【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于晶體生長(zhǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種直流電阻加熱器及sic單晶生長(zhǎng)裝置。
技術(shù)介紹
1、碳化硅(sic)是第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，由于其具有優(yōu)異的綜合性能，且基于sic的器件能在高溫、高壓、強(qiáng)輻射的極端環(huán)境下工作，因而，碳化硅在電力電子和微波通信領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
2、物理氣相傳輸法(physical?vapor?transport-pvt)是目前生長(zhǎng)sic晶體的主流方法，所生長(zhǎng)的4h-sic單晶有n型和半絕緣型。其中，n型sic單晶襯底主要用于制備高功率電力電子器件，半絕緣sic單晶襯底主要用于制備高功率微波器件。
3、隨著單晶生長(zhǎng)技術(shù)的進(jìn)步，sic單晶襯底直徑逐年擴(kuò)大，從最初的2英寸到現(xiàn)在的8英寸單晶襯底。目前在sic襯底市場(chǎng)上，6英寸仍然是主流的sic單晶襯底直徑，且大多數(shù)sic單晶生長(zhǎng)爐為感應(yīng)加熱爐。8英寸sic單晶由于尺寸超大，如果還采用感應(yīng)加熱爐生長(zhǎng)，所獲得的單晶熱應(yīng)力非常大，缺陷密度不容易控制，因此生長(zhǎng)8英寸sic單晶應(yīng)優(yōu)選電阻加熱單晶爐。
4、傳統(tǒng)的直流電阻加熱器的形狀如圖1所示，其結(jié)構(gòu)類似于豎直方向的柵欄。從圖1可以看出：對(duì)加熱器通以直流電后，加熱器發(fā)焦耳熱，并通過(guò)輻射將熱量傳輸?shù)絪ic單晶生長(zhǎng)的坩堝外圓柱面上及上下蓋表面上。從圖1還可以看出：加熱器所產(chǎn)生的焦耳熱在豎直方向是比較均勻的，因此傳統(tǒng)的直流電阻加熱所產(chǎn)生的坩堝中的熱場(chǎng)的軸向溫度梯度比較小；過(guò)小的軸向溫度梯度對(duì)sic單晶生長(zhǎng)有以下不利的影響：
5、由于加熱器的底部延伸到坩堝的底部下方，因而，
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決傳統(tǒng)直流電阻加熱器軸向溫度梯度較小，影響sic單晶生長(zhǎng)的技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N直流電阻加熱器及sic單晶生長(zhǎng)裝置。
2、本申請(qǐng)的技術(shù)解決方案如下：
3、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N直流電阻加熱器，沿所述直流電阻加熱器的軸向，所述直流電阻加熱器包括底部發(fā)熱體及中部發(fā)熱體；
4、其中，底部發(fā)熱體用于加熱坩堝內(nèi)物料裝填區(qū)底部的物料，所述中部發(fā)熱體用于加熱坩堝內(nèi)物料裝填區(qū)中上部的物料；
5、沿所述第一方向，所述中部發(fā)熱體單位長(zhǎng)度所能夠產(chǎn)生的熱量大于所述底部發(fā)熱體單位長(zhǎng)度所能夠產(chǎn)生的熱量。
6、在一種設(shè)計(jì)方式中，沿所述直流電阻加熱器的軸向，所述直流電阻加熱器包括頂部發(fā)熱體，所述頂部發(fā)熱體位于所述中部發(fā)熱體遠(yuǎn)離所述底部發(fā)熱體的一端；所述頂部發(fā)熱體用于加熱晶體生長(zhǎng)區(qū)；
7、沿所述直流電阻加熱器的軸向，所述頂部發(fā)熱體單位長(zhǎng)度所能夠產(chǎn)生的熱量小于中部發(fā)熱體單位長(zhǎng)度所能夠產(chǎn)生的熱量，且小于底部發(fā)熱體單位長(zhǎng)度所能夠產(chǎn)生的熱量。
8、在一種設(shè)計(jì)方式中，沿所述直流電阻加熱器的軸向，所述中部發(fā)熱體單位長(zhǎng)度的電阻值大于所述底部發(fā)熱體單位長(zhǎng)度的電阻值，所述底部發(fā)熱體單位長(zhǎng)度的電阻值大于頂部發(fā)熱體單位長(zhǎng)度的電阻值。
9、在一種設(shè)計(jì)方式中，所述底部發(fā)熱體、中部發(fā)熱體及頂部發(fā)熱體為一體結(jié)構(gòu)；
10、沿所述第一方向，所述直流電阻加熱器包括多個(gè)電阻層；
11、其中，用于加熱坩堝底部物料的多個(gè)所述電阻層屬于所述底部發(fā)熱體，所述底部發(fā)熱體的多個(gè)電阻層的層間距為d1；
12、用于加熱坩堝中上部物料的多個(gè)所述電阻層屬于所述中部發(fā)熱體，所述中部發(fā)熱體的多個(gè)電阻層的層間距為d2；
13、用于加熱晶體生長(zhǎng)區(qū)的多個(gè)所述電阻層屬于所述頂部發(fā)熱體，所述頂部發(fā)熱體所對(duì)應(yīng)的多個(gè)電阻層的層間距為d3；
14、d2＜d1＜d3。
15、在一種設(shè)計(jì)方式中，所述直流電阻加熱器包括個(gè)n個(gè)電阻單元及至少一個(gè)連接電阻，n個(gè)電阻單元沿圓周方向排布，形成能夠容納坩堝的圓筒狀結(jié)構(gòu)，n為大于等于2的自然數(shù)；
16、沿所述第一方向，所述電阻單元包括多個(gè)疊層設(shè)置的子電阻層及多個(gè)層間電阻，同一個(gè)電阻單元中相鄰兩層所述子電阻層之間通過(guò)所述層間電阻首尾相串聯(lián)；
17、所述連接電阻用于將n個(gè)電阻單元線性串聯(lián)。
18、在一種設(shè)計(jì)方式中，所述電阻單元的數(shù)量為兩個(gè)，所述連接電阻的數(shù)量為一個(gè)；
19、沿第一方向，所述連接電阻位于兩個(gè)所述電阻單元的一端。
20、在一種設(shè)計(jì)方式中，所述連接電阻為圓環(huán)狀電阻。
21、在一種設(shè)計(jì)方式中，所述連接電阻位于所述電阻單元的頂部發(fā)熱體的一端。
22、在一種設(shè)計(jì)方式中，所述連接電阻為帶有缺口的圓環(huán)狀電阻，沿電流的流動(dòng)方向，所述連接電阻的一端與一個(gè)所述電阻單元連接，所述連接電阻的另一端與另一個(gè)所述電阻單元連接。
23、在一種設(shè)計(jì)方式中，所述直流電阻加熱器包括兩個(gè)電阻單元、正極連接電阻及負(fù)極連接電阻，兩個(gè)所述電阻單元相對(duì)設(shè)置形成能夠容納坩堝的圓筒狀結(jié)構(gòu)；
24、沿所述第一方向，所述電阻單元包括多個(gè)疊層設(shè)置的子電阻層及多個(gè)層間電阻，同一個(gè)電阻單元中相鄰兩層子電阻層之間通過(guò)所述層間電阻首尾相串聯(lián)；
25、兩個(gè)所述電阻單元通過(guò)所述正極連接電阻及負(fù)極連接電阻相并聯(lián)。
26、在一種設(shè)計(jì)方式中，沿所述第一方向，兩個(gè)所述電阻單元的正極位于所述直流電阻加熱器的兩端，兩個(gè)所述電阻單元的負(fù)極位于所述直流電阻加熱器的兩端；
27、沿圓周方向，所述正極連接電阻及負(fù)極連接電阻位于兩個(gè)所述電阻單元之間的不同間隙中，
28、沿所述第一方向，所述正極連接電阻的一端與一個(gè)所述電阻單元的正極連接，所述正極連接電阻的另一端與另一個(gè)所述電阻單元的正極連接；所述負(fù)極連接電阻的一端與一個(gè)所述電阻單元的負(fù)極連接，所述負(fù)極連接電阻的另一端與另一個(gè)所述電阻單元的負(fù)極連接。
29、在一種設(shè)計(jì)方式中，所述直流電阻加熱器包括第一輸入電極和第二輸入電極；
30、所述第一輸入電極與所述正極連接電阻電連接，所述第二輸入電極與所述負(fù)極連接電阻電連接；
31、所述第一輸入電極和第二輸入電極位于兩個(gè)所述電阻單元所形成的圓筒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)，且位于所述底部發(fā)熱體的底端。基于同一專利技術(shù)構(gòu)思，本申請(qǐng)還提供一種sic單晶生長(zhǎng)裝置，包括上述任一所述的直流電阻加熱器，還包括：
32、坩堝，所述坩堝包括由底部、側(cè)壁及上蓋圍成的腔體；所述腔體靠近底部的部分為物料裝填區(qū)，所述腔體靠近上蓋的部分為晶體生長(zhǎng)區(qū)；
33、籽晶托，所述籽晶托位于所述晶體生長(zhǎng)區(qū)，且設(shè)置于所述上蓋的內(nèi)側(cè)，用于安裝籽晶；
34、所述底部發(fā)熱體位于所述坩堝的底部外周；
35、所述中部發(fā)熱體主要位于所述坩堝的物料裝填本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種直流電阻加熱器，其特征在于，沿第一方向，所述直流電阻加熱器(1)包括底部發(fā)熱體(11)及中部發(fā)熱體(12)；所述第一方向?yàn)樗鲋绷麟娮杓訜崞?1)的軸向；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電阻加熱器，其特征在于，沿所述第一方向，所述直流電阻加熱器包括頂部發(fā)熱體(13)，所述頂部發(fā)熱體(13)位于所述中部發(fā)熱體(12)遠(yuǎn)離所述底部發(fā)熱體(11)的一端；所述頂部發(fā)熱體(13)用于加熱晶體生長(zhǎng)區(qū)(2B)；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電阻加熱器，其特征在于，沿所述第一方向，所述中部發(fā)熱體(12)單位長(zhǎng)度的電阻值大于所述底部發(fā)熱體(11)單位長(zhǎng)度的電阻值，所述底部發(fā)熱體(11)單位長(zhǎng)度的電阻值大于頂部發(fā)熱體(13)單位長(zhǎng)度的電阻值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電阻加熱器，其特征在于，所述底部發(fā)熱體(11)、中部發(fā)熱體(12)及頂部發(fā)熱體(13)為一體結(jié)構(gòu)；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流電阻加熱器，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流電阻加熱器，其特征在于，所述電阻單元(1A)的數(shù)量為兩個(gè)，所述連接電阻(1B)的數(shù)量為
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流電阻加熱器，其特征在于，所述連接電阻(1B)為圓環(huán)狀電阻；所述連接電阻(1B)位于所述電阻單元(1A)的頂部發(fā)熱體(13)的一端。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流電阻加熱器，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直流電阻加熱器，其特征在于，
10.一種SiC單晶生長(zhǎng)裝置，其特征在，包括權(quán)利要求1至9任一所述的直流電阻加熱器(1)，還包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種直流電阻加熱器，其特征在于，沿第一方向，所述直流電阻加熱器(1)包括底部發(fā)熱體(11)及中部發(fā)熱體(12)；所述第一方向?yàn)樗鲋绷麟娮杓訜崞?1)的軸向；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電阻加熱器，其特征在于，沿所述第一方向，所述直流電阻加熱器包括頂部發(fā)熱體(13)，所述頂部發(fā)熱體(13)位于所述中部發(fā)熱體(12)遠(yuǎn)離所述底部發(fā)熱體(11)的一端；所述頂部發(fā)熱體(13)用于加熱晶體生長(zhǎng)區(qū)(2b)；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電阻加熱器，其特征在于，沿所述第一方向，所述中部發(fā)熱體(12)單位長(zhǎng)度的電阻值大于所述底部發(fā)熱體(11)單位長(zhǎng)度的電阻值，所述底部發(fā)熱體(11)單位長(zhǎng)度的電阻值大于頂部發(fā)熱體(13)單位長(zhǎng)度的電阻值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電阻加...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于國(guó)建，請(qǐng)求不公布姓名，徐南，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣州南砂晶圓半導(dǎo)體技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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