一种用于高温加热的金属线结构的制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，本发明专利技术公开了一种用于高温加热的金属线结构的制备方法。该制备方法包括如下步骤：在硅衬底上制备形成金属线层；在该金属线层上制备绝缘保护层，得到待退火结构；对该待退火结构进行退火处理。本申请提供的制备方法得到的金属线结构具有高温自加热功能及耐高温的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高温加热的金属线结构的制备方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种用于高温加热的金属线结构的制备方法。
技术介绍
随着微电子机械系统(Micro-Electro-MechanicalSystem,MEMS)技术的迅猛发展，基于MEMS微机械加工技术制作的微型加热器以其体积小、功耗低、响应时间短、易集成等优势被广泛应用于气体传感、红外探测等领域。通常，高温加热金属线结构作为MEMS微加热器的核心单元，直接决定了器件整体的性能。目前常用的加热金属有Pt、Mo、W等，其中Pt在650℃以上电阻会出现不稳定现象，因而使用温度受限，要实现更高温的工作环境，还需采用Mo或者W作为加热金属。以Mo为例，其具有很高的熔点(2693℃)、能够图形化、不需粘附层，且与现有的腐蚀工艺相兼容。然而，Mo在350℃以上极易氧化，使得加热结构断路，因此，在Mo表面沉积一层绝缘保护层至关重要。然而采用现有方法制备得到绝缘保护层仍然存在绝缘保护层致密度不高、残余应力较大的缺点，使得当其应用于高温加热场景中时，存在绝缘保护层翘曲剥落以及加热金属线结构氧化的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的是现有技术中绝缘保护层在高温加热条件下易存在的金属易氧化及绝缘保护层翘曲剥落的技术问题。为解决上述技术问题，本申请公开了一种用于高温加热的金属线结构的制备方法，其包括如下步骤：在硅衬底上制备形成金属线层；在该金属线层上制备绝缘保护层，得到待退火结构；对该待退火结构进行退火处理。可选地，通过刻蚀或者剥离工艺制备该金属线层；该金属线层的材料为钼或者钼合金。可选地，该金属线层的厚度为100-5000埃。可选地，该金属线层包括连接的加热区和引线区；该加热区的金属线的宽度小于该引线区的金属线的宽度。可选地，该加热区的金属线为螺旋结构。可选地，该在该在硅衬底上制备形成金属线层之前，还包括：提供一硅片；采用低压气相沉积工艺在该硅片上沉积氮化硅膜，得到该硅衬底。可选地，该绝缘保护层的材料为氮化硅；制备该绝缘保护层的方法为等离子体增强化学气相沉积。可选地，该在该金属线层上制备绝缘保护层之后，还包括：利用光刻技术刻蚀该绝缘保护层，形成导电接触孔，该导电接触孔用于暴露出该金属线层的第一预设区域；对该金属线层的第二预设区域对应的部分硅衬底进行蚀刻。可选地，对该待退火结构进行退火处理包括：通过电压设备对该金属线层进行加电压，该电压设备与该导电接触孔电连接。可选地，该加电压的方法包括：对该金属线层进行阶梯式施加电压，起始电压为1伏特，电压增量为1伏特，直至金属线层被加热到900-1100摄氏度，每次增加电压的持续时间范围为5-20分钟。采用上述技术方案，本申请提供的用于高温环境的金属线结构的制备方法具有如下有益效果：该制备方法包括如下步骤：在硅衬底上制备形成金属线层；在该金属线层上制备绝缘保护层，得到待退火结构；对该该待退火结构进行退火处理。如此情况下，能够使的制备出的该金属线结构具有在高温环境下(例如1000摄氏度以上)不氧化，绝缘保护层不翘曲剥落的优点。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请一种可选地实施方式中金属线结构的制备方法的流程图；图2为本申请一种可选地实施方式中金属线结构的爆炸图；图3为本申请一种可选地实施方式中金属线层的结构示意图；图4为本申请另一种可选地实施方式中金属线结构的制备方法的流程图；图5为本申请另一种可选地实施方式中金属线结构的结构示意图。以下对附图作补充说明：1-硅衬底；11-硅片；12-氮化硅膜；2-金属线层；21-加热区；22-引线区；3-绝缘保护层。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。如图1和2所示，图1为本申请一种可选地实施方式中金属线结构的制备方法的流程图；图2为本申请一种可选地实施方式中金属线结构的爆炸图。本申请公开了一种用于高温环境的金属线结构的制备方法，其包括如下步骤：S101:在硅衬底1上制备形成金属线层2；S102:在该金属线层2上制备绝缘保护层3，得到待退火结构；S103:对该待退火结构进行退火处理。在一种可选地实施方式中，通过刻蚀(干法/湿法)或者剥离(lift-off)工艺制备该金属线层2；该金属线层2的材料为钼或者钼合金。优选地，该金属线的材料为钼，钼具有高强度、高熔点、低热膨胀系数、高热导率以耐腐蚀等优点，可以利用微机械加工技术将其用于太阳能电池、显示屏以及微加热元器件中。在一种可选地实施方式中，该金属线层2的厚度为100-5000埃。在一种可选地实施方式中，如图3所示，图3为本申请一种可选地实施方式中金属线层的结构示意图。该金属线层2包括连接的加热区21和引线区22；该加热区21的金属线的宽度小于该引线区22的金属线的宽度。可选地，从图3可以看出，该金属线的引线区22包括4个引线，优选地，每个引线的宽度在其尺寸范围内尽可能地宽，以降低能量损耗，使得电压能够更集中在加热区21上。可选地，该金属线的引线区22还可以是2个引线，将该金属线层2的图案展开则形成一条金属线，该一条金属线的靠近端部的位置即为引线区22，加热区21为该金属线中部弯折形成的区域。在一种可选地实施方式中，由图3可知，该加热区21的金属线为螺旋结构，也可称为双螺旋结构，从而使得该区域的金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高温加热的金属线结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n在硅衬底(1)上制备形成金属线层(2)；/n在所述金属线层(2)上制备绝缘保护层(3)，得到待退火结构；/n对所述待退火结构进行退火处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于高温加热的金属线结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在硅衬底(1)上制备形成金属线层(2)；
在所述金属线层(2)上制备绝缘保护层(3)，得到待退火结构；
对所述待退火结构进行退火处理。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过刻蚀或者剥离工艺制备所述金属线层(2)；
所述金属线层(2)的材料为钼或者钼合金。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属线层(2)的厚度为100-5000埃。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属线层(2)包括连接的加热区(21)和引线区(22)；
所述加热区(21)的金属线的宽度小于所述引线区(22)的金属线的宽度。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加热区(21)的金属线为螺旋结构。


6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述硅衬底(1)上制备形成金属线层(2)之前，还包括：
提供一硅片(11)；
采用低压气相沉积工艺在所述硅片(...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海涛，
申请(专利权)人：厦门海恩迈科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35