1.本实用新型涉及一种加热技术领域，尤其涉及在薄膜生长装置内进行加热的技术领域。
背景技术：
2.利用金属有机化学气相沉积(mocvd)可以连续生成半导体化合物层，借以制作由三五族半导体材料形成的元件。三五族半导体材料包括发光二极管(leds)及其它例如是激光二极管、光学传感器及场效应晶体管的高效能晶片。在例如为蓝宝石或硅晶圆的基片上借由将有机镓化合物与氨进行反应，可以形成这种元件。在沉积氮化镓及相关化合物时，晶圆会保持在500℃至1200℃之间，因此一般会将加热器组件加热到1000℃至2200℃之间，借以达到晶圆制程温度。例如为压力及气体流速的许多制程参数也需控制，借以达到符合期待的晶体生长过程。在形成所有的半导体层之后，及在电性接点通过电性测试后，晶圆可以切割成单独的元件。
3.mocvd反应器内的基片承载台上通常会同时装载多个基片，以提高加工效率。这使得基片承载台的加热系统面临着更严苛的挑战：必须保证基片承载台表面所有区域的基片都处于适当的温度范围。否则，处于不适当温度区域的基片上生长出的材料往往存在质量缺陷。
4.目前的氮化镓量产mocvd设备主要应用于照明用蓝绿光led的生产，对发光波长均匀性要求不高，一般波长均匀性小于2nm即可。但随着mini-led及micro-led在高端显示上的应用前景，单一显示器内一般要求波长均匀性小于+/-2nm，因此，对波长的均匀性也提出了更高的要求，需要波长均匀性小于0.8nm或更小，等同于在约800℃外延生长时整个外延片表面温度需要控制在约+/-1℃。这对外延生长过程中整个基片承载台温度的控制及对局部温场的细微调整提出了的更高需求。
技术实现要素：
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种加热丝，用于薄膜生长装置内对基片承载台进行局部加热，包括加热段和位于加热段两端的接头，所述加热段包括若干互相平行的子加热段和连接两相邻子加热段的弧形加热段，所述加热段的横截面具有一横截面宽度和横截面高度，所述横截面宽度和高度比值小于4。
6.可选的，所述加热丝的横截面为圆形。
7.可选的，所述加热丝的横截面为正方形或长方形。
8.可选的，加热段两端的接头连线具有第一方向，所述子加热段沿第二方向排布，所述第一方向和第二方向具有一大于75度，小于105度的夹角。
9.可选的，所述第一方向和第二方向相互垂直。
10.可选的，所述加热段两端的接头之间的距离小于等于80毫米。
11.可选的，所述子加热段的长度小于40毫米。
12.可选的，与两所述接头相连的两平行子加热段之间的距离大于等于50毫米，小于80毫米。
13.进一步的，本实用新型还公开了一种加热器，用于薄膜生长装置内对基片承载台进行局部加热，包括一绝缘板，所述绝缘板上方设置如上文所述的加热丝，所述绝缘板上设置两通孔，所述加热器还包括两接线柱，所述接线柱分别贯穿所述绝缘板的通孔与所述加热段两端的接头电接触。
14.可选的，所述接线柱包括压紧端和导电柱，所述压紧端和所述加热段两段的端头以及所述导电柱相接触。
15.可选的，所述导电柱外环绕设置一绝缘套筒。
16.可选的，所述绝缘板上方设置一保护罩，所述保护罩与所述绝缘板形成一上方开口的保护腔，所述加热丝位于所述保护腔内。
17.可选的，所述保护腔的高度高于所述加热丝的上表面。
18.可选的，所述绝缘板上设置至少一固定柱，所述固定柱用于对所述加热丝进行支撑。
19.可选的，所述的固定柱与所述加热丝的弧形加热段一一对应。
20.可选的，所述绝缘板为耐高温的陶瓷材料。
21.可选的，所述加热器的长度小于等于100毫米，宽度范围为小于等于50毫米。
22.可选的，所述加热器的额定功率大于等于500瓦。
23.进一步的，本实用新型还公开了一种加热组件，用于薄膜生长装置内对基片承载台进行加热，包括主加热器和辅助加热器，所述辅助加热器具有如上文所述的加热器的特征。
24.可选的，所述主加热器包括若干弧形主加热段及连接相邻弧形主加热段的连接部。
25.可选的，所述辅助加热器设置于所述连接部周围或所述相邻的弧形主加热段之间。
26.可选的，所述辅助加热器和所述主加热器位于相同或不相同的平面内。
27.可选的，所述辅助加热器与所述弧形主加热段位于不同的径向上。
28.可选的，所述子加热段的宽度小于等于所述弧形主加热段宽度的1/3。
29.可选的，所述加热组件包括两个以上的辅助加热器，所述辅助加热器的加热功率相同或不相同。
30.可选的，所述的薄膜生长装置为金属有机化学气相沉积装置。
31.本实用新型的优点在于：本发明的辅助加热器中每一直线子加热段的长度较短，同时降低子加热段横截面宽度和高度之比小于4，可以有效地提高加热器中加热丝的机械强度，延长加热丝的使用寿命。将该加热丝置于一绝缘板上，可以阻止加热丝发出的热量向下传导，保证加热丝发出的热量集中供应到上方的基片承载台。本实用新型提供的加热丝和加热器具有占地面积小、发热功率大的优点，适用于与主加热器配合，对基片承载台的局部区域温度进行灵活调节。由于辅助加热器本身尺寸较小，可以方便的通过改变辅助加热器与主加热器及基片承载台的相对位置来更加精确地调节局部温度分布。
附图说明
32.图1示出本实用新型一加热组件结构示意图；
33.图2a示出本实用新型一加热丝结构平面示意图；
34.图2b示出本实用新型一加热丝横截面结构示意图；
35.图3a示出本实用新型另一加热丝结构示意图；
36.图3b示出本实用新型另一加热丝横截面结构示意图；
37.图4a示出本实用新型一加热器俯视示意图；
38.图4b示出本实用新型一加热器立体结构示意图。
具体实施方式
39.本实用新型的加热组件主要可被应用于薄膜生长装置，尤其是在沉积过程中用于固定基片的基片承载台(wafer holder，业内有时也称作“基片托盘”)会以一定的转速旋转，以提高沉积质量的cvd设备，比如，金属有机化学气相沉积(mocvd)设备。说明一点，这里的cvd设备应作较宽泛的理解，包括外延生长装置在内。
40.以下将结合附图对本实用新型的加热装置及其加热组件进行说明。需强调的是，这里仅是示例型的阐述，不排除有其它利用本实用新型的实施方式。并且，各种实施例中的技术特征可进行任意组合。
41.图1示出一种加热组件的结构示意图，该加热组件用于对上方旋转的基片承载台进行加热，包括主加热器10和辅助加热器100，主加热器包括若干弧形主加热段12以及连接两相邻弧形主加热段之间的连接部14，所述连接部14周围或者相邻两弧形主加热段之间设置若干辅助加热器100。
42.在处理基片时，加热组件固定在隔热屏蔽板20上，而在加热组件上方的基片承载台正在沿着中心轴旋转。在隔热屏蔽板20上任意点处设置一加热器时，该加热器的加热轨迹为以该加热器到中心轴o的距离为半径的圆。由于加热器具有径向宽度，所以其实际的加热区域是一圆环区域。推类可知，各个弧形主加热段加热的区域也是一个圆环区域，该圆环区域的内半经对应于弧形主加热段在径向上的内侧边界到中心轴o的距离，该圆环区域的外半经对应于弧形主加热段在径向上的外侧边界到中心轴o的距离。当在隔热屏蔽板上设置一个辅助加热器时，该辅助加热器就可以调节其所在圆环区域的温度，该圆环区域大致是以辅助加热器到中心轴o的距离为半径的圆周的附近区域。上述的主加热器和辅助加热器一起设置在隔热屏蔽板上时，主加热器因其加热面积较大，用于主控基片承载台的加热温度，而辅助加热器根据其所处的位置，可以用于实时连续地微调其所在圆环区域的温度，达到局部温控的目的。
43.为了保证基片承载台的加热效果，主加热器的加热功率要尽量较大，而加热器的加热功率与加热丝所覆盖的面积呈正比关系，因此，要保证主加热器所覆盖的面积尽量较大。在加热器组件的整体面积一定的情况下，允许辅助加热器设置的空间有限，通常将辅助加热器设置在主加热器的连接部14周围，或者设置在两相邻的弧形主加热段之间的投影内。根据前文所述，加热器组件需要加热到1000℃至2200℃之间，以此达到晶圆制程温度，虽然主加热器起主要的加热作用，但如果辅助加热器温度过低，也很难达到有效的局部调节目的。因此，需要辅助加热器的加热功率不低于500瓦，如800瓦-1500瓦之间。
44.辅助加热器与主加热器可以位于相同的平面内，也可以位于不同的平面内，在某些实施例中，辅助加热器的位置可以进行调节，以实现对局部温度的不同调节。
45.然而，在如此小的区域内设置一超过500瓦输出的加热器具有较大的难度，为此，本实用新型提供了一种新型的加热丝，如图2a和图2b所示。该加热丝包括加热段120和位于加热段120两端的接头110，加热段包括若干平行设置的子加热段122和连接相邻子加热段的弧形加热段123。为了配合主加热器的使用，该加热丝的整体面积设置的尽量较小，所述两接头110之间的距离小于等于80毫米，即加热丝加工完成后整体的长度小于等于80毫米，两接头110之间的距离设置的较小，以适应所述主加热器相对的两个连接部14之间较小的空隙。加热丝加工完成后的整体宽度小于等于40毫米，加热丝的宽度设置的越小，可以在径向上设置越多的辅助加热器，以使得辅助加热器的调节更为精细、独立。
46.如图2a所示，子加热段和弧形加热段在两接头之间往复排列，为了提高加热器的加热功率，与两接头相连的两平行子加热段122之间的距离大于等于50毫米，小于80毫米，以实现在有限空间内尽量多的设置子加热段。
47.为了方便描述，本实施例将两接头110之间的连线方向定为第一方向，将平行设置的子加热段122的延伸方向定为第二方向，由图中可见，所述第一方向和第二方向为垂直设置。根据前文所述，加热丝的整体宽度小于等于40毫米，该整体宽度包括一子加热段沿第二方向延伸的长度和子加热段两端的弧形加热段123沿第二方向的长度之和，因此，每一段子加热段的长度需要小于40毫米，例如小于等于38毫米。相比于沿第一方向排布平行设置的子加热段，本实施例沿第二方向排布子加热段可以缩短每一段子加热段的长度，较短的子加热段长度可以提高加热丝的机械强度，避免加热丝使用一段时间后出现扭曲、下塌或上拱等形变，延长加热丝的使用寿命。
48.为了进一步提高加热丝的机械强度，图2b示出加热丝沿图2a中的a-a横截面示意图，本实施例中，加热丝的横截面示意为长方形，且横截面宽度l1和加热丝的厚度h1比值小于等于4。宽度和厚度的比值大于等于1时，l1和h1比值越小，加热丝沿厚度方向的机械强度越大。在某些实施例中，加热丝宽度和厚度的比值等于1，例如加热丝的横截面可以为一正方形。
49.图3a和图3b示出另一实施例的加热丝结构示意图。在图3a所示的实施例中，第二方向与第一方向具有一非90度夹角，可选的，第一方向和第二方向具有一大于75度，小于115度的夹角。在本实施例中，在不改变加热丝整体宽度的情况下可以适当延长平行子加热段的长度，提高加热丝的加热功率。图3b示出沿图3a的a-a方向的截面示意图，由图3b可见，本实施例的加热丝横截面为圆形，圆形截面的加热丝在保证机械强度的同时，可以降低加工成本。
50.所述若干平行的子加热段大致为直线子加热段。由于辅助加热器的体积较小，对整个加热组件而言相当于一点状或线状加热器，设置子加热段大致为直线排布有利于提高辅助加热器单位面积加热丝的长度，容易想到的，子加热段也可以设置为略微带有弧度的形状。
51.上文提供的加热丝可以在尽量小的面积内达到尽量高的加热功率，以适应对主加热器的辅助温度调节。为了方便地将上述加热丝和主加热器组合形成加热组件，图4a和图4b提供了包括上述加热丝的一种辅助加热器结构示意图。
52.图4a示出采用图3a所示的加热丝的加热器的俯视示意图，图4b示出采用图3a所示的加热丝的加热器的立体结构示意图。该加热器包括一绝缘板130，绝缘板的材料为耐高温的绝缘材料，避免加热丝提供的热量向绝缘板下方传递，以保证加热丝提供的热量尽量向上方的基片承载台传递。绝缘板130上方对应加热丝的弧形加热段123的位置设置两排固定柱160，固定柱160用于支撑或压制弧形加热段123，使得加热丝能稳定的固定于绝缘板130上方，实现加热效率的稳定输出。由图4a可见，绝缘板130上的两排固定柱160两两对应设置，对应设置的两固定柱沿着垂直于两接头连线的方向位于同一直线上。为配合该固定柱设计，加热丝的子加热段与对应设置的两固定柱的连线方向具有一定的倾斜夹角，以实现与所述固定柱的配合。此种设计的好处在于安装加热丝至绝缘板130上时，不需要辨别加热丝的正反面，可以降低安装难度，同时，绝缘板的固定柱排布可以设置为同一型号，降低器件的管理成本。
53.绝缘板130上设置两个通孔(图中未示出)此二通孔之间的距离与所述加热丝的两接头110之间的距离大致相等，此二通孔用于容纳两个接线柱150，接线柱150包括一压紧端152和导电柱155，压紧端152和导电柱相互配合，实现与加热丝接头110的电接触，导电柱152外围环绕设置一耐高温的绝缘套筒154，以避免导电柱在安装到隔热屏蔽板20上时发生损伤。导电柱155下方与加热电源相连，用于提供加热丝工作的加热电力。
54.绝缘板130上方设置一保护罩140，保护罩140与所述绝缘板形成一上方开口的保护腔142，所述加热丝位于所述保护腔内，保护罩140围绕加热丝的四周设置，并将加热丝的上表面暴露出来。该保护罩140可降低加热丝提供的热量向四周辐射，降低损耗，提高加热丝的工作效率。保护罩的材料可选择耐高温的材料，如陶瓷材料或金属材料等。所述耐高温的陶瓷材料为氧化铝或氮化硼中的至少一种可选的，所述保护腔的高度高于所述加热丝的上表面高度，以防止上方的基片承载台可能发生的碎裂掉落对加热丝造成损伤。
55.受限于主加热器的相对两连接部之间的距离，辅助加热器的长度小于等于100毫米，可选的，辅助加热器的长度小于等于90毫米；辅助加热器的宽度小于等于50毫米，可选的，辅助加热器的宽度小于等于40毫米。由于本实施例中加热丝的子加热段大致沿辅助加热器的宽度方向往复排布，因此，当辅助加热器的宽度小于等于40毫米时，每一子加热段的长度应当小于40毫米，两固定柱160之间的子加热段距离减小，可以提高子加热段的机械强度，避免加热丝使用一段时间后出现扭曲、下榻或上拱等变形。此外，根据前文所述，加热丝的横截面宽度和横截面高度之比小于4，例如在本实施例中，加热丝的横截面为圆形，即加热丝横截面宽度和横截面高度之比为1，可以进一步提高加热丝的机械强度，延长辅助加热器的使用寿命。
56.在另外的实施例中，如辅助加热器采用图2a所示的加热丝时，绝缘板130上方设置的两排固定柱需要间隔设置，以实现对弧形加热段的支撑固定。在本实施例中，加热丝整体为平板状结构，即加热丝的横截面形状为长方形，如图2b所示，子加热段和弧形加热段包括相互平行的上表面和下表面，平板状加热丝可以保证接头110的上表面为平面结构，可以提高加热丝的接头处与压紧端152的电接触效果。所述加热段的若干个子加热段和若干个弧形加热段具有相同的厚度。上述特征的作用在于保证该加热丝不同区域的加热效果相同。辅助加热器的其他结构可参考上述实施例，此处不再赘述。
57.所述加热丝的材料可以为钨、铼或其合金；也可以为石墨，为了延长加热丝的使用
寿命，可以在加热丝表面设有氮化硼、碳化钽、碳化硅中的至少一种耐高温涂层材料。
58.辅助加热器100可选地设置在连接部14周围或者相邻两弧形主加热段之间的投影内。在一个实施例中，辅助加热器也可以设置在弧形主加热段的正下方，即辅助加热器被弧形主加热段覆盖。辅助加热器的加热方式是将热量辐射到主加热器，再辐射到基片承载台的下表面。在其他实施例中，辅助加热器与弧形主加热段的高度齐平。或者，辅助加热器的辅助加热段的高度略低于弧形主加热段的高度。在这些实施例中，辅助加热器没有被弧形主加热段12或连接部14覆盖。
59.辅助加热器和主加热器由不同的加热电源供应加热功率，所以，他们的输出功率可以独立控制，因而加热效果也能独立控制。例如，它们的加热功率相差10-100倍。辅助加热器在基片承载台上的投影面积远小于弧形主加热段在基片承载台上的投影面积，例如相差达10-20倍。并且任一子加热段的投影面积小于任一段的弧形主加热段的投影面积。可选的，子加热段的径向宽度小于等于弧形主加热段的径向宽度的1/3。当在辅助加热器上方的基片承载台旋转时，辅助加热器就能够加热以其到中心轴o的距离为半径的圆周附近区域的温度。将辅助加热器设置在到中心轴o的不同距离处，就能加热以不同距离为半径的圆周的附近温度。因此，将若干个辅助加热器沿着隔热屏蔽板20的径向方向设置，能够使辅助加热器对主加热器的整个圆环加热区域中所需的局部区域进行温度的微调。根据不同需要，可以设定不同数量的辅助加热器，且设定这些辅助加热器到中心轴o的距离不同。
60.需注意，在本说明书中，短语“径向”是指垂直于中心轴的方向，径向排布的加热器可以位于相同的平面内，也可以位于不同的平面内。
61.辅助加热器的子加热段可以沿着基片承载台的切线方向蛇形往复排布。该子加热段整体在径向上的宽度小于等于主加热器10相邻两弧形主加热段之间间隙的径向宽度。这种设置使得辅助加热器能够更精确地调节弧形主加热段之间的间隙所在圆周的上方温度。辅助加热器的子加热段也可以具有其他形状，例如沿着隔热屏蔽板20的径线方向蛇形往复排布。
62.主加热器10的加热功率大于用于调节主加热器10加热区域中的温度的辅助加热器100的加热功率。通常地，主加热器10的加热功率是辅助加热器100的加热功率的10倍以上，例如20倍、30倍、100倍等。在一个实施例中，主加热器10的加热功率可达100kw，辅助加热器100的加热功率约为1000w。在一个加热组件中可以包括两个以上的辅助加热器，每个辅助加热器的加热功率可以独立控制，多个辅助加热器的加热功率可以相同，也可以不相同，根据基片承载盘上要实现的温度分布独立对不同辅助加热器的加热功率进行调节。
63.在一个实施例中，在主加热器10的多个相对的连接部14之间设置辅助加热区，所述辅助加热器100位于所述辅助加热区中。可选地，所述辅助加热区的面积小于基片承载台的面积的1/10。在其他实施例中，如果主加热器只有一个连续的弧形主加热段，则辅助加热区可设置在该连续的弧形加热段的接头之间。
64.主加热器的加热丝和辅助加热器的加热丝的材料可以包括难熔金属，石墨，钨，钼，铼，钽，铌，锆，或其组合或合金，超合金材料，如碳化硅等。弧形主加热段12以及连接部14的表面以及子加热段122和弧形加热段123的表面可以至少部分地覆盖有难熔金属或合金，氮化硼，碳化钽，碳化硅等耐高温涂层材料。
65.本实用新型中的辅助加热器具有以下多项优点：
66.加热组件长期使用后，相关组件例如绝缘板、加热片支架、导电支架等会沉积反应生成物或材料晶粒变大，从而造成材料性质改变，影响加热片的工作表现，造成mocvd工艺表现漂移，增加不稳定性，需要更换加热器零件来解决问题。mocvd反应腔组件在长期使用后，也会发生老化和表面改性，造成加热器辐射加热环境变化，从而造成mocvd工艺表现漂移，需要工艺参数实时调整，并频繁对反应腔进行清理维护。本实用新型可以在不更换主加热器中的弧形主加热段的前提下，通过调节辅助加热器的功率来补偿温度分布的变化，简单方便，节省成本并且提高机台的使用率。
67.针对不同的基片承载台(基片尺寸及排布方式不同)，往往会有不同温度分布要求。通常做法是采用不同规格的主加热段对应不同的温度分布，更换一种基片承载台时必须更换一套主加热段。本实用新型可以在不改变主加热段规格的前提下，通过微调辅助加热器的功率输出来适应不同温度分布要求。有适应性强，可调节性能好，调节精度高的优点。
68.由于辅助加热器本身尺寸较小，可以方便的通过改变辅助加热器与主加热器及基片承载台的相对位置来更加精确地调节局部温度分布。
69.由于辅助加热器中每一直线子加热段的长度较短，同时降低子加热段横截面宽度和高度之比小于4，可以有效地提高加热器中加热丝的机械强度，延长加热丝的使用寿命。
70.尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。