一种忆阻器制备用晶圆拉晶装置

1.本发明涉及一种晶圆制备设备技术，尤其涉及一种忆阻器制备用晶圆拉晶装置。


背景技术：

2.忆阻器也称记忆电阻器，其尺寸小、能耗低，所以能很好地储存和处理信息，一个忆阻器的工作量，相当于一枚cpu芯片中十几个晶体管共同产生的效用，集成度、功耗、读写速度都要比传统的随机存储器优越，现有的忆阻器在制备时，需要用到拉晶炉生产晶棒，从而进行切割晶圆，在拉生长单晶晶棒时,在拉晶炉的石英坩埚内装入多晶硅,然后熔化多晶硅,待熔液温度稳定,再利用籽晶与熔液接触的方式生长晶棒。
3.拉晶过程中，拉晶炉在熔化多晶硅的过程中会产生氧化物，因此，需要设置排气通道，通过通入惰性气体，将拉晶时产生的氧化物带走并通过排气管排出，以确保晶棒拉晶后的品质。
4.然而，现有的拉晶炉在使用时，惰性气体从炉内上方向下通入，至石英坩埚内熔液与籽晶接触处，并携带该处结晶时产生的氧化物一起上流，经上方的导流板向外侧折向后，再向底部的排气管流动，这使得氧化物颗粒附着在导流板的顶部，随着氧化物颗粒的积累过多，容易重新流回坩埚内的多晶硅熔液中，影响籽晶与熔液连接处的结晶效果的问题。并且当尾气最终经过排气管时，氧化物会发生反应沉积现象，排气管易被阻塞，影响尾气的正常排出，同时也影响拉晶炉内的气压，不利于晶体的稳定生长。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种忆阻器制备用晶圆拉晶装置，通过对应气体导向机构设置吹气机构，可将对应坩埚设置的气体导向机构的携带氧化物的惰性气体快速吹向排气机构，避免氧化物颗粒累积掉落至坩埚内部影响拉晶的晶棒质量。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种忆阻器制备用晶圆拉晶装置，包括炉体、设置于所述炉体内部底部的坩埚以及经推拉杆设置于所述坩埚内部的籽晶，所述炉体内部还设置有用于向所述籽晶与所述坩埚内液体的接触处通惰性气体的进气机构以及用于将携带氧化物的惰性气体排出所述炉体的排气机构，所述排气机构与所述籽晶之间设置有气体导向机构，所述炉体内部对应所述气体导向机构对准所述坩埚的位置设置有吹气机构，用于将携带氧化物的惰性气体吹向排气机构，避免氧化物在与坩埚对应的气体导向机构上累积。
7.优选的，所述气体导向机构包括底端设置于所述籽晶和所述坩埚之间的下位导流筒，所述下位导流筒底端内圆周侧与所述籽晶之间留有进气间隙；
8.所述下位导流筒的顶端内圆周侧与上位导流筒底端外圆周侧密封连接，所述上位导流筒顶端固定有上位环板，所述进气机构输出的惰性气体依次经所述上位环板、所述上位导流筒至所述进气间隙处。
9.优选的，所述上位环板与所述下位导流筒之间的所述上位导流筒的外圆周侧由上
到下依次罩设有下位环板和导流环板，所述下位环板底侧与所述导流环板顶侧密封连接，所述导流环板底侧经限定侧板与所述下位导流筒固定连接，所述下位环板的外圆周侧与所述炉体内壁固定连接；
10.所述下位环板与所述上位环板之间、所述下位环板与所述上位导流筒之间、所述上位导流筒与所述导流环板之间均留有与所述进气机构连通的吹气间隙；
11.所述导流环板的下方设置有所述坩埚。
12.优选的，所述进气机构包括设置于所述炉体顶端的通气总管，所述通气总管伸入所述炉体内部的一端依次经支流导管和中间连通机构后与所述吹气间隙连通；
13.所述通气总管伸入所述炉体内部的侧壁上还开设有与所述进气间隙连通的通气孔。
14.优选的，所述气体导向机构还包括设置于所述坩埚外圆周侧的支撑环板，所述支撑环板顶端与所述限定侧板底端固定连接，所述坩埚与所述下位导流筒之间以及所述下位导流筒、所述导流环板与所述支撑环板之间、所述支撑环板与所述炉体之间围成依次连通的导气间隙，所述导气间隙与所述吹气间隙于所述导流环板处连通。
15.优选的，所述排气机构包括设置于所述支撑环板与所述炉体之间的所述炉体底端的排气管，所述排气管与由所述支撑环板和所述炉体围成的所述导气间隙连通。
16.优选的，所述中间连通机构包括固定于所述上位环板顶端且两端分别与所述支流导管和所述吹气间隙连通的定位通管，所述定位通管内部且对应其与所述吹气间隙连通处设置有阀座，所述阀座顶端压接有阀板，所述阀板顶侧经压紧弹簧与所述定位通管内壁固定连接，所述阀板底端连接有联动竖轴的顶端，所述联动竖轴底端依次穿过所述上位环板和所述下位环板后与清理块固定连接，所述清理块滑动设置于所述排气管内部；
17.所述阀板边缘伸出所述阀座。
18.优选的，所述炉体底端内壁上且围绕所述排气管的位置固定有导流块，所述导流块靠近所述排气管的一端向所述导流块远离所述排气管的一端的高度均匀增大。
19.优选的，所述下位导流筒的外圆周侧均匀布置多个所述限定侧板。
20.优选的，所述通气孔的直径和所述支流导管的内径均为所述通气总管内径的1/2。
21.本发明具备以下有益效果：
22.1、该忆阻器制备用晶圆拉晶装置，通过下位导流筒上方上位环板、上位导流筒、下位环板、导流环板的结构设计，配合通入的惰性气体进行分流，利用其中分流的一部分气体作用于拉晶部位，带走产生的氧化物，由另一部分气体给携带氧化物上流的惰性气体施加向外的吹力，从而便于携带氧化物的惰性气体经导流环板的阻挡向外侧流动后，氧化物不会附着在坩埚正上方导流环板的顶部，确保惰性气体携带氧化物流出，避免惰性气体经导流环板的阻挡导流，导致氧化物颗粒附着在导流环板的顶部，随着氧化物颗粒的积累过多，容易重新流回坩埚内的多晶硅熔液中，影响仔晶与熔液连接处的结晶效果的问题，从而保障了拉晶的晶棒品质。
23.2、该忆阻器制备用晶圆拉晶装置，通过上位环板顶部两侧的定位通管及其内部结构设计，联动排气管处的清理块，从而利用分流的气体使得清理块打开排气管，以便在停止拉晶时，利用定位通管内弹簧的弹力，使得清理块下移到排气管内，对排气管管口处附着的氧化物颗粒进行清理，确保后续拉晶装置再次使用时，排气管始终保持通畅，以便惰性气体
顺利排出，进一步确保拉晶品质，有效的避免了现有的拉晶炉在使用时，携带氧化物的惰性气体经过炉体底部的排气管时，容易发生反应沉积现象，导致排气管易被阻塞，影响尾气的正常排出，同时也影响拉晶炉内的气压，不利于晶体的稳定生长的问题。并且，当炉体内出现供压不稳时，利用清理块下移至排气管内，可有效防止携带氧化物的惰性气体回流，影响坩埚内处拉晶品质的问题。
24.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
25.图1为本发明的实施例一种忆阻器制备用晶圆拉晶装置的结构示意图；
26.图2为图1中a-a剖视图；
27.图3为本发明的实施例一种忆阻器制备用晶圆拉晶装置的限定侧板结构示意图。
28.其中：1、炉体；2、推拉杆；3、通气孔；4、通气总管；5、支流导管；6、定位通管；7、压紧弹簧；8、阀板；9、阀座；10、联动竖轴；11、籽晶；12、导流块；13、清理块；14、排气管；15、支撑环板；16、坩埚；17、下位导流筒；18、限定侧板；19、导流环板；20、下位环板；21、上位环板；22、上位导流筒。
具体实施方式
29.以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
30.图1为本发明的实施例一种忆阻器制备用晶圆拉晶装置的结构示意图；
31.图2为图1中a-a剖视图；图3为本发明的实施例一种忆阻器制备用晶圆拉晶装置的限定侧板结构示意图，如图所示，本发明的结构包括炉体1、设置于所述炉体1内部底部的坩埚16以及经推拉杆2设置于所述坩埚16内部的籽晶11，所述炉体1内部还设置有用于向所述籽晶11与所述坩埚16内液体的接触处通惰性气体的进气机构以及用于将携带氧化物的惰性气体排出所述炉体1的排气机构，所述排气机构与所述籽晶11之间设置有气体导向机构，所述炉体1内部对应所述气体导向机构对准所述坩埚16的位置设置有吹气机构，用于将携带氧化物的惰性气体吹向排气机构，避免氧化物在与坩埚16对应的气体导向机构上累积。
32.其中，所述气体导向机构包括底端设置于所述籽晶11和所述坩埚16之间的下位导流筒17，所述下位导流筒17底端内圆周侧与所述籽晶11之间留有进气间隙；所述下位导流筒17的顶端内圆周侧与上位导流筒22底端外圆周侧密封连接，所述上位导流筒22顶端固定有上位环板21，所述进气机构输出的惰性气体依次经所述上位环板21、所述上位导流筒22至所述进气间隙处。
33.优选的，所述上位环板21与所述下位导流筒17之间的所述上位导流筒22的外圆周侧由上到下依次罩设有下位环板20和导流环板19，所述下位环板20底侧与所述导流环板19顶侧密封连接，所述导流环板19底侧经限定侧板18与所述下位导流筒17固定连接，所述下位环板20的外圆周侧与所述炉体1内壁固定连接；所述下位环板20与所述上位环板21之间、所述下位环板20与所述上位导流筒22之间、所述上位导流筒22与所述导流环板19之间均留有与所述进气机构连通的吹气间隙，本实施例中上位导流筒22与导流环板19之间的吹气间
隙等于导流环板19与下位导流筒17之间的间隙；所述导流环板19的下方设置有所述坩埚16。
34.优选的，所述进气机构包括设置于所述炉体1顶端的通气总管4，所述通气总管4伸入所述炉体1内部的一端依次经支流导管5和中间连通机构后与所述吹气间隙连通；所述通气总管4伸入所述炉体1内部的侧壁上还开设有与所述进气间隙连通的通气孔3。
35.优选的，所述气体导向机构还包括设置于所述坩埚16外圆周侧的支撑环板15，所述支撑环板15顶端与所述限定侧板18底端固定连接，所述坩埚16与所述下位导流筒17之间以及所述下位导流筒17、所述导流环板19与所述支撑环板15之间、所述支撑环板15与所述炉体1之间围成依次连通的导气间隙，所述导气间隙与所述吹气间隙于所述导流环板19处连通，本实施例惰性气体上流时，在支撑环板15的内侧，而惰性气体经过导流环板19阻挡下流时，在支撑环板15的外侧，形成互不影响的气体排出通道，防止惰性气体排出时形成扰流，导致氧化物回落到坩埚16内，影响拉晶效果的问题。
36.优选的，所述排气机构包括设置于所述支撑环板15与所述炉体1之间的所述炉体1底端的排气管14，所述排气管14与由所述支撑环板15和所述炉体1围成的所述导气间隙连通。
37.优选的，所述中间连通机构包括固定于所述上位环板21顶端且两端分别与所述支流导管5和所述吹气间隙连通的定位通管6，所述定位通管6内部且对应其与所述吹气间隙连通处设置有阀座9，所述阀座9顶端压接有阀板8，所述阀板8顶侧经压紧弹簧7与所述定位通管6内壁固定连接，所述阀板8底端连接有联动竖轴10的顶端，所述联动竖轴10底端依次穿过所述上位环板21和所述下位环板20后与清理块13固定连接，所述清理块13滑动设置于所述排气管14内部，本实施例的清理块13底部设置成锥形结构，便于进出排气管14；所述阀板8边缘伸出所述阀座9(即阀板8的外径值大于阀座9的外径值)。
38.优选的，所述炉体1底端内壁上且围绕所述排气管14的位置固定有导流块12，所述导流块12靠近所述排气管14的一端向所述导流块12远离所述排气管14的一端的高度均匀增大，便于将气体排出。
39.优选的，所述下位导流筒17的外圆周侧均匀布置多个所述限定侧板18，且限定侧板18底部厚度由下至上均匀增大，防止氧化物附着在限定侧板18的底部。
40.优选的，所述通气孔3的直径和所述支流导管5的内径均为所述通气总管4内径的1/2。
41.工作流程：使用时，首先提拉籽晶11，使其在坩埚16内的熔液上移拉晶，同时经通气总管4向炉体1内通入惰性气体，一部分惰性气体通过通气孔3进入炉体1内部，并经进气间隙(依次经上位环板21、上位导流筒22、下位导流筒17的内侧)流向坩埚16内，并携带坩埚16内熔液结晶时产生的氧化物经导气间隙(所述坩埚16与所述下位导流筒17之间以及所述下位导流筒17、所述导流环板19与所述支撑环板15之间、所述支撑环板15与所述炉体1之间)流向排气管14；另一部惰性气体经支流导管5进入定位通管6内，使得定位通管6内气压持续增大，因阀板8的外径值大于阀座9的外径值，直至该气压力使得阀板8克服压紧弹簧7的弹力上移(阀板8上移经联动竖轴10带动清理块13上移，打开排气管14)，打开阀座9，惰性气体能够经阀座9进入吹气间隙(依次经所述下位环板20与所述上位环板21之间、所述下位环板20与所述上位导流筒22之间、所述上位导流筒22与所述导流环板19之间)，最终从下位
导流筒17与导流环板19的间隙处，沿导流环板19底侧并由内侧向外侧吹出，使得上流至导流环板19底部处的带有氧化物的惰性气体向外侧加速流出，最终一起携带氧化物经排气管14排出。最后，在结束拉晶工作后，阀板8在压紧弹簧7的弹力作用下下移封堵阀座9，同时，带动联动竖轴10、清理块13下移，使得清理块13下移到排气管14内，对排气管14管口处沉积的氧化物颗粒进行清理即可。
42.因此，本发明采用上述结构的忆阻器制备用晶圆拉晶装置，通过对应气体导向机构设置吹气机构，可将对应坩埚设置的气体导向机构的携带氧化物的惰性气体快速吹向排气机构，避免氧化物颗粒累积掉落至坩埚内部影响拉晶的晶棒质量。
43.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。