[发明专利]具有微米级热电臂的微型热电元件的微加工方法

摘要

本发明公开了一种具有微米级热电臂的微型热电元件的微加工方法。具有微米级热电臂的微型热电元件的微加工方法是结合硅晶片的深度离子反应刻蚀技术、微型模具粉末填充技术以及气压熔融微型压铸技术在同一片硅片上一次性制备出P－型和N－型材料交错排列的热电臂阵列结构，并配置上下基板，利用半导体的干法气体腐蚀技术去掉硅膜后，组装成热电元件。排列密度可达10000对P－N结/cm²。本发明的技术适合于制备基于热电效应的微型温差电电池和温差制冷器件。

主权项

1.一种具有微米级热电臂的微型热电元件的微加工方法，其特征在于：所述具有微米级热电臂的微型热电元件的微加工方法是结合硅晶片的深度离子反应刻蚀技术、微型模具粉末填充技术以及气压熔融微型压铸技术，在同一片硅片上一次性制备出P-型和N-型材料交错排列的热电臂阵列结构，并配置上下基板，利用半导体的干法气体腐蚀技术去掉硅膜后，组装成热电元件；其工艺流程为：①利用深度反应性离子刻蚀在硅片的两面加工出交错排列的微孔阵列，作为制备微型热电元件的微型模具使用；②将热电材料的P-型Bi-Te-Sb合金和N-型的Bi-Te-Sb合金的微细粉末分别填充在微型模具的上下两面，并将其真空封入硼酸玻璃包套中；③将真空密封的试样在热等静压装置或气压烧结炉中在氩气保护下加热至550-750℃，使密封在内部的热电粉末压入模具的微孔内部，烧结致密或熔融；④冷却后，去除玻璃及留在硅片表面的热电材料，得到含热电臂阵列的硅片模板，利用精密研磨技术对含热电臂阵列的硅片模板的两面进行精密研磨，使背面填充的热电微柱露出头来；⑤利用光刻和电镀技术，在两面形成P-N结，并配置上下基板，利用半导体的干法气体腐蚀技术去掉硅膜后，组装成热电元件。