專利名稱：一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片及制備方法
一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片及制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明提出了一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片及制備方法，屬于半導(dǎo)體熱電發(fā)電及微機(jī)電加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自1821年發(fā)現(xiàn)塞貝克效應(yīng)以來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的成熟以及熱電材料研究的開展，熱電技術(shù)逐漸得到了人們的重視。
基于熱電材料塞貝克效應(yīng)原理的半導(dǎo)體熱電器件中，通常將兩種不同的半導(dǎo)體材料(通常一種P型，一種N型的半導(dǎo)體材料)串聯(lián)起來，兩者兩鄰端和相對端分別連接冷源和熱源，如果冷源和熱源之間存在溫度差，根據(jù)塞貝克效應(yīng)，會在串聯(lián)結(jié)構(gòu)兩端形成一個電壓，這樣就構(gòu)成一個溫差發(fā)電機(jī)。設(shè)半導(dǎo)體材料冷端和熱端溫度差為ATtp，兩種材料的塞貝克系數(shù)分別為Cin，熱電偶總對數(shù)為N，則這種發(fā)電機(jī)輸出電壓可表示為
U = N · (αρ-αη) · ATtp(I)
若發(fā)電機(jī)總內(nèi)阻為RTEe，負(fù)載電阻為&，則其輸出功率可表示為U2N2 -(a -an)2 -ATtp2
P =7-v_Rl =^Yjl、2 tp -Rl(Rteg+Rl)2(Rteg + Rl)2(2)
若令每一對熱 電偶的電阻為R，則Rtk = N*R，當(dāng)Rtk = Rl時，器件達(dá)到最大輸出功率N-(a -a J2-ATtp2
Pmax4 尺(3)
在熱電材料沒有突破性進(jìn)展的情況下，提高輸出電壓和輸出功率的方法主要依賴對熱電偶對的排布結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。目前熱電偶對的排布結(jié)構(gòu)大體上分為兩種一種為垂直排布，熱電偶對呈柱狀或爬坡結(jié)構(gòu)排列，其特征為冷端和熱端的連線與熱電偶陣列面垂直， 另一種為平面排布，其特征為冷端和熱端的連線與熱電偶陣列面平行。
垂直排布方式的熱電偶對能夠?qū)崿F(xiàn)較高的排布密度，但由于熱電偶部分相對熱阻較小，兩端的溫差較小，而且制作工藝相對復(fù)雜，成本較高；平面排布方式熱電偶相對熱阻較大，而且制作簡單，成本較低，但常見的熱電偶排布方式，熱電偶對數(shù)較少，而且冷端和熱端沒有完全隔離，熱電偶兩端溫差較小，很難達(dá)到較高的輸出電壓和輸出功率。
鑒于此，有必要設(shè)計一種新的平面型半導(dǎo)體熱電芯片以解決上述技術(shù)問題。發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片及制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中熱電偶對數(shù)較少，而且冷端和熱端沒有完全隔離，熱電偶兩端溫差較小的問題，從而實現(xiàn)了更高的輸出電壓和熱電效率。
為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片的制備方法，該方法包括以下步驟
1)制備包括兩端完全隔離的導(dǎo)熱層(100)、位于導(dǎo)熱層上的絕緣層(200)以及位于絕緣層上發(fā)電層(300)的硅片，所述發(fā)電層包括熱電偶對(302)以及連接該熱電偶對的金屬引線及電極(301);制備設(shè)有凹部并采用絕熱材料的支撐層(400)；
2)將所述支撐層(400)與所述硅片鍵合，并且鍵合后對硅片背面進(jìn)行減薄拋光；
3)釋放熱電偶對(302)，所述導(dǎo)熱層的兩端通過該熱電偶對橋接。
優(yōu)選地，所述發(fā)電層制備方法如下在絕緣層上生長多晶硅薄膜，對該薄膜進(jìn)行P 型和N型離子摻雜，干法刻蝕形成P、N兩種類型電阻；濺射鋁(15)，濕法腐蝕后合金化形成鋁電極，實現(xiàn)熱電偶對的電連接；干法刻蝕氮化硅、氧化硅，露出硅襯底，預(yù)留鍵合區(qū)域。
優(yōu)選地，所述步驟I)中制備包括熱電偶對結(jié)構(gòu)的硅片步驟如下
a)在作為導(dǎo)熱層的普通硅片(14)的正面依次生長氧化硅層(13)和氮化硅層(12)，用于形成絕緣層；
b)在所述絕緣層上用不同塞貝克系數(shù)的材料制作成熱電偶對；制作金屬引線和電極，實現(xiàn)熱電偶對的電連接形成發(fā)電層；
c)根據(jù)需要制作鍵合區(qū)域。
優(yōu)選地，所述步驟I)中制備采用絕熱材料的支撐層(400)步驟如下
A.在玻璃片上下兩面分別制備耐酸薄膜(17)，涂膠光刻對耐酸薄膜(17)進(jìn)行圖形化處理，作為濕法腐蝕掩膜；
B.用氫氟酸和濃鹽酸按體積比10 I進(jìn)行配液，形成玻璃各向同性腐蝕液；
C.將步驟A之后獲得的結(jié)構(gòu)放入步驟B的玻璃各向同性腐蝕液中靜置，形成腐蝕槽；
D.去除玻璃片表面的耐酸掩膜(17)。
優(yōu)選地，所述步驟3)中釋放熱電偶對結(jié)構(gòu)步驟如下對硅片背面進(jìn)行DRIE深刻蝕，在氧化硅層(13)和氮化硅層(12)形成的絕緣層處自停止，形成梳齒形狀導(dǎo)熱層，從而釋放熱電偶對結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還包括一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片，該熱電芯片包括兩端完全隔離的導(dǎo)熱層(100)、位于導(dǎo)熱層上的絕緣層(200)以及位于絕緣層上的發(fā)電層(300)，所述發(fā)電層包括熱電偶對(302)以及連接該熱電偶對的金屬引線及電極(301)；
設(shè)有凹部(401)并與該導(dǎo)熱層鍵合形成用于收容發(fā)電層(300)的空腔的支撐層(400)；
所述熱電偶對包括呈方波狀的熱電偶，該熱電偶以及連接該熱電偶的金屬引線及電極(301)用于橋接導(dǎo)熱層；所述熱電偶對的材料為具有不同塞貝克系數(shù)的兩種材料。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱層(100)采用梳齒結(jié)構(gòu)隔離，該梳齒結(jié)構(gòu)包括自導(dǎo)熱層兩端交錯延伸的梳齒臂(103)，熱電偶對(302)以及連接該熱電偶對的金屬引線及電極(301)與所述梳齒臂(103)橋接。
優(yōu)選地，所述絕緣層為一層或多層結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱層為一層或多層結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，所述支撐層為一層或多層，其位于導(dǎo)熱層的上面或下面。
優(yōu)選地，所述梳齒結(jié)構(gòu)中的梳齒臂間距為O. 5um lOOOum，梳齒寬度為Ium lOOOum，梳齒對數(shù)為1. 5 5000對。
優(yōu)選地，所述熱電偶臂的間距為O. 5-500um。
優(yōu)選地，所述支撐層材料為熱玻璃。
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體熱電發(fā)電范疇，具有以下優(yōu)點(diǎn)
①相對于垂直型結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的芯片結(jié)構(gòu)具有更好的溫度分布特性，冷端熱端兩端之間的熱阻非常大，溫度梯度幾乎完全落在熱電偶臂上，熱電轉(zhuǎn)化效率更高，同樣的材料和冷熱源溫度條件下，單個熱電偶對的輸出性能優(yōu)于垂直型結(jié)構(gòu)。
②相對于垂直型結(jié)構(gòu)，本發(fā)明工藝簡單，成本低廉，對各種熱電材料具有良好的工藝兼容性，為以后新熱電材料的應(yīng)用帶來極大方便。
③相對于傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)，本發(fā)明極大地提高了單芯片內(nèi)熱電偶對數(shù)量，能達(dá)到更高的輸出電壓和輸出功率，使得平面型結(jié)構(gòu)具有實用性。


圖1 :本發(fā)明提出的基于梳齒結(jié)構(gòu)的熱電芯片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2-1:硅片準(zhǔn)備，通過熱氧化、LPCVD分別在硅片表面生長氧化硅和沉積氮化硅、多晶娃。
圖 2-2 ::多晶硅離子注入摻雜形成P型、N型電阻，干法刻蝕多晶硅形成熱電偶對結(jié)構(gòu)。
圖2-3:濺射金屬鋁，濕法腐蝕后合金化形成電極，實現(xiàn)熱電偶對的電連接。
圖2-4:干法RIE刻蝕氮化娃、氧化娃,露出娃襯底，形成鍵合區(qū)域。
圖2-5:與帶腐蝕槽的Pyrex7740玻璃進(jìn)行陽極鍵合，硅片背面CMP減薄拋光。
圖2-6:硅片背面DRIE深刻蝕，在氧化硅、氮化硅復(fù)合膜處自停止，形成梳齒基底結(jié)構(gòu)。
圖3-1:準(zhǔn)備PyreX7740玻璃片，雙面沉積CYTOP耐酸材料。
圖 3-2 ；:圖形化CYTOP掩膜，用40%氫氟酸和濃鹽酸按體積比10 I進(jìn)行配液，將玻璃片靜置其中腐蝕。
圖3-3:腐蝕完畢后，用等離子去膠法去除CYTOP掩膜。
圖4 :實施例1結(jié)構(gòu)與下層絕熱支撐層鍵合示意圖。
圖5a為本發(fā)明中支撐層的示意圖。
圖5b為本發(fā)明中發(fā)電層的示意圖。
圖5c為本發(fā)明中絕緣層的示意圖。
圖5d為本發(fā)明中導(dǎo)熱層的示意圖。
元件符號說明
多晶硅層11
氮化娃層12
氧化硅層13
硅片14
金屬鋁15
耐酸掩膜17
支撐層400
凹部401
發(fā)電層300
絕緣層200
導(dǎo)熱層100
熱端101
冷端102
金屬引線及電極301
熱電偶對302
梳齒臂10具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式
加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
請參閱圖1至圖5。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
請參閱圖1所示，一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片，該熱電芯片包括設(shè)有梳齒結(jié)構(gòu)或其它可以使兩端隔離的結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱層100、設(shè)有凹部401的并與該導(dǎo)熱層鍵合形成空腔的支撐層400以及位于該空腔內(nèi)的發(fā)電層300 ;所述發(fā)電層和導(dǎo)熱層之間設(shè)有絕緣層200 ;該平面型半導(dǎo)體熱電芯片結(jié)構(gòu)如圖5a-5d所示。
所述發(fā)電層300設(shè)有熱電偶對302以及和該熱電偶對連接的金屬導(dǎo)線及電極301， 所述導(dǎo)熱層100的梳齒結(jié)構(gòu)中包括熱端101、冷端102以及分別自熱端和冷端自由延伸并交錯的梳齒臂103 ;該熱電偶對通過該熱電偶以及和熱電偶連接的金屬導(dǎo)線及電極301導(dǎo)熱層的梳齒臂橋接。所述發(fā)電層300包括熱電偶對302以及實現(xiàn)熱電偶對電連接的金屬引線和電極301 ;所述熱電偶對的材料為具有不同塞貝克系數(shù)的兩種材料。
所述梳齒結(jié)構(gòu)使得導(dǎo)熱層的兩端完全隔離，所述梳齒臂103通過鍵合工藝分別連接在支撐層凹部401的兩端。
所述熱電偶對包括呈方波狀的若干組熱電偶，用于橋接導(dǎo)熱層上的梳齒臂。
絕緣層200可為一層或多層結(jié)構(gòu)；導(dǎo)熱層100可為一層或多層結(jié)構(gòu)；發(fā)電層300所用的熱電偶材料為具有不同塞貝克系數(shù)的兩種材料。支撐層400可為一層或多層，位置可為導(dǎo)熱層一側(cè)或兩側(cè)。
導(dǎo)熱層100采用梳齒結(jié)構(gòu)，梳齒臂103間距為O. 5um lOOOum，梳齒寬度為Ium lOOOum，梳齒對數(shù)為1. 5 5000對(O. 5表示半對梳 齒，即一側(cè)比另一側(cè)多一根梳齒)。導(dǎo)熱層的梳齒結(jié)構(gòu)單元不局限于直條形狀，而包括所有相同或相近形狀的交疊式重復(fù)排列。 梳齒結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱層及絕緣層上，熱電偶對通過金屬導(dǎo)線及電極301分別與相鄰兩個梳齒臂橋接，熱電偶間距為0. 5-500um。導(dǎo)熱層的冷端與熱端完全隔離,通過鍵合工藝分別連接在支撐層上，冷端與熱端僅有熱電偶部分橋接。
一種新型平面型半導(dǎo)體熱電芯片的加工方法，包括以下步驟
I)取普通硅片作為導(dǎo)熱層材料，用熱氧化、LPCVD的方法分別在硅片正面生長氧化硅、氮化硅，形成電絕緣層。
2)在電絕緣層上用不同塞貝克系數(shù)的材料制作成熱電偶對。
3)用淀積的方法在電絕緣層上制作金屬引線和電極，實現(xiàn)熱電偶對的電連接形成發(fā)電層。
4)根據(jù)需要制作鍵合區(qū)域。
5)用絕熱材料作為支撐層，與硅片進(jìn)行鍵合，并且鍵合后對硅片背面進(jìn)行CMP減薄拋光。
6)對硅片背面進(jìn)行DRIE深刻蝕，在氧化硅、氮化硅復(fù)合膜處自停止，形成梳齒形狀導(dǎo)熱層，并且釋放熱電偶對結(jié)構(gòu)。
用玻璃作為支撐層，單晶硅作為導(dǎo)熱層，先進(jìn)行鍵合工藝，再對熱電偶進(jìn)行釋放。 支撐層可在鍵合前進(jìn)行加工，表面形成槽型結(jié)構(gòu)或穿孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電層上的電極可在劃片后在芯片側(cè)面或上下表面通過金屬材料弓I出。
實施例1
熱電偶材料選用P型多晶硅和N型多晶硅，支撐層采用Pyrex7740耐熱玻璃，鍵合方式采用硅-玻璃陽極鍵合。
I)取(100)硅片14 (單晶硅)，用熱氧化、兩次LPCVD的方法分別在硅片正面生長氧化硅13、氮化硅12、多晶硅薄膜(11)。見圖2-1。
2)對多晶硅進(jìn)行P型和N型離子摻雜，干法刻蝕形成P、N兩種類型電阻。見圖 2-2。
3)濺射鋁15，濕法腐蝕后合金化形成鋁電極，實現(xiàn)熱電偶對的電連接。見圖2-3。
4)干法刻蝕氮化硅、氧化硅，露出硅襯底，預(yù)留鍵合區(qū)域。見圖2-4。
5)取Pyrex7740玻璃片16，表面各向同性濕法腐蝕處理后，與硅片進(jìn)行陽極鍵合鍵合，并且鍵合后對硅片背面進(jìn)行CMP減薄拋光。見圖2-5。
6)對硅片背面進(jìn)行DRIE深刻蝕，在氧化硅、氮化硅復(fù)合膜處自停止，形成梳齒形狀基底，釋放熱電偶對結(jié)構(gòu)。見圖2-6。
由于陽極鍵合與玻璃接觸的硅襯底表面比多晶硅電阻區(qū)域低了幾微米，容易導(dǎo)致因鍵合面凹凸不平造成鍵合失效甚至碎裂，因此需要在玻璃片一側(cè)事先制備鍵合空腔結(jié)構(gòu)?？涨唤Y(jié)構(gòu)的制作主要是利用對玻璃的濕法腐蝕工藝完成的，制備過程如下
耐酸薄膜17選用AGC Chemicals (日本)公司的CYTOP非晶含氟聚合物。
a.取Pyrex7740玻璃片16,雙面制作耐酸薄膜17,涂膠光刻對耐酸薄膜進(jìn)行圖形化處理，作為濕法腐蝕掩膜。見圖3-1。
b.用40%氫氟酸和濃鹽酸按體積比10 I進(jìn)行配液，形成玻璃各向同性腐蝕液。
c.將玻璃片放入腐蝕液中靜置10分鐘，形成40um深的腐蝕槽，腐蝕速率約為 4um/min。見圖 3-2。
d.去除玻璃表面的耐酸掩膜17。見圖3-3。
實施例2
熱電偶材料選用多晶硅和金屬鋁，其具體實施步驟和實施例1基本相同，主要區(qū)別在于步驟2中對多晶硅薄膜進(jìn)行一次離子摻雜使其導(dǎo)電，在步驟3中鋁圖形化形成電極的同時也形成相應(yīng)的熱電偶，與多晶硅電阻配對形成熱電偶對，其余部分不變。
實施例3
在實施例1的結(jié)構(gòu)上增加下層支撐層，具體實施步驟和實施例1基本相同，在步驟6后增加一次鍵合工藝，與下層絕熱支撐層實現(xiàn)鍵合，支撐層材料選用PyreX7740耐熱玻璃。見圖4.
本發(fā)明提出了一種平面型熱電芯片結(jié)構(gòu)及制作方法，這種熱電芯片結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)熱層、電絕緣層、發(fā)電層、支撐層4個部分，將導(dǎo)熱層兩端與冷源和熱源相連，固定在支撐層上，導(dǎo)熱層中部制成梳齒結(jié)構(gòu)，并且表面制作電絕緣層，位于電絕緣層上的熱電偶臂兩端分別連接在相鄰的梳齒臂上，通過電絕緣層上的金屬弓I線連接形成發(fā)電層，如圖1、圖2所示。
相對于傳統(tǒng)平面熱電芯片，這種梳齒形導(dǎo)熱層結(jié)構(gòu)的設(shè)計，成倍地增加了熱電偶排布數(shù)量，更有效的利用了芯片面積，實現(xiàn)了熱電偶沿著梳齒臂的緊密排布，同時絕熱支撐層得應(yīng)用使得結(jié)構(gòu)的冷端和熱端實現(xiàn)了熱隔離，兩端的溫度梯度幾乎完全落在熱電偶臂上，因此，這種結(jié)構(gòu)的平面型熱電芯片能夠?qū)崿F(xiàn)更高的輸出電壓和熱電效率。而相比于垂直型半導(dǎo)體熱電發(fā)電芯片，本發(fā)明結(jié)構(gòu)具有更好的溫度分布特性，并且工藝簡單，成本低廉， 具有更聞的性價比。
上述對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。 熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本 領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)制備包括兩端完全隔離的導(dǎo)熱層(100)、位于導(dǎo)熱層上的絕緣層(200)以及位于絕緣層上發(fā)電層(300)的硅片，所述發(fā)電層包括熱電偶對(302)以及連接該熱電偶對的金屬引線及電極(301);制備設(shè)有凹部并采用絕熱材料的支撐層(400)；2)將所述支撐層(400)與所述硅片鍵合，并且鍵合后對硅片背面進(jìn)行減薄拋光；3)釋放熱電偶對(302)，所述導(dǎo)熱層的兩端通過該熱電偶對橋接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片的制備方法，其特征在于所述發(fā)電層制備方法如下在絕緣層上生長多晶硅薄膜，對該薄膜進(jìn)行P型和N型離子摻雜，干法刻蝕形成P、N兩種類型電阻；濺射鋁(15)，濕法腐蝕后合金化形成鋁電極，實現(xiàn)熱電偶對的電連接；干法刻蝕氮化硅、氧化硅，露出硅襯底，預(yù)留鍵合區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片的制備方法，其特征在于所述步驟I)中制備包括熱電偶對結(jié)構(gòu)的硅片步驟如下a.在作為導(dǎo)熱層的普通硅片(14)的正面依次生長氧化硅層(13)和氮化硅層(12)，用于形成絕緣層；b.在所述絕緣層上用不同塞貝克系數(shù)的材料制作成熱電偶對；制作金屬引線和電極，實現(xiàn)熱電偶對的電連接形成發(fā)電層；c.根據(jù)需要制作鍵合區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片的制備方法，其特征在于所述步驟I)中制備采用絕熱材料的支撐層(400)步驟如下A.在玻璃片上下兩面分別制備耐酸薄膜(17)，涂膠光刻對耐酸薄膜(17)進(jìn)行圖形化處理，作為濕法腐蝕掩膜；B.用氫氟酸和濃鹽酸按體積比10 I進(jìn)行配液，形成玻璃各向同性腐蝕液；C.將步驟A之后獲得的結(jié)構(gòu)放入步驟B的玻璃各向同性腐蝕液中靜置，形成腐蝕槽；D.去除玻璃片表面的耐酸掩膜(17)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片的制備方法，其特征在于所述步驟3)中釋放熱電偶對結(jié)構(gòu)步驟如下對硅片背面進(jìn)行DRIE深刻蝕，在氧化硅層(13)和氮化硅層(12)形成的絕緣層處自停止，形成梳齒形狀導(dǎo)熱層，從而釋放熱電偶對結(jié)構(gòu)。
6.一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片，其特征在于該熱電芯片包括兩端完全隔離的導(dǎo)熱層(100)、位于導(dǎo)熱層上的絕緣層(200)以及位于絕緣層上的發(fā)電層(300)，所述發(fā)電層包括熱電偶對(302)以及連接該熱電偶對的金屬引線及電極(301)；設(shè)有凹部(401)并與該導(dǎo)熱層鍵合形成用于收容發(fā)電層(300)的空腔的支撐層(400)；所述熱電偶對包括呈方波狀的熱電偶，該熱電偶以及連接該熱電偶的金屬引線及電極(301)用于橋接導(dǎo)熱層；所述熱電偶對的材料為具有不同塞貝克系數(shù)的兩種材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片，其特征在于所述導(dǎo)熱層(100)采用梳齒結(jié)構(gòu)隔離，該梳齒結(jié)構(gòu)包括自導(dǎo)熱層兩端交錯延伸的梳齒臂(103)，熱電偶對(302)以及連接該熱電偶對的金屬引線及電極(301)與所述梳齒臂(103)橋接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片，其特征在于所述絕緣層為一層或多層結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片，其特征在于所述導(dǎo)熱層為一層或多層結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片，其特征在于所述支撐層為一層或多層，其位于導(dǎo)熱層的上面或下面。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片，其特征在于所述梳齒結(jié)構(gòu)中的梳齒臂間距為O. 5um lOOOum，梳齒寬度為Ium lOOOum，梳齒對數(shù)為1. 5 5000對。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片，其特征在于所述熱電偶的間距為 0. 5-500um。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片，其特征在于所述支撐層材料為熱玻璃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種平面型半導(dǎo)體熱電芯片及制備方法，該方法包括制備包括兩端完全隔離的導(dǎo)熱層(100)、位于導(dǎo)熱層上的絕緣層(200)以及位于絕緣層上的發(fā)電層(300)的硅片，發(fā)電層包括熱電偶對(302)及連接熱電偶對的金屬引線及電極(301)；制備設(shè)有凹部并采用絕熱材料的支撐層(400)；將支撐層(400)與所述硅片鍵合，并且鍵合后對硅片背面進(jìn)行減薄拋光；釋放熱電偶對(302)，導(dǎo)熱層的兩端通過該熱電偶對橋接。本發(fā)明極大的提高了單個平面型半導(dǎo)體熱電發(fā)電芯片內(nèi)的熱電偶對數(shù)量和溫差利用率，從而實現(xiàn)平面型半導(dǎo)體熱電發(fā)電芯片高電壓、大功率輸出。本發(fā)明工藝簡單，成本低廉，可實現(xiàn)批量化制作，具有應(yīng)用前景。
文檔編號H01L35/32GK103035833SQ201110296180
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者李鐵, 俞驍, 王躍林 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所