和形状能够降低所述固体原材料的下落碰撞，因此所述底盖可由石英玻璃制成。

附图说明

参考附图，通过以下对实施例的描述本发明的其它目的和方面将变得清楚，其中：

图1是根据本发明示范性实施例的固体原材料供应装置的横截面图。

图2是根据本发明示范性实施例的固体原材料供应装置的横截面图，其中固体原材料供应装置装入坩埚中。

图3至图6是根据本发明示范性实施例的固体原材料供应装置的底盖的多种实例的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本发明的优选实施例进行详细地描述。在说明之前，应当理解的是在说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应当被认为是限于一般的和词典的含义，而是以允许发明人为获得最佳解释而恰当地限定术语为基础，基于符合本发明技术方案的含义和概念进行解释。因此，在此提出的说明只是用于示例目的优选实例，而不是用于限制本发明的范围，所以应当理解的是其它等同物和变型不脱离本发明的精神和范围。

图1是根据本发明示范性实施例的固体原材料供应装置的横截面图。尽管所述示范性实施例示出了待生长为晶体的半导体是硅，然而本发明也可用于诸如锗的其它半导体生长为晶体的情况。此外，尽管所述示范性实施例示出了固体原材料是片状多晶硅，然而本发明也可用于供应颗粒状多晶硅或回收硅的情况。而且，尽管所述示范性实施例示出了固体原材料被额外装入或再装入保存有熔融物的坩埚中，然而本发明也可用于固体原材料最初即被装入空的坩埚中的情况。

如图1所示，根据所述示范性实施例的固体原材料供应装置200安装在单晶生长器100的闸门170处，从而所述供应装置200将以片状形成的多晶硅原材料210供应至单晶生长器100的坩埚120。该固体原材料供应装置200包括：筒状本体300，用于在其中接收多晶硅原材料210；底盖400，以具有顶点的锥形形成用于闭合所述本体300的下部开口；顶盖500，用于闭合所述本体300的上部开口；以及连接装置450，穿过本体300的内部空间连接在所述底盖400的顶点附近。

该本体300具有这样的筒状结构，该筒状结构能允许多晶硅原材料210装载在本体中，并向下逐渐变粗以使多晶硅原材料210易于下落。止动块310沿本体300的外围连续或不连续地突出地形成。当固体原材料供应装置200安装在生长器100的上部时，所述止动块310停止在闸门170中，从而本体300固定在预定的位置。本体300典型地由石英玻璃制成，所述石英玻璃耐热、具有耐污染性并且是透明的。

形成为锥形的底盖400具有下部，该下部的直径形成为大于本体300的下部开口的直径。当底盖400安装为使底盖400的锥形的顶点朝向本体300的内部空间时，底盖400完全闭合本体300的下部开口。在所述示范性实施例中，底盖400由与多晶硅原材料210具有相同或基本相等纯度和浓度的单晶硅或多晶硅制成。

连接装置450连接在底盖400的锥形的顶点附近并穿过本体300的内部空间和顶盖500连接至籽晶(seed)连接器(未示出)。连接装置450作为支承线或支承杆，用于防止底盖400由于多晶硅原材料210的载荷而下落。该连接装置450还被构造为向下移动底盖400，从而当向坩埚120装入多晶硅原材料210时，打开本体300的下部开口。如果连接装置450由支撑线形成，则该连接装置450由高熔点的金属制成，所述金属在高温时具有耐污染性及优良的机械强度，如钼(molybdenum)或钨(tungsten)，或者其合金。如果连接装置450由支撑杆形成，则该连接装置450由高熔点金属或其合金，或者和制成本体300的材料相同的石英玻璃制成。

顶盖500可拆卸地安装在本体300的上端，并由石英玻璃制成以利于观察，耐高温及抗污染。

具有固体原材料供应装置200的生长器100包括下部腔室130和上部腔室140。该下部腔室130和上部腔室140严密地密封生长器100以将生长器100与外部环境阻隔。下部腔室130中具有坩埚120、加热器150、以及绝热部件160。驱动装置(未示出)可被连接至坩埚120以用于上下移动坩埚120或使坩埚120旋转。该上部腔室140形成筒状并从下部腔室130延伸而安装在坩埚120的上方。上部腔室140提供用于安装固体原材料供应装置200或拉起单晶锭(crystal ingot)的空间。

使用根据本发明示范性实施例的该固体原材料供应装置200，用于将多晶硅原材料210装入单晶生长器100的坩埚120的方法将如下进行描述。

首先，当底盖400将固体原材料供应装置200的本体300的下部开口闭合，从而底盖400的锥形的顶点朝向本体300的内部空间时，作为固体原材料的多晶硅原材料210装载在装置200中。优选地，多晶硅原材料210以片状或颗粒状形成，并具有3至30mm的颗粒直径。如果该直径小于3mm，当包含有固体原材料210的固体原材料供应装置200被转移或安装在生长器100中时，固体原材料210会通过本体300和底盖400之间的缝隙露出。如果该直径大于30mm，在固体原材料210的装载或下落过程中，过度的撞击可能会作用于底盖400，由此底盖400可能会破损，或者在装固体原材料210的过程中坩埚120中的熔融物可能会喷溅。在此，直径的范围仅仅是用于示例目的的优选实例，如果本体300和底盖400的数值精度较高或者由本体300和底盖400产生的耐碰撞强度足够大，则直径的范围可能会超出所示出的范围。

接下来，其中包含有多晶硅固体原材料210的固体原材料供应装置200被安装在单晶生长器100中。特别地，底盖400通过连接装置450连接至籽晶连接器(未示出)。本体300通过上部腔室140和闸门170向下移动至下部腔室130的内部空间。沿本体300的外围形成的止动块310停止在突出地形成在上部腔室140的内壁中的闸门170中，从而本体300的移动停止在预定的位置。此时，最初装入多晶硅原材料210之后熔融的硅熔融物110或在单晶生长之后残留的硅熔融物110容纳在坩埚120中。

随后，连接装置450向下降低，从而底盖400向下移动以打开本体300的下部开口。如图2所示，装载在本体300中的多晶硅原材料210通过本体300和底盖400之间的缝隙下落，从而固体原材料被装入坩埚120。

此时，控制底盖400的移动距离，以使得底盖400不直接接触坩埚120中的熔融物110，而以预定的距离与熔融物110隔开。该预定的距离是使熔融物110不会因为下落的多晶硅原材料210而喷溅的高度，并且是因为装入多晶硅原材料210而升高的熔融物110的表面不直接接触底盖400的高度。该预定的距离可以通过考虑固体原材料210的尺寸、下落时间以及坩埚120的容积而进行控制，并且必要时，在装入多晶硅原材料210的过程中，可以通过相对于坩埚120连续或不连续地相对地移动本体300和底盖400而增大该预定的距离。在此，本体300和底盖400相对于坩埚120的相对移动是：可以使坩埚120通过驱动装置(未示出)向下移动，同时固定本体300和底盖400；或者可以向上移动本体300和底盖400，同时固定坩埚120。本体300和底盖400的相对移动类似于本体300和底盖400以及和坩埚120的相对移动。尽管在示范性实施例中，可以通过连接装置450向下移动底盖400，同时由止动块310固定本体300，从而打开本体300的下部开口；也可以向上移动本体300，同时固定底盖400，从而打开本体300的下部开口。

优选地，在将多晶硅原材料210装入坩埚120的过程中，坩埚120缓慢地旋转，从而多晶硅原材料210均匀地分散并装入坩埚120。考虑多晶硅原材料210的颗粒直径、多晶硅原材料210的量，本体300和底盖400的直径，坩埚120的容积以及多晶硅原材料210的水平下落距离，而控制坩埚120的旋转速率。例如，在装入多晶硅原材料210的过程中，坩埚120可以0.1至3rpm的旋转速率旋转。如果坩埚120的旋转速率小于0.1rpm，则坩埚120的旋转速率相比多晶硅原材料210的整个下落时间太缓慢，由此导致多晶硅原材料210的分散效果很微弱。如果坩埚120的旋转速率大于3rpm，熔融物会喷溅。尽管所述示范性实施例示出了坩埚120旋转的同时本体300固定，然而也可以使本体300旋转的同时坩埚120固定，也可以取得相同的效果。

通过这种方式，使装载在本体300中的多晶硅原材料210装入坩埚120。使包括本体300的固体原材料供应装置200向上移动至上部腔室140，且将用于生长单晶的籽晶连接至籽晶连接器(未示出)，由此开始单晶硅生长过程。

如上所述，根据示范性实施例，因为底盖400由与熔融物110相同的硅组合物制成，即使底盖400的一部分被下落的多晶硅原材料破损，也可以防止对熔融物110的造成污染。

与美国专利No.6,908,509中的上述现有技术不同，根据示范性实施例由硅制成的底盖400不会直接接触熔融物110，由此允许底盖400的重复使用。而且，根据示范性实施例的底盖400相比常规的由石英制成的底盖具有良好的弹性，由此底盖400的使用寿命延长。

图3至图6是根据本发明示范性实施例的底盖的多种实例的视图。

参考图3，以正视平面图示出的底盖400基本上形成锥形。螺旋形沟槽412形成于底盖410的锥形表面上。当固体原材料沿底盖410的锥形表面下落时并装入坩埚120时，固体原材料沿勾画出螺旋形轨迹的螺旋形沟槽412下落。这会产生与坩埚120的旋转类似的效果。因此，与不具有螺旋形沟槽的底盖相比，使用图3的底盖410更好地分散固体原材料，而更均匀地将固体原材料装入坩埚120。

尽管该示范性实施例示出了沟槽412以沿底盖410的锥形表面形成螺旋状，但沟槽的形状并不仅限于这种方式。例如，沟槽可以相对底盖的锥形的顶点沿径向形成线条形。在这种情况下，虽然固体原材料的下落轨迹不会勾画为螺旋形，但是固体原材料的沿沟槽的水平下落距离不同于固体原材料沿不具有沟槽的锥形表面的水平下落距离，从而使用具有线性沟槽的底盖比使用不具有沟槽的底盖，固体原材料的水平分散效果较好。

唯一需要考虑的是，无论沟槽形成螺旋形还是径向线条形，沟槽都不应当形成至底盖410的下部边缘。如果沟槽形成至底盖的下部边缘，当本体的下部开口如图1所示由底盖闭合时，则在底盖和本体之间形成有缝隙，固体原材料会通过所述缝隙而泄漏出。因此，沟槽优选地至少形成于底盖与本体300的接触位置之前。

同时，沟槽的宽度和深度、横截面形状和数量并不限于特定的范围，而是考虑到固体原材料的颗粒直径和底盖的直径而进行控制。优选的，考虑到参考图1和图2描述的示范性实施例的效果，底盖410的材料与固体原材料相同。然而，底盖410可由常规的材料，如石英玻璃、高熔点金属或其合金制成。

如图4所示，以正视平面图示出的底盖420的形状基本和锥形类似。然而，更具体地说，该底盖420形成钟形，且在该底盖中，相对于底盖420下表面的角从顶点向下越来越大。图4的底盖420能有效防止出现常规问题、底盖破损。也就是说，在简单的锥形底盖的情况下，底盖的下缘对下落的固体原材料碰撞的抵抗性较弱。根据示范性实施例的底盖420具有较大的相对于下表面向下倾斜的角。固体原材料倾斜地落在底盖的下缘，由此减轻了作用于底盖的碰撞。因此，根据示范性实施例的底盖420解决了多种问题，例如由于底盖的破损而导致的对熔融物造成污染的问题，以及对现有技术中的简易的锥形底盖来说使用寿命缩短的问题。

如上所述，因为图4的底盖420解决了破损的问题，因此底盖420可由石英玻璃、高熔点金属或其合金制成。或者，底盖420还可以由与待装入的固体原材料相同的材料制成。

如图5所示，以正视平面图示出的底盖430在形状和效果方面与图4的底盖420类似。更具体而言，该底盖430形成晶锭肩台(ingot shoulder)状，在该底盖中，相对于底盖下表面的倾斜角从顶点向下至一点越来越小，而从该点向下越来越大。这样易于制造底盖。制造上述示范性实施例中的底盖410和420需要诸如铸造之类的其它工艺，而该示范性实施例中的底盖430使用晶锭肩台部分制造，这是由于晶锭肩台部分一般是半导体的丢弃部分。因此底盖430减少了对更多设备的需要或制造成本，底盖430由与待装入的固体原材料相同的材料制成，并且在半导体材料的回收方面是优选的。

图6(a)是底盖440的俯视平面图，图6(b)是沿图6(a)的线b-b切取的剖视图。如图6所示，底盖440形成锥形，在底盖440中，凸部443和凹部445沿周向相对于顶点441交替地形成在锥形表面上。图6的底盖440允许分散地装入固体原材料。沿凸部443下落的固体原材料的水平下落距离与沿凸部445下落的固体原材料的水平下落距离不同，由此与现有技术中的简易锥形底盖相比产生更大的水平分散度。

尽管所述示范性实施例示出了两对交替设置的凸部和凹部，然而凸部和凹部的数量和设置并不限于这种情况。例如，可以仅有凸部或仅有凹部形成在简易锥形底盖的锥形表面上。在这种情况时，沿所述凸部或凹部下落的固体原材料的水平下落距离与沿锥形表面下落的固体原材料的水平下落距离不同，由此由于下落距离的不同而导致更大的水平分散度。或者，可以不规则地设置凸部和凹部，并且坩埚和底盖可相对地旋转以提高分散度。

如上所述，图6的底盖440可由多种材料制成。考虑到凹部445的下缘对固体原材料的碰撞的抵抗性较弱，优选地，底盖440由与待装入的固体原材料相同的材料制成。

对本发明已进行了详细说明。但是，应当理解的是，由于对本领域的技术人员来说，在本发明的精神和范围中进行的各种变化和修改通过所述详细的说明将变得清楚，所以在此仅以示例的方式给出详细的说明和特定的实例，同时说明了本发明的优选实施例。

工业应用

如上所述，根据本发明，锥形底盖由与待生长为单晶的半导体相同的材料制成，并且当将固体原材料装入坩埚中的熔融物中时，底盖不会浸入熔融物中，而是以预定的距离与熔融物隔开。因此，可以重复使用底盖，并且即使底盖因为固体原材料的下落所导致的碰撞而破损，底盖的碎片也不会污染熔融物。

而且，根据本发明，底盖基本形成锥形，并且其细节和结构可以进行多种变化和修改，由此防止底盖的破损，并且能够将固体原材料均匀分散地装入坩埚中。

Claims (17)

1.一种用于将固体原材料供应至半导体单晶生长器的坩埚的装置，所述固体原材料是半导体单晶的原材料，所述装置包括：

筒状本体，其位于所述坩埚上方，并可拆卸地安装在所述生长器中，用于容纳所述固体原材料；

底盖，其可拆卸地安装在所述本体的底部，用于防止所述固体原材料的下落，并且所述底盖基本形成为锥形，所述锥形的顶点朝向所述固体原材料；以及

连接装置，其穿过所述本体的内部空间的中部而连接在所述锥形底盖的顶点附近，用于相对于所述本体相对地向上和向下移动所述底盖，

其中，多个沟槽从所述底盖的锥形顶点向下形成于朝向所述固体原材料的所述底盖的锥形表面上。

2.如权利要求1所述的装置，

其中，从所述底盖的顶部观察时，所述多个沟槽形成为螺旋曲线形。

3.一种用于将固体原材料供应至半导体单晶生长器的坩埚的装置，所述固体原材料是半导体单晶的原材料，所述装置包括：

筒状本体，其位于所述坩埚上方，并可拆卸地安装在所述生长器中，用于容纳所述固体原材料；

底盖，其可拆卸地安装在所述本体的底部，用于防止所述固体原材料的下落，并且所述底盖基本形成为锥形，所述锥形的顶点朝向所述固体原材料；以及

连接装置，其穿过所述本体的内部空间的中部而连接在所述锥形底盖的顶点附近，用于相对于所述本体相对地向上和向下移动所述底盖，

其中，所述底盖的竖直横截面形成为钟形，在所述底盖中，相对于所述底盖的下表面的角从所述底盖的锥形顶点向下越来越大。

4.一种用于将固体原材料供应至半导体单晶生长器的坩埚的装置，所述固体原材料是半导体单晶的原材料，所述装置包括：

筒状本体，其位于所述坩埚上方，并可拆卸地安装在所述生长器中，用于容纳所述固体原材料；

底盖，其可拆卸地安装在所述本体的底部，用于防止所述固体原材料的下落，并且所述底盖基本形成为锥形，所述锥形的顶点朝向所述固体原材料；以及

连接装置，其穿过所述本体的内部空间的中部而连接在所述锥形底盖的顶点附近，用于相对于所述本体相对地向上和向下移动所述底盖，

其中，所述底盖的竖直横截面形成为晶锭肩台状，在所述底盖中，相对于所述底盖的下表面的角从所述底盖的锥形顶点向下至一点越来越小，而从所述点向下越来越大。

5.一种用于将固体原材料供应至半导体单晶生长器的坩埚的装置，所述固体原材料是半导体单晶的原材料，所述装置包括：

筒状本体，其位于所述坩埚上方，并可拆卸地安装在所述生长器中，用于容纳所述固体原材料；

底盖，其可拆卸地安装在所述本体的底部，用于防止所述固体原材料的下落，并且所述底盖基本形成为锥形，所述锥形的顶点朝向所述固体原材料；以及

连接装置，其穿过所述本体的内部空间的中部而连接在所述锥形底盖的顶点附近，用于相对于所述本体相对地向上和向下移动所述底盖，

其中，在朝向所述固体原材料的所述底盖的锥形表面上形成至少一个凹部或凸部。

6.如权利要求5所述的装置，

其中，在所述底盖的锥形表面上形成至少一对凹部或凸部。

7.如权利要求6所述的装置，

其中，沿所述锥形表面的外周交替地设置多对凹部或凸部。

8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，

其中，所述底盖由与所述半导体相同材料的单晶或多晶半导体制成。

9.如权利要求8所述的装置，

其中，所述半导体是硅或锗。

10.如权利要求1至7中任一项所述的装置，

其中，所述本体和所述底盖由石英玻璃制成。

11.如权利要求1至7中任一项所述的装置，

其中，所述连接装置由支承线或支承杆形成，所述支承线或支承杆由包括钼和钨的高熔点金属或其合金制成。

12.一种用于将固体原材料供应至坩埚的装置，所述坩埚容纳用于以预定高度生长的半导体单晶的熔融物，所述固体原材料是半导体单晶的原材料，所述方法包括以下步骤：

将所述固体原材料装载在固体原材料供应装置的筒状本体中，同时基本为锥形的底盖闭合所述本体的开口，且所述底盖的锥形顶点位于所述本体的内部空间中；

在所述坩埚上方安装所述供应装置的筒状本体，使所述底盖朝向在所述坩埚中的熔融物；以及

相对地移动所述本体和所述底盖，同时所述底盖以预定的距离与在所述坩埚中的熔融物隔开以打开所述本体的开口，由此将所述固体原材料装入所述坩埚中，

其中，所述底盖由与所述半导体相同材料的单晶或多晶半导体制成。

13.如权利要求12所述的方法，

其中，所述半导体是硅或锗。

14.如权利要求12所述的方法，

其中，将所述固体原材料装入所述坩埚中的步骤包括以0.1rpm至3rpm的速度相对地旋转所述坩埚和所述供应装置的本体。

15.如权利要求12所述的方法，

其中，所述固体原材料是颗粒直径为3mm至30mm的颗粒状或片状的多晶半导体。

16.如权利要求12所述的方法，

其中，在朝向所述固体原材料的所述底盖的锥形表面上形成从所述底盖的顶点向下呈螺旋形的多个沟槽，以及

将所述固体原材料装入所述坩埚中的步骤包括以螺旋轨迹将所述固体原材料装入所述坩埚。

17.如权利要求12所述的方法，

其中，在朝向所述固体原材料的所述底盖的锥形表面上形成至少一个凹部或凸部，以及

在将所述固体原材料装入所述坩埚中的步骤中，沿所述凹部或凸部下落的固体原材料的水平距离与沿除了所述凹部或凸部以外的部分下落的固体原材料的水平距离不同。

Images