[發明專利]半導體制冷器件

無效

• 申請號: 201010180493.3
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN102255037A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 吳榮鋼
• 申請（專利權）人: 上?？苽サ蛪弘娖鲝S
• 主分類號: H01L35/28
• 分類號: H01L35/28;H01L35/16;H01L35/34;F25B21/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明涉及一種制冷器件，具體涉及一種半導體制冷器件。

背景技術

“半導體致冷器件”是一種固態器件，是一種節能減排的新型產品。它工作效率高，制冷效率達到95％以上，制熱效率可以達到100％，目前還沒有一種工作效率達到如此高的產品，起到了節約能源的效果；無污染、無噪音，達到真正的零排放的環保要求；不需要維護；安裝使用簡單方便；控制簡單，只要控制“半導體致冷器件”的工作電流的大小，就可以控制制冷或制熱的功率，改變“半導體致冷器件”的工作電壓的極性就可以進行制冷或制熱的轉換；制冷或制熱速度快，只有幾秒鐘的時間就可以達到制冷或制熱的效果；冷熱轉換不需要等待，可以立即轉換；冷熱溫差大，單極的冷熱溫差可以達到68℃左右，采用二級或多級可以達到更大的冷熱溫差。

目前，國內外早已有多家企業在生產半導體制冷器件，但是，由于半導體制冷器件的生產工藝的問題，使目前的半導體制冷效率在85％左右，半導體制冷器件的制冷功率(風冷)均在10W，最大為100W的水平，單極功率在0.5W左右，工作電壓只有DC.0.15V左右。要組成工作電壓為DC.24V，制冷功率為10W的半導體制冷器件就需要幾千對的半導體制冷器件串并連組合成一個器件，制作工藝復雜，合格率低下，大約只有78％左右，因基本都是靠人工手工進行制作的，所以生產工作量大，器件性能不穩定，不可靠。因此，半導體制冷器件現在還不能直接使用在需求制冷功率大的產品上，如空調機/器、大容量冰箱等產品，也還沒有采用風冷方式的半導體制冷器件在大功率制冷產品使用的相關資料出現。

傳統的制冷器件通過用硒和鍺對單晶硅的摻雜，并用硅和硒進行延伸，形成的制冷器件制冷效率低，制冷速度慢。

鑒于上述問題，本發明公開了一種半導體制冷器件。其具有如下文所述之技術特征，以解決現有的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種半導體制冷器件，它能將上千至數萬個器件集成制作在一片硅片上，并按照要求直接在硅片上進行串并聯的連接，制成的半導體制冷器件單片達到幾十伏的工作電壓和在風冷狀態下達到數百瓦的制冷功率，同時可以極大的提高“半導體制冷器件”的可靠性和穩定性，另外，可以將半導體制冷器件的生產合格率提高到了99.9％。

本發明半導體制冷器件的目的是通過以下技術方案實現的：一種半導體制冷器件，包括：單晶硅、碲化釹化合層及礬化鉈化合層；所述的單晶硅呈薄片狀，單晶硅表面設有一層保護層，通過高純度的碲化釹的化合物及高純度的礬化鉈的化合物分別在單晶硅的兩側進行二次或多次摻雜，形成所述的碲化釹化合層及礬化鉈化合層，形成一個PN結。

上述的半導體制冷器件，其中，所述的單晶硅的純度大于等于99.95％。

上述的半導體制冷器件，其中，所述的碲化釹的純度大于等于99.99％。

上述的半導體制冷器件，其中，所述的碲化釹化合層在單晶硅的一側摻雜的厚度為單晶硅的厚度的49.999％-50％，且摻雜的濃度為35％-48％，形成的所述的碲化釹化合層作為半導體制冷器件的P型半導體。

上述的半導體制冷器件，其中，所述的礬化鉈的純度大于等于99.99％。

上述的半導體制冷器件，其中，所述的礬化鉈化合層在單晶硅的另一側摻雜的厚度為單晶硅的厚度的99.999％-50％，且摻雜的濃度為35％-48％，形成的所述的礬化鉈化合層作為半導體制冷器件的N型半導體。

一種上述的半導體制冷器件的摻雜方法，其中，該方法至少包括如下步驟：

步驟1，在單晶硅的兩側表面注入雜質離子；

步驟2，在單晶硅的兩側表面進行退火，同時將雜質離子在單晶硅內再分布，恢復單晶硅因高能離子束撞擊導致的晶格損傷。

上述的半導體制冷器件的摻雜方法，其中，所述的步驟1中還包括：

步驟1.1，在單晶硅的摻雜面上，雜質離子注入單晶硅的本體中；

步驟1.2，在非摻雜面上，雜質離子被單晶硅的表面的保護層屏蔽。

上述的半導體制冷器件的摻雜方法，其中，所述的步驟1中退火的溫度范圍為950℃-1050℃；退火的時間范圍為25分鐘-35分鐘。

本發明半導體制冷器件由于采用了上述方案，使之與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：