[發明專利]用于預處理用于金屬化、互連和接合的半導電熱電材料的方法

有效

• 申請號: 201580073030.8
• 申請日: 2015-11-11
• 公開（公告）號: CN107427967B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: T.A.托勒夫森;M.A.恩格沃爾;O.M.羅夫維克;A.拉斯森
• 申請（專利權）人: 特格馬有限責任公司
• 主分類號: H01L35/34
• 分類號: H01L35/34;H01L35/08;H01L35/18
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 申屠偉進;鄭冀之

1.一種用于形成用于金屬化、互連和接合的預處理的半導電熱電轉換材料的方法，其中所述方法按照連續次序包括下面的過程步驟：

-采用在相對側具有第一和第二表面的n型或p型摻雜半導電熱電轉換材料的至少一個元件，

-將半導電熱電轉換材料的所述至少一個元件放置在沉積室中，然后：

i)將第一金屬的第一粘合層直接沉積在半導電熱電轉換材料的元件的第一和第二表面上，

ii)將第二金屬的非金屬化合物的擴散阻擋層直接沉積在半導電熱電轉換材料元件的第一和第二表面上的第一粘合層上，

iii)將第三金屬的第二粘合層直接沉積在半導電熱電轉換材料的元件的第一和第二表面上的第二金屬的非金屬化合物的擴散阻擋層上，

其中

-沉積室是化學氣相沉積室、物理氣相沉積室或原子沉積室，并且通過將具有變化的化學成分的前體氣體饋送到沉積室中來獲得步驟i)至iii)的對不同層的沉積，

-第二金屬的非金屬化合物是第二金屬的氮化物或氧化物，

-將金屬A的第一接合層直接沉積在半導電熱電轉換材料的元件的第一和第二表面上的第二粘合層上，以及

-將金屬B的第二接合層直接沉積在半導電熱電轉換材料的元件的第一和第二表面上的第一接合層上，

其中

-金屬A的熔點高于金屬B，并且金屬B在經受高于金屬B的熔點的加熱時在它們的共同界面朝著金屬A發生化學反應，從而通過固液相互擴散來形成金屬間化合物。

2.如權利要求1所述的方法，其中所述半導電熱電轉換材料是填充或非填充的基于CoSb₃的方鈷礦。

3.如權利要求1所述的方法，其中所述第一粘合層的第一金屬和第二粘合層的第三金屬具有相同的單質金屬，并且其中擴散阻擋層的第二金屬的非金屬化合物是與第一和第三金屬相同的單質金屬的氮化物或氧化物。

4.如權利要求3所述的方法，其中所述第一粘合層的第一金屬和第二粘合層的第三金屬的單質金屬是Cr、Cu、Sn、Ta和Ti之一，并且擴散阻擋層的第二金屬的非金屬化合物是Cr、Cu、Sn、Ta和Ti之一的氮化物或氧化物。

5.如權利要求1–4中任一項所述的方法，其中所述第一接合層的金屬A是下面的單質金屬之一：Au、Ag、Cu、Ni、具有從6.5至7.5原子% V的Ni-V合金，并且第二接合層的金屬B是下面的單質金屬之一：In或Sn。

6.如權利要求1–4中任一項所述的方法，其中所述第一金屬和第三金屬是至少99.5重量%純度的Ti，擴散阻擋層的第二金屬的非金屬化合物是TiN，第一接合層的金屬A是Ni并且第二接合層的金屬B是Sn。

7.如權利要求1–4中任一項所述的方法，其中：

-所述第一粘合層的厚度是從20 nm到2 μm，

-擴散阻擋層的厚度是從50到5000 nm，

-第二粘合層的厚度是從20 nm到1000 nm，

-金屬A的第一接合層的厚度是從1 μm到1 cm，以及

-金屬B的第二接合層的厚度是從300 nm到0.75 cm。

8.如權利要求1–4中任一項所述的方法，其中所述方法還包括將10至50 nm厚的Au層直接沉積在第一粘合層、第二粘合層或第一接合層中的一個層上，或直接沉積在這些層中的兩個或更多個層上。

9.如權利要求1–4中任一項所述的方法，其中

通過下面的方式分別沉積金屬A和B的第一和第二接合層：

-在應用于沉積第一粘合層、擴散阻擋層和第二粘合層結構的相同氣相沉積室中通過氣相沉積將金屬A的第一接合層直接沉積在半導電熱電轉換材料的元件的第一和第二表面上的第二粘合層上并且將金屬B的第二接合層直接沉積在半導電熱電轉換材料的元件的第一和第二表面上的第一接合層上，

或通過下面的方式分別沉積金屬A和B的第一和第二接合層：

-通過電鍍或通過化學鍍來沉積第一和第二接合層。