鳍式FET技术的集成热电器件制造技术

可以在具有热电器件的半导体器件中实施Fin FET技术的集成热电器件的操作。热电器件包括衬底和设置在衬底上的鳍结构。热电器件包括设置在鳍结构的相对端部上的第一连接层和第二连接层。热电器件包括热耦合至鳍结构的相对端部的第一导热结构和第二导热结构。鳍结构可以配置为基于流经鳍结构的电流的方向，将热量从第一导热结构和第二导热结构中的一个导热结构转移至另一导热结构。在这点上，可以通过电耦合至热电器件的电源电路来调节电流的流动。本发明专利技术还提供了鳍式FET技术的集成热电器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及半导体集成电路，更具体地，涉及具有鳍式场效应晶体管技术的集成热电器件的半导体器件。
技术介绍
传统的热电器件是通过将n型和p型半导体结构连接为主要载流子路径的分立元件。由于电荷载流子从热侧面扩散至冷侧面以产生热转移，对应的热电效应可以生成附加功率(发电)或者冷却(制冷)系统温度。随着半导体工业进入纳米技术工艺节点的时代以追求更高的器件密度、更高的性能、和更低的成本，在开发用于半导体技术的热电器件的过程中出现了制造和设计问题的挑战。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本专利技术的一方面，提供了一种热电器件，包括：衬底；第一鳍结构，设置在所述衬底上；第一连接层，置在所述第一鳍结构的第一端上；第二连接层，设置在所述第一鳍结构的第二端上，所述第一鳍结构电耦合至所述第一连接层和所述第二连接层；第一导热结构，热耦合至所述第一鳍结构的第一端；和第二导热结构，热耦合至所述第一鳍结构的第二端，所述第一鳍结构配置为基于流经所述第一鳍结构的电流的方向，将热量从所述第一导热结构和所述第二导热结构中的一个导热结构转移至另一个导热结构。优选地，热电器件进一步包括：第二鳍结构，设置在所述衬底上，所述第一鳍结构的第二端经由所述第二连接层电耦合至所述第二鳍结构的第二端；以及第三连接层，耦合至所述第二鳍结构的第一端。优选地，热电器件进一步包括：电源电路，其中，所述第一连接层电耦合至所述电源电路的第一端子并且所述第三连接层电偶至所述电源电路的第二端子。优选地，热电器件进一步包括：第一接触结构，耦合在所述第一端子和所述第一连接层之间；以及第二接触结构，耦合在所述第二端子和所述第三连接层之间。优选地，所述第一鳍结构被配置为平行于所述第二鳍结构。优选地，所述第一鳍结构被配置为垂直于所述第一连接层和所述第二连接层。优选地，所述第一鳍结构被配置为与所述第一连接层和所述第二连接层不垂直。优选地，所述第一鳍结构包括n型半导体并且所述第二鳍结构包括p型半导体；流经所述第一鳍结构的电流的方向是从所述第一连接层至所述第二连接层；流经所述第二鳍结构的电流的方向是从所述第二连接层至所述第三连接层；所述第一鳍结构的第二端和所述第二鳍结构的第一端是相对端部；以及所述第一连接层和所述第三连接层设置为沿着平行于所述第二连接层的轴串联。优选地，所述第一鳍结构和所述第二鳍结构包括n型半导体，流经所述第一鳍结构的电流的方向是从所述第一连接层至所述第二连接层，流经所述第二鳍结构的电流的方向是从所述第二连接层至所述第三连接层，所述第一鳍结构的第二端和所述第二鳍结构的第二端设置为相对端部，以及所述第二连接层和所述第三连接层设置为平行。优选地，所述第一鳍结构和所述第二鳍结构包括p型半导体，流经所述第一鳍结构的电流的方向是从所述第二连接层至所述第一连接层，流经所述第二鳍结构的电流的方向是从所述第三连接层至所述第二连接层，所述第一鳍结构的第二端和所述第二鳍结构的第二端设置为相对端部，以及所述第二连接层和所述第三连接层设置为平行。优选地，热电器件还包括：多个鳍结构，具有配置为串联的交替类型的半导体结构；以及多个连接层，设置在所述多个鳍结构上，所述多个连接层中的每个连接层都配置为邻近所述多个鳍结构中的每个鳍结构的一端。优选地，热电器件还包括：工作电路，热耦合至所述第一导热结构，所述工作电路包括一个或多个FinFET。优选地，热电器件还包括：电源电路，使电流在将热量从所述第一导热结构转移至所述第二导热结构的方向上流经所述第一鳍结构。优选地，所述第一导热结构，包括设置为邻近所述鳍结构的第一端的第一导电结构，以及所述第二导热结构，包括设置为邻近所述鳍结构的第二端的第二导电结构。根据本专利技术的另一方面，提供了一种半导体器件，包括：衬底；有源电路，形成在所述衬底上并且包括一个或多个FinFET；热电器件，形成在所述衬底上，所述热电器件设置为邻近所述有源电路，所述热电器件被配置为基于流经一组串联连接的鳍结构的电流的方向，通过所述一组串联连接的鳍结构在相对的导热结构之间转移热量；以及一个或多个电源电路，电耦合至所述热电器件，所述一个或多个电源电路被配置为调节用于能量循环利用或发电的电流。优选地，所述热电器件包括：第一鳍结构，设置在所述衬底上；第二鳍结构，设置在所述衬底上；第一连接层，设置在所述第一鳍结构的第一端；第二连接层，设置在所述第一鳍结构的第二端和所述第二鳍结构的第二端；第三连接层，设置在所述第二鳍结构的第一端；第一导热结构，热耦合至所述第一连接层和所述第三连接层；以及第二导热结构，热耦合至所述第二连接层，其中，所述第一鳍结构和所述第二鳍结构配置为基于流经所述第一鳍结构和所述第二鳍结构的电流的方向，将热量从所述第一导热结构和所述第二导热结构中的一个导热结构转移至另一个导热结构。优选地，所述第一鳍结构包括n型半导体并且所述第二鳍结构包括p型半导体，流经所述第一鳍结构的电流的方向是从所述第一连接层至所述第二连接层，流经所述第二鳍结构的电流的方向是从所述第二连接层至所述第三连接层，所述第一鳍结构的第二端和所述第二鳍结构的第一端是相对端部，以及所述第一连接层和所述第三连接层被配置为沿着平行于所述第二连接层的轴串联。优选地，所述第一鳍结构和所述第二鳍结构包括n型半导体和p型半导体中的一种，如果所述第一鳍结构和所述第二鳍结构是所述n型半导体，则电流流动的方向是从所述第一连接层通过所述第二连接层到达所述第三连接层，并且如果所述第一鳍结构和所述第二鳍结构是所述p半导体，则所述电流流动的方向是从所述第三连接层通过所述第二连接层到达所述第一连接层，所述第一鳍结构的第二端和所述第二鳍结构的第二端设置为相对端部，以及所述第一鳍结构和所述第二鳍结构设置为平行。根据本专利技术的又一方面，提供了一种制造热电器件的方法，所述方法包括：提供衬底，所述衬底具有与有源电路相对应的第一组鳍结构和与热电器件相对应的第二组鳍结构，所述第二组鳍结构具有第一鳍结构和第二鳍结构；在所述第一鳍结构的至少一部分上形成第一连接层，所述第一连接层电耦合至所述第一鳍结构的一部分；在所述第二鳍结构的至少一部分上形成第二连接层，所述第二连接层电耦合至所述第二鳍结构的一部分；将第一导热结构设置为邻近所述第一连接层；以及将第二导热结构设置为邻近所述第二连接层，所述第二导热结构与所述第一组鳍结构的至少一部分重叠，基于流经所述第一鳍结构和所述第二鳍结构的电流的方向，热量从所述第一导热结构和所述第二导热结构中的一个导热结构通过所述第一鳍结构和所述第二鳍结构转移至另一导热结构。优选地，半导体器件还包括：将所述第一电源电路耦合至所述第一连接层，以基于第一类型的所述第一电源电路生成与被转移的热量成比例的功率或者基于第二类型的所述第一电源电路循环利用与被转移的热量成比例的能量，所述第一电源电路与所述热电器件相关联；以及耦合第二电源电路，以基于所述第二类型的第一电源电路将来自所述第一电源电路的电流的至少一部分回馈至所述第二电源电路，所述第二电源电路与所述有源电路相关联。附图说明当结合附图进行阅读时，根据以下详细的描述来更好地理解本专利技术的各个方面。应该理解，以下公开内容提供了许多不同的用于实施本专利技术的不同部件的实施例或实例。以下描述部件或配置的具体实例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电器件，包括：衬底；第一鳍结构，设置在所述衬底上；第一连接层，设置在所述第一鳍结构的第一端上；第二连接层，设置在所述第一鳍结构的第二端上，所述第一鳍结构电耦合至所述第一连接层和所述第二连接层；第一导热结构，热耦合至所述第一鳍结构的第一端；和第二导热结构，热耦合至所述第一鳍结构的第二端，所述第一鳍结构配置为基于流经所述第一鳍结构的电流的方向，将热量从所述第一导热结构和所述第二导热结构中的一个导热结构转移至另一个导热结构。

【技术特征摘要】
2015.07.07 US 14/793,5861.一种热电器件，包括：衬底；第一鳍结构，设置在所述衬底上；第一连接层，设置在所述第一鳍结构的第一端上；第二连接层，设置在所述第一鳍结构的第二端上，所述第一鳍结构电耦合至所述第一连接层和所述第二连接层；第一导热结构，热耦合至所述第一鳍结构的第一端；和第二导热结构，热耦合至所述第一鳍结构的第二端，所述第一鳍结构配置为基于流经所述第一鳍结构的电流的方向，将热量从所述第一导热结构和所述第二导热结构中的一个导热结构转移至另一个导热结构。2.根据权利要求1所述的热电器件，进一步包括：第二鳍结构，设置在所述衬底上，所述第一鳍结构的第二端经由所述第二连接层电耦合至所述第二鳍结构的第二端；以及第三连接层，耦合至所述第二鳍结构的第一端。3.根据权利要求2所述的热电器件，进一步包括：电源电路，其中，所述第一连接层电耦合至所述电源电路的第一端子并且所述第三连接层电偶至所述电源电路的第二端子。4.根据权利要求3所述的热电器件，进一步包括：第一接触结构，耦合在所述第一端子和所述第一连接层之间；以及第二接触结构，耦合在所述第二端子和所述第三连接层之间。5.根据权利要求2所述的热电器件，其中，所述第一鳍结构被配置为平行于所述第二鳍结构。6.根据权利要求5所述的热电器件，其中，所述第一鳍结构被配置为垂直于所述第一连接层和所述第二连接层。7.根据权利要求5所述的热电器件，其中，所述第一鳍结构被配置为与所述第一连接层和所述第二连接层不垂直。8.根据权利要求2所述的热电器件，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仲盛，施教仁，徐晓萱，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71