[發明專利]用于形成熱電裝置的系統和方法

有效

• 申請號: 201380054288.4
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN104756268B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 阿克拉姆·I·布卡伊;道格拉斯·W·譚;亞當·霍普金斯
• 申請（專利權）人: 美特瑞克斯實業公司
• 主分類號: H01L35/02
• 分類號: H01L35/02;H01L35/34
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 崔麗娟,鄭霞

1.一種用于形成熱電元件的方法，包括：

(a)在反應空間中提供襯底，其中所述襯底包含半導體材料，其中所述襯底具有與所述襯底相鄰的金屬材料的圖案，該金屬材料被配置用于催化所述襯底的氧化；

(b)使所述金屬材料暴露于具有汽相氧化劑和汽相化學蝕刻劑的氣體；以及

(c)以至少0.01微米/秒的蝕刻速率蝕刻所述襯底以在所述襯底中形成孔或從所述襯底形成絲，從而形成所述熱電元件。

2.如權利要求1所述的方法，其中所述孔或絲中的每一個具有至少20:1的縱橫比。

3.如權利要求2所述的方法，其中所述孔或絲中的每一個具有至少1000:1的縱橫比。

4.如權利要求1所述的方法，其中所述金屬材料暴露于所述氣體30秒至60小時的時間段。

5.如權利要求1所述的方法，其中所述氣體中的氧化劑與化學蝕刻劑之比為至少2:1。

6.如權利要求1所述的方法，其中將所述襯底加熱至-50℃至200℃的溫度。

7.如權利要求1所述的方法，其中將所述氣體加熱至-50℃至200℃的溫度。

8.如權利要求1所述的方法，其中所述金屬材料包含金、銀、鉑、鉻、鉬、鎢、鈀或其組合。

9.如權利要求1所述的方法，其中以至少0.1微米/秒的蝕刻速率蝕刻所述襯底。

10.如權利要求1所述的方法，其中(a)進一步包括：

提供與所述襯底相鄰的掩模；

在所述掩模中形成孔的圖案，其中單個孔暴露出與所述襯底相鄰的氧化物層；

使所述氧化物層暴露于汽相蝕刻劑以去除所述氧化物層；

沉積與所述襯底相鄰的所述金屬材料；以及

去除所述掩模。

11.如權利要求10所述的方法，其中所述汽相蝕刻劑是氫氟酸。

12.如權利要求10所述的方法，其中所述金屬材料通過氣相沉積而沉積。

13.如權利要求1所述的方法，進一步包括在蝕刻所述襯底之前在所述襯底的底面上形成鈍化層。

14.如權利要求1所述的方法，進一步包括在蝕刻所述襯底的同時，跨所述襯底施加電場。

15.如權利要求1所述的方法，其中所述襯底同時暴露于所述汽相氧化劑和所述汽相化學蝕刻劑。

16.如權利要求1所述的方法，其中所述襯底交替地及順序地暴露于所述汽相氧化劑和所述汽相化學蝕刻劑。

17.如權利要求1所述的方法，其中所述汽相氧化劑和所述汽相化學蝕刻劑處于超臨界相中。

18.如權利要求1所述的方法，其中所述汽相氧化劑是從包括O₂、O₃、NO₂和H₂O₂的組中選擇的一個或多個。

19.如權利要求1所述的方法，其中所述汽相化學蝕刻劑是從包括HF、HCl、HBr和HI的組中選擇的一個或多個。

20.如權利要求1所述的方法，其中所述熱電元件具有至少0.5的品質因數。

21.一種用于形成熱電元件的方法，包括使與襯底相鄰的金屬材料接觸汽相氧化劑和汽相化學蝕刻劑，以便以至少0.1納米/秒的蝕刻速率在所述襯底中形成孔或從所述襯底形成絲，從而形成所述熱電元件，其中所述孔或絲具有至少20:1的縱橫比，并且其中通過透射電子顯微術測量到：被所述孔或絲暴露的所述襯底的表面在所述孔或絲內具有0.5納米(nm)至50nm的粗糙度。

22.如權利要求21所述的方法，其中所述縱橫比為至少1000:1。

23.如權利要求21所述的方法，其中單個孔或絲具有通過x-射線光電子能譜法(XPS)測量到的金屬含量為至少0.000001％的表面。

24.如權利要求21所述的方法，其中所述襯底同時與所述汽相氧化劑和所述汽相化學蝕刻劑接觸。