[发明专利]用于形成热电装置的系统和方法

权利要求书

1.一种用于形成热电元件的方法，包括：

(a)在反应空间中提供衬底，其中所述衬底包含半导体材料，其中所述衬底具有与所述衬底相邻的金属材料的图案，该金属材料被配置用于催化所述衬底的氧化；

(b)使所述金属材料暴露于具有汽相氧化剂和汽相化学蚀刻剂的气体；以及

(c)以至少0.01微米/秒的蚀刻速率蚀刻所述衬底以在所述衬底中形成孔或从所述衬底形成丝，从而形成所述热电元件。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述孔或丝中的每一个具有至少20:1的纵横比。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述孔或丝中的每一个具有至少1000:1的纵横比。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述金属材料暴露于所述气体30秒至60小时的时间段。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述气体中的氧化剂与化学蚀刻剂之比为至少2:1。

6.如权利要求1所述的方法，其中将所述衬底加热至-50℃至200℃的温度。

7.如权利要求1所述的方法，其中将所述气体加热至-50℃至200℃的温度。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述金属材料包含金、银、铂、铬、钼、钨、钯或其组合。

9.如权利要求1所述的方法，其中以至少0.1微米/秒的蚀刻速率蚀刻所述衬底。

10.如权利要求1所述的方法，其中(a)进一步包括：

提供与所述衬底相邻的掩模；

在所述掩模中形成孔的图案，其中单个孔暴露出与所述衬底相邻的氧化物层；

使所述氧化物层暴露于汽相蚀刻剂以去除所述氧化物层；

沉积与所述衬底相邻的所述金属材料；以及

去除所述掩模。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述汽相蚀刻剂是氢氟酸。

12.如权利要求10所述的方法，其中所述金属材料通过气相沉积而沉积。

13.如权利要求1所述的方法，进一步包括在蚀刻所述衬底之前在所述衬底的底面上形成钝化层。

14.如权利要求1所述的方法，进一步包括在蚀刻所述衬底的同时，跨所述衬底施加电场。

15.如权利要求1所述的方法，其中所述衬底同时暴露于所述汽相氧化剂和所述汽相化学蚀刻剂。

16.如权利要求1所述的方法，其中所述衬底交替地及顺序地暴露于所述汽相氧化剂和所述汽相化学蚀刻剂。

17.如权利要求1所述的方法，其中所述汽相氧化剂和所述汽相化学蚀刻剂处于超临界相中。

18.如权利要求1所述的方法，其中所述汽相氧化剂是从包括O₂、O₃、NO₂和H₂O₂的组中选择的一个或多个。

19.如权利要求1所述的方法，其中所述汽相化学蚀刻剂是从包括HF、HCl、HBr和HI的组中选择的一个或多个。

20.如权利要求1所述的方法，其中所述热电元件具有至少0.5的品质因数。

21.一种用于形成热电元件的方法，包括使与衬底相邻的金属材料接触汽相氧化剂和汽相化学蚀刻剂，以便以至少0.1纳米/秒的蚀刻速率在所述衬底中形成孔或从所述衬底形成丝，从而形成所述热电元件，其中所述孔或丝具有至少20:1的纵横比，并且其中通过透射电子显微术测量到：被所述孔或丝暴露的所述衬底的表面在所述孔或丝内具有0.5纳米(nm)至50nm的粗糙度。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述纵横比为至少1000:1。

23.如权利要求21所述的方法，其中单个孔或丝具有通过x-射线光电子能谱法(XPS)测量到的金属含量为至少0.000001％的表面。

24.如权利要求21所述的方法，其中所述衬底同时与所述汽相氧化剂和所述汽相化学蚀刻剂接触。