一种高可靠性热电器件及制备方法技术

本发明专利技术通过构造纳米金属键合层，利用纳米效应实现热电器件低温冶金键合和高温服役；在镍金属层表面制备具有纳米孔结构的金属镍层，铜金属层的表面制备镍纳米针锥结构层作为键合连接面，不同结构形态的纳米键合层键合后，形成封装互连界面纳米柱形柔性层，用于匹配和吸收器件服役过程中较大热应力冲击，降低界面热应力导致的裂纹损伤，提升热电器件在高温服役过程中的可靠性。役过程中的可靠性。役过程中的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠性热电器件及制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件制造
，特别是涉及一种高可靠性热电器件及制备方法。

技术介绍

[0002]热电材料是一种可以实现热能与电能直接转换的新能源材料,在温差发电、精确致冷温度控制、太阳能发电、汽车及工业余热发电利用领域具有广阔的应用前景。
[0003]热电器件的典型封装集成过程是利用焊接或键合方法将块体（Bi2Te3基合金等）或纳米结构热电材料（碳纳米管、硅纳米线等）与金属化陶瓷基板（Al2O3或AlN）或微纳米功能器件进行连接，形成电流和热流的耦合匹配与传递器件中金属化层/热电材料、金属化层/电极、绝缘基板/电极等异质界面是导致热能与电能损耗的主要因素，原因在于连接工艺过程中界面键合不充分或者热应力导致的结构缺陷、金属原子与热电材料的之间的扩散、服役过程中高热流密度及温度差异引起的异质界面结构热失配缺陷等，增加了界面电阻和热阻，甚至影响了热电材料本征性能，进而降低了器件能量转化效率。
[0004]锡焊是最常用的低温连接方法，但受焊料熔点的限制，器件的使用温度通常在200摄氏度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性热电器件，包括热电晶片（3）、覆铜陶瓷基板（6），热电晶片（3）上溅射有镍金属层（2），镍金属层（2）上有具有纳米孔结构的金属镍层（1），覆铜陶瓷基板（6）的铜金属层（5）表面有镍纳米针锥结构层（4）。2.如权利要求1所述的一种高可靠性热电器件，其特征在于：所述具有纳米孔结构的金属镍层（1）的孔径为50-200纳米，孔隙率大于60%。3.如权利要求2所述的一种高可靠性热电器件，其特征在于：所述镍纳米针锥结构层（4）的锥底直径为200-500纳米，长度为600-1000纳米。4.如权利要求1-3中任意一项所述的一种高可靠性热电器件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：热电材料器件切成热电晶片（3），在热电晶片（3）的封装连接面溅射镍金属层（2）；步骤二：在溅射的镍金属层（2）表面利用脱合金法制备具有纳米孔结构的金属镍层（1）作为封装互连键合面，并将热电晶片（3）切为晶粒；在覆铜陶瓷基板（6）的铜金属层（5）表面利用电沉积方法制备镍纳米针锥结构层（4）作为互连键合面；步骤三：将两个键合面对准，在键合面施加恒定温度和恒定压力（7），键合完成后的界面包含均匀分布的柱形镍金属层。5.如权利要求4所述的一种高可靠性热电器件的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的镍金属层厚度为1-2微米。6.如权利要求4所述的一种高可靠性热电器件的制备方法，其特征在于：所述具有纳米孔结构的金属镍层（1）的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓辉，赵华东，吕鹏，张瑞，张景双，李和林，许俊杰，张响，宋红章，田增国，
申请(专利权)人：郑州郑大智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：