[发明专利]黑硅等离激元辅助吸收的热电堆芯片及其制作方法

权利要求书

1.一种黑硅等离激元辅助吸收的热电堆芯片，其特征在于,包括硅衬底，所述硅衬底上设有支撑层，所述硅衬底的中部设有露出支撑层底面的空气腔，所述硅衬底上对应空气腔正上方的区域定义为热端区域，所述硅衬底上热端区域之外的区域定义为冷端区域；所述支撑层上设有热电偶，所述热电偶的两端各设有一个电极压焊点；所述热端区域覆盖有吸收层；所述吸收层包括黑硅微纳结构和金属纳米颗粒，所述黑硅微纳结构采用添加有重金属离子的溶液对多晶硅材料进行湿法腐蚀处理形成，所述重金属离子为Ag+、Au+、Pt+、Mn+、Ni+或Cu+；所述黑硅微纳结构的特征尺寸为100nm～3000nm，所述金属纳米颗粒的特征尺寸为5nm～50nm；所述金属纳米颗粒生长在黑硅微纳结构上形成黑硅等离激元，所述黑硅等离激元的表面设有保护钝化层；所述保护钝化层为采用原子层淀积工艺在黑硅等离激元表面生长形成，所述保护钝化层为Al₂O₃。

2.根据权利要求1所述的黑硅等离激元辅助吸收的热电堆芯片，其特征在于,所述金属纳米颗粒为Al、Ti、Au、Ag、V、Ni中的任意一种金属或多种金属。

3.根据权利要求1所述的黑硅等离激元辅助吸收的热电堆芯片，其特征在于,所述热电偶包括多个第一热电偶段和多个第二热电偶段，所述第一热电偶段之间通过第二热电偶段串联连接，位于两端的第一热电偶段通过连接段与电极压焊点连接；所述第一热电偶段设置在支撑层上，所述第一热电偶段的表面设有热电偶隔离层，各个所述第一热电偶段之间相互隔离，且每一所述第一热电偶段的第一端均位于热端区域，第一热电偶段的第二端均位于冷端区域。

4.根据权利要求3所述的黑硅等离激元辅助吸收的热电堆芯片，其特征在于,所述第二热电偶段和连接段的表面设有顶部钝化层，所述顶部钝化层上对应两个电极压焊点的位置处分别设有一个压焊点接触孔，所述电极压焊点通过压焊点接触孔与连接段电连接。

5.根据权利要求3所述的黑硅等离激元辅助吸收的热电堆芯片，其特征在于,所述第一热电偶段为N型多晶硅或P型多晶硅，所述第二热电偶段为金属Al、P型多晶硅或N型多晶硅，所述连接段的材料与第一热电偶段或第二热电偶段相同。

6.一种黑硅等离激元辅助吸收的热电堆芯片制作方法，其特征在于,包括以下步骤：

步骤S1、在硅衬底上形成支撑层，在支撑层上定义两个电极区；

步骤S2、在支撑层表面制作热电偶，且热电偶的两端分别延伸至两个电极区；

步骤S3、采用PECVD工艺，在支撑层和热电偶的上端面淀积多晶硅材料；

步骤S4、采用添加有重金属离子的溶液对多晶硅材料进行湿法腐蚀处理，形成黑硅微纳结构，所述重金属离子为Ag+、Au+、Pt+、Mn+、Ni+或Cu+；所述黑硅微纳结构的特征尺寸为100nm～3000nm；

步骤S5、采用磁控溅射工艺，在黑硅微纳结构上生长金属纳米颗粒，形成黑硅等离激元；所述金属纳米颗粒的特征尺寸为5nm～50nm；

步骤S6、采用光刻刻蚀工艺将黑硅等离激元图形化；

步骤S7、采用原子层淀积工艺，在黑硅等离激元表面生长保护钝化层；所述保护钝化层为Al₂O₃；

步骤S8、在两个电极区分别制作一个与热电偶电连接的电极压焊点；

步骤S9、采用双面对准光刻与深硅刻蚀工艺，在所述硅衬底的下端面从下向上刻蚀至支撑层的底部形成空气腔。

7.根据权利要求6所述的黑硅等离激元辅助吸收的热电堆芯片制作方法，其特征在于,所述金属纳米颗粒为Al、Ti、Au、Ag、V、Ni中的任意一种金属或多种金属。