【技術實現步驟摘要】
本技術屬于晶體生長領域，具體涉及一種交流電阻加熱器及sic單晶生長裝置。
技術介紹
1、碳化硅(sic)是第三代半導體材料的典型代表，由于其具有優異的綜合性能，且基于sic的器件能在高溫、高壓、強輻射的極端環境下工作，因而，碳化硅在電力電子和微波通信領域具有廣闊的應用前景。
2、物理氣相傳輸法(physical?vapor?transport-pvt)是目前生長sic晶體的主流方法，所生長的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、隨著單晶生長技術的進步，sic單晶襯底直徑逐年擴大，從最初的2英寸到現在的8英寸單晶襯底。目前在sic襯底市場上，6英寸仍然是主流的sic單晶襯底直徑，且大多數sic單晶生長爐為感應加熱爐。8英寸sic單晶由于尺寸超大，如果還采用感應加熱爐生長，所獲得的單晶熱應力非常大，缺陷密度不容易控制，因此生長8英寸sic單晶應優選電阻加熱單晶爐。
4、電阻加熱單晶爐可以裝配兩種電源：即直流電源和交流電源，對應的加熱器則分別為直流電阻加熱器和交流電阻加熱器。對于sic單晶生長來說，由于生長溫度超過2000℃，加熱器的材質為石墨，保溫材料則采用多孔石墨。保溫材料無論是硬氈還是軟氈，其結構的基本單元是石墨纖維。在單晶爐運行階段，難免會有少量的石墨纖維從保溫材料的基體上脫落，并搭在加熱器上，引起短路并產生電弧。如果電阻爐采用的電源為直流電，則電弧會引起保護電路的啟動，電源直接斷電，導
5、傳統的交流電阻加熱器的形狀如圖1所示，其結構類似于豎直方向的柵欄。從圖1可以看出：對加熱器通以交流電后，加熱器發焦耳熱，并通過輻射將熱量傳輸到sic單晶生長的坩堝外圓柱面上及上下蓋表面上。從圖1還可以看出：加熱器所產生的焦耳熱在豎直方向是比較均勻的，因此傳統的交流電阻加熱所產生的坩堝中的熱場的軸向溫度梯度比較小；過小的軸向溫度梯度對sic單晶生長有以下不利的影響：
6、由于加熱器的底部延伸到坩堝的底部下方，因而，加熱器輻射的熱量不僅傳輸到坩堝的側面，也傳輸到坩堝的底部，這就導致sic多晶料中，高溫區始終在料的底部，料表面溫度相對較低。底部分解的sic氣相組分常常在料的表面結晶，導致料的表面向上隆起；如此，一方面降低了生長腔體內sic氣相組分的濃度，拖慢了晶體生長速度；另一方面降低了sic氣相組分的溫度，進而減少了氣相組分中的碳/硅比，這對于4h-sic的晶型穩定性是不利的。
技術實現思路
1、為了解決現有傳統的交流電阻加熱器軸向溫度梯度較小，影響sic單晶生長的技術問題，本申請提供一種交流電阻加熱器及sic單晶生長裝置。
2、本申請的技術解決方案如下：
3、本申請提供一種交流電阻加熱器，沿第一方向，所述交流電阻加熱器包括底部發熱體及中部發熱體，所述底部發熱體用于加熱坩堝內物料裝填區底部的物料，所述中部發熱體用于加熱坩堝內物料裝填區中上部的物料；所述第一方向為所述交流電阻加熱器的軸向；
4、沿第一方向，所述中部發熱體單位長度所能夠產生的熱量大于所述底部發熱體單位長度所能夠產生的熱量。
5、在一種設計方式中，所述交流電阻加熱器還包括頂部發熱體，所述頂部發熱體位于所述中部發熱體遠離所述底部發熱體的一端；所述頂部發熱體用于加熱晶體生長區；
6、沿所述第一方向，所述頂部發熱體單位長度所能夠產生的熱量小于底部發熱體單位長度所能夠產生的熱量。
7、在一種設計方式中，所述交流電阻加熱器包括3n個電阻單元及3n個連接電阻，3n個所述電阻單元沿圓周方向均布，形成具有容納坩堝的圓筒狀結構，n為自然數；
8、沿所述第一方向，所述電阻單元包括多個疊層設置的子電阻層及多個層間電阻，同一個電阻單元中相鄰兩層子電阻層之間通過所述層間電阻首尾相串聯；
9、沿圓周方向，所述連接電阻分布于相鄰兩個所述電阻單元之間；每個連接電阻同時與相鄰兩個電阻單元中的一個子電阻層電連接，從而將相鄰兩個電阻單元串聯；
10、3n個所述連接電阻處分別設置一個輸入電極，3n個所述輸入電極用于輸入三相交流電。
11、在一種設計方式中，多個所述子電阻層的電阻相等，所述頂部發熱體所包括的多個子電阻層的層間距為d1，所述中部發熱體所包括的多個子電阻層的層間距為d2，所述底部發熱體所包括的多個子電阻層的層間距為d3，d1＜d3＜d2。
12、在一種設計方式中，所述輸入電極與所述底部發熱體處的連接電阻連接，且所述輸入電極位于3n個所述電阻單元所形成的圓筒狀結構的內側。
13、在一種設計方式中，所述輸入電極處還設置有螺紋孔。
14、在一種設計方式中，所述底部發熱體的底面與所述輸入電極的底面為同一平面。
15、在一種設計方式中，所述層間電阻及子電阻層的橫截面為長方形，所述連接電阻的縱截面為長方形。
16、在一種設計方式中，所述層間電阻與所述子電阻層連接處設置有圓弧倒角。
17、在一種設計方式中，n為1或2
18、基于同一專利技術構思，本申請還提供一種sic單晶生長裝置，包括上述任一所述的交流電阻加熱器，還包括：
19、坩堝，所述坩堝包括由底部、側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，所述腔體靠近上蓋的部分為晶體生長區；
20、籽晶托，所述籽晶托位于所述晶體生長區，且設置于所述上蓋的內側，用于安裝籽晶；
21、所述底部發熱體位于所述坩堝的底部外周；
22、所述中部發熱體主要位于所述坩堝的物料裝填區的外周。
23、本技術與現有技術相比，有益效果是：
24、本申請所提供的交流電阻加熱器及sic單晶生長裝置，交流電阻加熱器包括底部發熱體及中部發熱體；底部發熱體用于加熱坩堝內物料裝填區底部的物料，所述中部發熱體用于加熱坩堝內物料裝填區中上部的物料，且中上部物料的中部發熱體沿軸向單位長度的發熱量大于底部發熱體沿軸向單位長度的發熱量，如此，可以在物料的底部與中上部之間形成軸向溫度梯度，使得底部物料的溫度低于中上部物料的溫度，底部分解的sic氣相組分在上升過程中不會在溫度較高的物料表面結晶，而是直接進入生長腔體內，并通過擴散或對流在籽晶上結晶，提高了晶體的生長速度，且有助于4h-sic晶型的穩定。
25、本申請的附加方面的優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。...
【技術保護點】
1.一種交流電阻加熱器，其特征在于，沿第一方向，所述交流電阻加熱器包括底部發熱體(11)及中部發熱體(12)，所述底部發熱體(11)用于加熱坩堝內物料裝填區底部的物料，所述中部發熱體(12)用于加熱坩堝內物料裝填區中上部的物料；所述第一方向為所述交流電阻加熱器的軸向；
2.根據權利要求1所述的交流電阻加熱器，其特征在于，所述交流電阻加熱器還包括頂部發熱體，所述頂部發熱體(13)位于所述中部發熱體(12)遠離所述底部發熱體(11)的一端；所述頂部發熱體(13)用于加熱晶體生長區；
3.根據權利要求2所述的交流電阻加熱器，其特征在于，所述交流電阻加熱器包括3N個電阻單元(1A)及3N個連接電阻(1B)，3N個所述電阻單元(1A)沿圓周方向均布，形成具有容納坩堝的圓筒狀結構，N為自然數；
4.根據權利要求3所述的交流電阻加熱器，其特征在于，多個所述子電阻層(1A1)的電阻相等，所述頂部發熱體(13)所包括的多個子電阻層(1A1)的層間距為d1，所述中部發熱體(12)所包括的多個子電阻層(1A1)的層間距為d2，所述底部發熱體(11)所包括的多個子電阻
5.根據權利要求3所述的交流電阻加熱器，其特征在于，所述輸入電極(1C)與所述底部發熱體(11)處的連接電阻(1B)連接，且所述輸入電極(1C)位于3N個所述電阻單元(1A)所形成的圓筒狀結構的內側。
6.根據權利要求5所述的交流電阻加熱器，其特征在于，所述輸入電極(1C)處還設置有螺紋孔(1C1)。
7.根據權利要求6所述的交流電阻加熱器，其特征在于，所述底部發熱體(11)的底面與所述輸入電極(1C)的底面位于同一平面。
8.根據權利要求3所述的交流電阻加熱器，其特征在于，所述層間電阻(1A2)及子電阻層(1A1)的橫截面為長方形，所述連接電阻(1B)的縱截面為長方形，所述層間電阻(1A2)與所述子電阻層(1A1)連接處設置有圓弧倒角。
9.根據權利要求1至8任一項所述的交流電阻加熱器，其特征在于，N為1或2。
10.一種SiC單晶生長裝置，其特征在，包括權利要求1至9任一所述的交流電阻加熱器(1)，還包括：
...【技術特征摘要】
1.一種交流電阻加熱器，其特征在于，沿第一方向，所述交流電阻加熱器包括底部發熱體(11)及中部發熱體(12)，所述底部發熱體(11)用于加熱坩堝內物料裝填區底部的物料，所述中部發熱體(12)用于加熱坩堝內物料裝填區中上部的物料；所述第一方向為所述交流電阻加熱器的軸向；
2.根據權利要求1所述的交流電阻加熱器，其特征在于，所述交流電阻加熱器還包括頂部發熱體，所述頂部發熱體(13)位于所述中部發熱體(12)遠離所述底部發熱體(11)的一端；所述頂部發熱體(13)用于加熱晶體生長區；
3.根據權利要求2所述的交流電阻加熱器，其特征在于，所述交流電阻加熱器包括3n個電阻單元(1a)及3n個連接電阻(1b)，3n個所述電阻單元(1a)沿圓周方向均布，形成具有容納坩堝的圓筒狀結構，n為自然數；
4.根據權利要求3所述的交流電阻加熱器，其特征在于，多個所述子電阻層(1a1)的電阻相等，所述頂部發熱體(13)所包括的多個子電阻層(1a1)的層間距為d1，所述中部發熱體(12)所包括的多個子電阻層(1a1)的層間距為d2，所述底部發熱體...
【專利技術屬性】
技術研發人員：于國建，請求不公布姓名，徐南，
申請(專利權)人：廣州南砂晶圓半導體技術有限公司，
類型：新型
國別省市：
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