[发明专利]一种平面型半导体热电芯片及制备方法

权利要求书

1.一种平面型半导体热电芯片的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)制备包括两端完全隔离的导热层(100)、位于导热层上的绝缘层(200)以及位于绝缘层上发电层(300)的硅片，所述发电层包括热电偶对(302)以及连接该热电偶对的金属引线及电极(301)；制备设有凹部并采用绝热材料的支撑层(400)；

2)将所述支撑层(400)与所述硅片键合，并且键合后对硅片背面进行减薄抛光；

3)释放热电偶对(302)，所述导热层的两端通过该热电偶对桥接。

2.根据权利要求1所述的一种平面型半导体热电芯片的制备方法，其特征在于：所述发电层制备方法如下：在绝缘层上生长多晶硅薄膜，对该薄膜进行P型和N型离子掺杂，干法刻蚀形成P、N两种类型电阻；溅射铝(15)，湿法腐蚀后合金化形成铝电极，实现热电偶对的电连接；干法刻蚀氮化硅、氧化硅，露出硅衬底，预留键合区域。

3.根据权利要求1所述的一种平面型半导体热电芯片的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中制备包括热电偶对结构的硅片步骤如下：

a.在作为导热层的普通硅片(14)的正面依次生长氧化硅层(13)和氮化硅层(12)，用于形成绝缘层；

b.在所述绝缘层上用不同塞贝克系数的材料制作成热电偶对；制作金属引线和电极，实现热电偶对的电连接形成发电层；

c.根据需要制作键合区域。

4.根据权利要求1所述的一种平面型半导体热电芯片的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中制备采用绝热材料的支撑层(400)步骤如下：

A.在玻璃片上下两面分别制备耐酸薄膜(17)，涂胶光刻对耐酸薄膜(17)进行图形化处理，作为湿法腐蚀掩膜；

B.用氢氟酸和浓盐酸按体积比10∶1进行配液，形成玻璃各向同性腐蚀液；

C.将步骤A之后获得的结构放入步骤B的玻璃各向同性腐蚀液中静置，形成腐蚀槽；

D.去除玻璃片表面的耐酸掩膜(17)。

5.根据权利要求1所述的一种平面型半导体热电芯片的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中释放热电偶对结构步骤如下：对硅片背面进行DRIE深刻蚀，在氧化硅层(13)和氮化硅层(12)形成的绝缘层处自停止，形成梳齿形状导热层，从而释放热电偶对结构。

6.一种平面型半导体热电芯片，其特征在于：该热电芯片包括两端完全隔离的导热层(100)、位于导热层上的绝缘层(200)以及位于绝缘层上的发电层(300)，所述发电层包括热电偶对(302)以及连接该热电偶对的金属引线及电极(301)；

设有凹部(401)并与该导热层键合形成用于收容发电层(300)的空腔的支撑层(400)；

所述热电偶对包括呈方波状的热电偶，该热电偶以及连接该热电偶的金属引线及电极(301)用于桥接导热层；所述热电偶对的材料为具有不同塞贝克系数的两种材料。

7.根据权利要求6所述的一种平面型半导体热电芯片，其特征在于：所述导热层(100)采用梳齿结构隔离，该梳齿结构包括自导热层两端交错延伸的梳齿臂(103)，热电偶对(302)以及连接该热电偶对的金属引线及电极(301)与所述梳齿臂(103)桥接。

8.根据权利要求6所述的一种平面型半导体热电芯片，其特征在于：所述绝缘层为一层或多层结构。

9.根据权利要求6所述的一种平面型半导体热电芯片，其特征在于：所述导热层为一层或多层结构。

10.根据权利要求6所述的一种平面型半导体热电芯片，其特征在于：所述支撑层为一层或多层，其位于导热层的上面或下面。

11.根据权利要求7所述的一种平面型半导体热电芯片，其特征在于：所述梳齿结构中的梳齿臂间距为0.5um～1000um，梳齿宽度为1um～1000um，梳齿对数为1.5～5000对。

12.根据权利要求7所述的一种平面型半导体热电芯片，其特征在于：所述热电偶的间距为0.5-500um。

13.根据权利要求6所述的一种平面型半导体热电芯片，其特征在于：所述支撑层材料为热玻璃。