專利名稱：微型致冷器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用來提高對激光器件、計算機(jī)CPU的溫度控制，改善芯片內(nèi)部的散熱，從而提高器件芯片的工作效率，延長使用壽命的技術(shù)，屬于先進(jìn)制造與自動化技術(shù)領(lǐng)域，背景技術(shù)目前，熱電材料可以構(gòu)成固態(tài)致冷器與發(fā)電器。而固態(tài)的溫差發(fā)電器和致冷器是利用電子的珀爾帖(Peltier)效應(yīng)帶走多余的熱量，其主要面臨的是熱電轉(zhuǎn)化效率問題。熱電致冷器件的性能指標(biāo)一般用品質(zhì)系數(shù)ZT進(jìn)行描述，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為ZT＝S2σT/k，其中T為絕對溫度，S為材料的塞貝克(Seebeck)系數(shù)，σ為電導(dǎo)率，k為導(dǎo)熱系數(shù)。
當(dāng)前工業(yè)上實(shí)際運(yùn)用的熱電材料多為體態(tài)材料，對于常規(guī)體態(tài)的溫差電器件而言，熱單元的最小厚度一般在幾毫米左右。目前，體態(tài)的溫差致冷器一般采用Bi2Te3或以其為基的熱電材料。但體態(tài)Bi2Te3或其合金的加工工藝與IC(IntegratedCircuit)工藝不兼容。選擇與IC工藝兼容，同時又具有較高熱電品質(zhì)指數(shù)的微型結(jié)構(gòu)熱電材料是設(shè)計高性能熱電器件的關(guān)鍵。
對于微型致冷器件而言，熱單元的厚度薄的可達(dá)到1～10μm，厚的在100μm左右。由于微型器件采用薄膜工藝，界面的接觸熱阻、接觸電阻成為影響器件性能的重要因素，同時材料的選擇對器件性能也有影響。這類微型致冷器面臨的主要挑戰(zhàn)是熱電材料的選擇以及其制造工藝問題。為了提高微型器件的工作性能力，相繼提出一些微型加工工藝，有電化學(xué)沉積、電鍍以及濺射實(shí)現(xiàn)金屬成膜。電化學(xué)沉積形成P型與N型熱電偶對時，熱偶對腿的高度可以靈活地控制在幾十微米范圍，該工藝缺點(diǎn)是不能保證薄膜質(zhì)量的一致均勻性和材料的純度，從面制約了器件的工作效率。用薄膜的電鍍工藝來沉積V族和VI族化合物薄膜，形成熱偶對，這種工藝與電化學(xué)沉積工藝的區(qū)別在于P型與N型的熱單元被沉積在不同的基片上，從而導(dǎo)致后續(xù)的鍵合工藝十分困難。而采用濺射制膜工藝在SOI基片上形成P型、N型的BiTe合金的熱偶單元，器件的穩(wěn)定性能較好，作為致冷器，可以形成10K左右的溫差，器件的尺寸可以控制在100μm2∽1mm2。但是這種工藝需要嚴(yán)格控制熱電單元的厚度，在每個基片鍵合的過程中，若單元的厚度不同將造成器件分離，形成斷路，其次，也要求熱單元與金屬電極位置的精確定位，以減小接觸電阻。另一方面，由于所用的材料為V族和VI族化合物薄膜，系統(tǒng)熱電品質(zhì)指數(shù)ZT不能突破體態(tài)材料的極限，從而限制了器件的工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)內(nèi)容為了克服現(xiàn)有熱電致冷器的材料以及加工工藝的不足，本發(fā)明提供一種多級的微型致冷器及其制備方法，該致冷器提高了系統(tǒng)工作的可靠性，提高器件的工作效率，為制造工藝帶來很大的方便。
技術(shù)方案該致冷器為多層結(jié)構(gòu)，最下層為高溫區(qū)域，在高溫區(qū)域上分別設(shè)有兩塊金屬層，在其中一塊金屬層上設(shè)有P型半導(dǎo)體，在另一塊金屬層上設(shè)有N型半導(dǎo)體，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的上面設(shè)有一塊整體的上金屬層，在上金屬層的上面為低溫區(qū)域。
該致冷器的具體結(jié)構(gòu)分為上、下兩部分；下面部分的最下層為P型半導(dǎo)體的Si基底，在P型半導(dǎo)體的Si基底上設(shè)有緩沖層即P型半導(dǎo)體的不摻雜層，在P型半導(dǎo)體的不摻雜層上相間隔的設(shè)有P型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層，在P型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層上設(shè)有P型半導(dǎo)體的超晶格層，在P型半導(dǎo)體的超晶格層上設(shè)有P型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層，在P型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層上設(shè)有P型半導(dǎo)體的輕摻雜層；上面部分的最上層為N型半導(dǎo)體的Si基底，在N型半導(dǎo)體的Si基底下設(shè)有N型半導(dǎo)體的不摻雜層，在N型半導(dǎo)體的不摻雜層下相間隔的設(shè)有N型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層，在N型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層下設(shè)有N型半導(dǎo)體的超晶格層，在N型半導(dǎo)體的超晶格層下設(shè)有N型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層，在N型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層下設(shè)有N型半導(dǎo)體的輕摻雜層；該上、下兩部分交叉相吻合，在吻合處填有化學(xué)鍍形成的金屬薄膜。該致冷器的單元厚度在1～10μm范圍內(nèi)。
本發(fā)明采用III-V族半導(dǎo)體材料或IV族半導(dǎo)體材料中的硅鍺超晶格材料，同時果用化學(xué)鍍工藝與氧化物隔離工藝相結(jié)合形成多級的微型致冷器。用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)二氧化硅薄膜保護(hù)層，二氧化硅可隔離P-N向的電流，實(shí)現(xiàn)電流的單一流動方式，從而避免熱電單元在中間級的短路問題，提高了系統(tǒng)工作的可靠性，實(shí)現(xiàn)陣列式致冷。用化學(xué)鍍工藝對熱電單元實(shí)現(xiàn)金屬成膜，可實(shí)現(xiàn)薄膜金屬的一致均勻性和材料的純度，從而降低接觸分布電阻，提高器件的工作效率，同時化學(xué)鍍工藝制膜不需要嚴(yán)格控制熱電單元的厚度，即在鍵合的過程中熱電單元的厚度可以不同，也不用為了減小接觸電阻而要求熱單元與金屬電極位置的精確定位。這為制造工藝帶來很大的方便。
本發(fā)明具體的制備方法為第一步對基底進(jìn)行前處理第二步用MBE(分子束外延)或MOCVD(金屬氧化物化學(xué)氣相沉積)方法分別在兩個硅基底上生長P型與N型的超晶格薄膜，在超晶格薄膜的上面有覆蓋層，在超晶格薄膜的下面有緩沖層，最下面為硅基底；半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表

第三步一次刻蝕分別在已經(jīng)生長好的P型、N型半導(dǎo)體上對其進(jìn)行刻蝕，刻蝕到P型、N型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層(即將輕摻雜層、第二重?fù)诫s層以及超晶格層刻蝕掉)；二次刻蝕作光刻膠保護(hù)層，用反應(yīng)離子刻蝕，刻蝕到P型、N型半導(dǎo)體的緩沖層(即將第一重?fù)诫s層刻蝕掉)，然后清除殘留的光刻膠；第四步等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)二氧化硅薄膜作為保護(hù)層；第五步用等離子轟擊掉多余的二氧化硅，只留下超晶格側(cè)壁上的二氧化硅第六步作光刻膠層，即將P型、N型半導(dǎo)體的底面、兩端的側(cè)面作光刻膠保護(hù)層；第七步將P型和N型半導(dǎo)體鍵合；第八步采用化學(xué)鍍工藝鍍上一薄膜金屬層，使P型和N型半導(dǎo)體之間鍵合面接觸密切，鍍層薄膜均勻一致；第九步剝離光刻膠。
有益效果微型結(jié)構(gòu)材料為提高品質(zhì)系數(shù)ZT提供了廣泛的空間，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)冷卻，提高單位面積的冷卻效率，而且采用III-V族或IV族金屬材料中的硅鍺超晶格材料制造的熱電器件與微型處理器的加工工藝兼容。用二氧化硅作保護(hù)層，可隔離P-N向的電流，實(shí)現(xiàn)電流的單一流動方式，從而避免熱電單元在中間級的短路問題，提高了系統(tǒng)工作的可靠性，實(shí)現(xiàn)陣列式致冷。采用化學(xué)鍍工藝所形成的金屬膜一致性好，不僅串聯(lián)總電阻明顯優(yōu)于其他金屬成膜工藝，分布電阻也優(yōu)于其它工藝，可以解決接觸電阻的難題，同時，可利用化學(xué)鍍工藝成膜的可選擇性，實(shí)現(xiàn)金屬有選擇性成膜，有利于提高多級熱電單元的工作穩(wěn)定性。
本發(fā)明的多級固態(tài)熱電材料致冷器是利用電子的珀爾貼(Peltier)效應(yīng)帶走多余的熱量，提高致冷效率，不用嚴(yán)格控制熱電單元的厚度，即在鍵合過程中熱電單元的厚度可以不同。采用化學(xué)鍍工藝，使得金屬與半導(dǎo)體的接觸問題得到了很好的解決，提高了金屬薄膜覆蓋的一致性和降低了接觸電阻。


圖1致冷器原理圖，珀爾帖(Peltier)效應(yīng)示意圖。圖中1.高溫區(qū)域，2.金屬層，3.P型半導(dǎo)體，4.上金屬層，5.低溫區(qū)域，6.N型半導(dǎo)體。
圖2-1～圖2-11為本發(fā)明制備步驟中，各步驟的示意圖，圖2-1硅基底生長超晶格結(jié)構(gòu)示意圖，圖2-2經(jīng)過一次刻蝕后的結(jié)構(gòu)圖示意圖，圖2-3經(jīng)過二次刻蝕后的結(jié)構(gòu)圖示意圖，圖2-4等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)二氧化硅保護(hù)層示意圖，圖2-5、圖2-6等離子轟擊多余的二氧化硅薄膜示意圖，圖2-7、圖2-8作光刻膠層示意圖，圖2-9P、N型半導(dǎo)體鍵合示意圖，圖2-10對多級熱電單元進(jìn)行化學(xué)鍍工藝示意圖，圖2-11剝離光刻膠示意圖，圖中7.P型半導(dǎo)體的Si基底，8.P型半導(dǎo)體的不摻雜層，9.P型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層，10.P型半導(dǎo)體的超晶格層，11.P型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層，12.P型半導(dǎo)體的輕摻雜層，13.P型半導(dǎo)體上的二氧化硅薄膜，14.N型半導(dǎo)體的Si基底，15.N型半導(dǎo)體的不摻雜層，16.N型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層，17.N型半導(dǎo)體的超晶格層，18.N型半導(dǎo)體上的二氧化硅薄膜，19.N型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層，20.N型半導(dǎo)體的輕摻雜層，21.N型半導(dǎo)體上的光刻膠層，22.P型半導(dǎo)體上的光刻膠層，23.化學(xué)鍍形成的金屬薄膜。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明采用化學(xué)鍍金屬成膜工藝與氧化物隔離工藝相結(jié)合形成多級的微型致冷器。該致冷器為多層結(jié)構(gòu)，最下層為高溫區(qū)域1，在高溫區(qū)域1上分別設(shè)有兩塊金屬層2，在其中一塊金屬層2上設(shè)有P型半導(dǎo)體3，在另一塊金屬層2上設(shè)有N型半導(dǎo)體6，在P型半導(dǎo)體3和N型半導(dǎo)體6的上面設(shè)有一塊整體的上金屬層4，在上金屬層4的上面設(shè)有一塊低溫區(qū)域5。
該致冷器的具體結(jié)構(gòu)分為上、下兩部分；下面部分的最下層為P型半導(dǎo)體的Si基底7，在P型半導(dǎo)體的Si基底7上設(shè)有緩沖層即P型半導(dǎo)體的不摻雜層8，在P型半導(dǎo)體的不摻雜層8上相間隔的設(shè)有P型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層9，在P型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層9上設(shè)有P型半導(dǎo)體的超晶格層10，在P型半導(dǎo)體的超晶格層10上設(shè)有P型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層11，在P型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層11上設(shè)有P型半導(dǎo)體的輕摻雜層12；上面部分的最上層為N型半導(dǎo)體的Si基底14，在N型半導(dǎo)體的Si基底14下設(shè)有N型半導(dǎo)體的不摻雜層15，在N型半導(dǎo)體的不摻雜層15下相間隔的設(shè)有N型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層16，在N型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層16下設(shè)有N型半導(dǎo)體的超晶格層17，在N型半導(dǎo)體的超晶格層17下設(shè)有N型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層19，在N型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層19下設(shè)有N型半導(dǎo)體的輕摻雜層20；該上、下兩部分交叉相吻合，在吻合處填有化學(xué)鍍形成的金屬薄膜23。該致冷器的單元厚度在1～10μm范圍內(nèi)。
采用III-V族半導(dǎo)體材料或IV族半導(dǎo)體材料中的硅鍺超晶格材料，用化學(xué)鍍銅工藝與二氧化硅薄膜工藝相結(jié)合形成多級的微型致冷器。采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積二氧化硅薄膜作保護(hù)層，用化學(xué)鍍銅工藝對P、N型半導(dǎo)體的鍵合面(P型半導(dǎo)體的輕摻雜層、第一重?fù)诫s層與N型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層、輕摻雜層)間實(shí)現(xiàn)金屬成膜。
具體的制備方法為第一步對P型半導(dǎo)體的硅基底7、N型半導(dǎo)體的硅基底14進(jìn)行預(yù)處理先用氫氟酸(HF)酸洗，然后再用去離子水超聲波清洗，第二步用MBE(分子束外延)方法在P型半導(dǎo)體的硅基底7上生長.P型半導(dǎo)體的超晶格層10(Si0.7Ge0.3/Si)，該超晶格層薄膜厚度有3000納米，在該超晶格薄膜中，在生長Si0.7Ge0.3層的同時對其進(jìn)行摻雜，摻雜濃度為6.47×1019cm-3，而在生長Si層時對其不進(jìn)行摻雜，在超晶格薄膜的一個周期內(nèi)，Si0.7Ge0.3的厚度為5納米，Si的厚度為10納米。
在超晶格薄膜的上方是一層Si0.9Ge0.1薄膜，即P型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層11，這層薄膜的厚度是250納米，其摻雜濃度為6.47×1019cm-3，在該層上面還有一Si0.9Ge0.1薄膜，即P型半導(dǎo)體的輕摻雜層12，這層薄膜的厚度是250納米，其摻雜濃度大于等于1×1020cm-3。在超晶格薄膜的下方是一Si0.9Ge0.1層，即P型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層9，這層薄膜的厚度是1000納米，摻雜濃度為6.47×1019cm-3，該層下面還有一Si0.9Ge0.1層，即P型半導(dǎo)體的緩沖層8，該層厚度有1000納米。在所有摻雜中，我們選擇的摻雜元素是鈉，即是P型摻雜。
同樣用MBE方法在另一貴基底上加工出N型半導(dǎo)體，其摻雜元素為釹，摻雜濃度見表，其尺寸與P型摻雜相同。
P型的超晶格結(jié)構(gòu)詳細(xì)說明表

N型的超晶格結(jié)構(gòu)詳細(xì)說明表

第三步一次刻蝕，分別對已經(jīng)生長好的P型、N型半導(dǎo)體按一定形狀進(jìn)行刻蝕，刻蝕到底部的Si0.9Ge0.1重?fù)诫s的層，即P型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層9、N型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層16，即將頂部Si0.9Ge0.1薄膜層，即P型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層11、P型半導(dǎo)體的輕摻雜層12、N型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層19、N型半導(dǎo)體的輕摻雜層20以及其下面的超晶格薄膜層即P型半導(dǎo)體的超晶格層10、N型半導(dǎo)體的超晶格層17刻蝕掉。整個刻蝕厚度有3500納米。
二次刻蝕，作光刻膠保護(hù)層(用負(fù)膠)，厚度不小于超晶格厚度，120℃下堅膜5分鐘。反應(yīng)離子刻蝕，終止于超晶格薄膜下的Si0.9Ge0.1無摻雜層即P型半導(dǎo)體的無摻雜層8和N型半導(dǎo)體的無摻雜層15，然后清除殘留的光刻膠。
第四步等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)二氧化硅保護(hù)層，即P型半導(dǎo)體上的二氧化硅薄膜13、N型半導(dǎo)體上的二氧化硅薄膜18。沉積厚度3000埃。
第五步等離子轟擊掉多余的二氧化硅，只留下超晶格側(cè)壁上的二氧化硅。
第六步作光刻膠保護(hù)層，即N型半導(dǎo)體上的光刻膠層21、P型半導(dǎo)體上的光刻膠層22(用負(fù)膠)。
第七步將P型和N型半導(dǎo)體陽極鍵合，P型和N型半導(dǎo)體在靜電場作用下鍵合在一起。
第八步采用化學(xué)鍍銅工藝對P、N型半導(dǎo)體的鍵合面間(P型半導(dǎo)體的輕摻雜層12、P型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層9分別與N型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層16、N型半導(dǎo)體的輕摻雜層20間的鍵合面)實(shí)現(xiàn)金屬成膜。
1、預(yù)處理1.)在水中用超聲波清洗5分鐘；2.)室溫條件下，在酒精溶液中對其用超聲波清洗；3.)將其放入去離子水中超聲波清洗；4.)用4％的NaOH溶液刻蝕；5.)放入水中超聲波清洗；6.)侵入感光性溶液中十分鐘；7.)去離子水清洗；8.)侵入催化活性溶液中五分鐘；9.)去離子水清洗。
2、化學(xué)鍍銅鍍液中HCHO是還原劑，KNaC4H4O5·4H2O與乙二胺四乙酸(EDTA)是絡(luò)合劑。
表三 感光性溶液與催化活性溶液的組成

表四 化學(xué)鍍銅的溶液組成

第九步剝離光刻膠層，即N型半導(dǎo)體上的光刻膠層21和P型半導(dǎo)體上的光刻膠層22。
在圖1中，當(dāng)電流由金屬層4流向P型半導(dǎo)體3時，接觸處將吸收熱量，從而產(chǎn)生低溫區(qū)域5。同樣，當(dāng)電流由N型半導(dǎo)體6流向金屬層4時接觸處也將吸收熱量，因而用金屬相連的一端不斷從周圍環(huán)境吸收熱量，使周圍環(huán)境的溫度下降構(gòu)成致冷器。相反，熱電材料兩端的溫差將產(chǎn)生電流，從而形成微型電流產(chǎn)生器。
在圖2-11中，電流由N型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層16流向化學(xué)鍍形成的金屬薄膜23，流向P型半導(dǎo)體的輕摻雜層12，流向P型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層11，流向P型半導(dǎo)體的超晶格層10，再流向P型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層9。由于P型半導(dǎo)體的緩沖層8是絕緣的，故電流又流向化學(xué)鍍形成的金屬薄膜23，再流向P型半導(dǎo)體材料，從而可以實(shí)現(xiàn)電流的單一方向流動即可實(shí)現(xiàn)電流由N→P→N→P....故可以連續(xù)從周圍環(huán)境吸收熱量，使得周圍的溫度下降，從而構(gòu)成多級固態(tài)致冷器。
權(quán)利要求
1.一種微型致冷器，其特征在于該致冷器為多層結(jié)構(gòu)，最下層為高溫區(qū)域(1)，在高溫區(qū)域(1)上分別設(shè)有兩塊金屬層(2)，在其中一塊金屬層(2)上設(shè)有P型半導(dǎo)體(3)，在另一塊金屬層(2)上設(shè)有N型半導(dǎo)體(6)，在P型半導(dǎo)體(3)和N型半導(dǎo)體(6)的上面設(shè)有一塊整體的上金屬層(4)，在上金屬層(4)的上面為低溫區(qū)域(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的微型致冷器，其特征在于該致冷器的具體結(jié)構(gòu)分為上、下兩部分；下面部分的最下層為P型半導(dǎo)體的Si基底(7)，在P型半導(dǎo)體的Si基底(7)上設(shè)有緩沖層即P型半導(dǎo)體的不摻雜層(8)，在P型半導(dǎo)體的不摻雜層(8)上相間隔的設(shè)有P型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層(9)，在P型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層(9)上設(shè)有P型半導(dǎo)體的超晶格層(10)，在P型半導(dǎo)體的超晶格層(10)上設(shè)有P型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層(11)，在P型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層(11)上設(shè)有P型半導(dǎo)體的輕摻雜層(12)；上面部分的最上層為N型半導(dǎo)體的Si基底(14)，在N型半導(dǎo)體的Si基底(14)下設(shè)有N型半導(dǎo)體的不摻雜層(15)，在N型半導(dǎo)體的不摻雜層(15)下相間隔的設(shè)有N型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層(16)，在N型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層(16)下設(shè)有N型半導(dǎo)體的超晶格層(17)，在N型半導(dǎo)體的超晶格層(17)下設(shè)有N型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層(19)，在N型半導(dǎo)體的第二重?fù)诫s層(19)下設(shè)有N型半導(dǎo)體的輕摻雜層(20)；該上、下兩部分交叉相吻合，在吻合處填有化學(xué)鍍形成的金屬薄膜(23)。
3.如權(quán)利要求1所述的微型致冷器，其特征在于該致冷器的單元厚度在1～10μm范圍內(nèi)。
4.一種如權(quán)利要求1所述的微型致冷器的制備方法，其特征在于采用III-V族半導(dǎo)體材料或IV族半導(dǎo)體材料中的硅鍺超晶格材料，同時采用化學(xué)鍍工藝與氧化物隔離工藝相結(jié)合形成多級的微型致冷器；采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積二氧化硅薄膜保護(hù)層，用化學(xué)鍍銅工藝對P、N型半導(dǎo)體的鍵合面間實(shí)現(xiàn)金屬成膜，具體的制備方法為第一步對基底進(jìn)行前處理；第二步用分子束外延或金屬氧化物化學(xué)氣相沉積方法分別在兩個硅基底上生長P型與N型的超晶格薄膜，在超晶格薄膜的上面有覆蓋層，在超晶格薄膜的下面有緩沖層，最下面為硅基底；第三步一次刻蝕分別在已經(jīng)生長好的P型、N型半導(dǎo)體上對其進(jìn)行刻蝕，刻蝕到P型、N型半導(dǎo)體的第一重?fù)诫s層，即將輕摻雜層、第二重?fù)诫s層以及超晶格層刻蝕掉二次刻蝕作光刻膠保護(hù)層，用反應(yīng)離子刻蝕，刻蝕到P型、N型半導(dǎo)體的緩沖層，即將第一重?fù)诫s層刻蝕掉，然后清除殘留的光刻膠；第四步等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積二氧化硅薄膜作為保護(hù)層；第五步用等離子轟擊掉多余的二氧化硅，只留下超晶格側(cè)壁上的二氧化硅；第六步作光刻膠層，即將P型、N型半導(dǎo)體的底面、兩端的側(cè)面作光刻膠保護(hù)層；第七步將P型和N型半導(dǎo)體鍵合；第八步采用化學(xué)鍍工藝鍍上一薄膜金屬層，使P型和N型半導(dǎo)體之間鍵合面接觸密切，鍍層薄膜均勻一致；第九步剝離光刻膠。
全文摘要
微型致冷器及其制備方法是一種用來提高對激光器件、計算機(jī)CPU的溫度控制，改善芯片內(nèi)部的散熱，從而提高器件芯片的工作效率，延長使用壽命的技術(shù)，該致冷器為多層結(jié)構(gòu)，自下至上順序?yàn)楦邷貐^(qū)域(1)，金屬層(2)，P型半導(dǎo)體(3)、N型半導(dǎo)體(6)，上金屬層(4)，低溫區(qū)域(5)。其制備方法是采用III－V族半導(dǎo)體材料或IV族半導(dǎo)體材料中的硅鍺超晶格材料，同時采用化學(xué)鍍工藝與氧化物隔離工藝相結(jié)合形成多級的微型致冷器；采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積二氧化硅薄膜保護(hù)層，用化學(xué)鍍銅工藝對P、N型半導(dǎo)體的鍵合面間實(shí)現(xiàn)金屬成膜。
文檔編號H01L35/28GK1610139SQ20041006571
公開日2005年4月27日 申請日期2004年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月15日
發(fā)明者陳云飛, 陳益芳, 楊決寬 申請人:東南大學(xué)