热电转换元件及用于热电转换元件的制造方法与流程

本公开一般涉及一种热电转换元件及用于热电转换元件的制造方法。

背景技术：

1、在相关技术中，已知热电转换元件由于温度差而在两个电极之间产生热电动势。例如，日本专利号6513476描述了一种热电转换元件，该热电转换元件包括类似薄膜的热电转换材料层、设置在热电转换材料层的一个主表面上的第一电极以及设置在与第一电极不同的位置处的在热电转换材料层的一个主表面的平面内方向上的第二电极。在日本专利号6513476中，构成第一电极的材料的功函数和构成第二电极的材料的功函数是不同的。

2、日本专利号6513476表明，温度差为70℃时热电转换元件的开放端电压值为0.38mv。在相同条件下，该开放端电压值约为单元串联连接的珀尔贴型热流传感器的开放端电压值的1/10。因此，当使用日本专利号6513476的热电转换元件作为热流传感器时，优选热电转换元件串联连接以确保热流传感器的s/n比。此外，希望使热电转换元件小型化，以增加每单位面积上热电转换元件的数量。利用日本专利号6513476的热电转换元件，可以通过缩窄第一电极和第二电极之间的间距来增加短路电流，因此，从这个角度来看，也希望热电转换元件小型化。

3、然而，通过光刻和蚀刻将日本专利号6513476的热电转换元件小型化时可能会出现一些问题。例如，当在热电转换材料层的一个主表面上形成第一电极时，构成热电转换材料层的材料和构成第一电极的材料是不同的，并且具有不同电极电位的热电转换材料层和第一电极处于导电状态。因此，在蚀刻溶液中，热电转换材料层和第一电极之间形成原电池。原电池是一种利用化学反应产生电能的电化学电池。因此，电流基于热电转换材料层和第一电极之间的电位差(电极电位差)在热电转换材料层和第一电极之间流动，这可能导致热电转换材料层溶解，构成第一电极的材料的异常溶解等。此外，当在形成第一电极的热电转换材料层的一个主表面上形成第二电极时，在蚀刻溶液中，电流在热电转换材料层、第一电极和第二电极之间流动，这可能导致热电转换材料层和第一电极的溶解、构成第二电极的材料的异常溶解等。

4、本公开是鉴于上述情况作出的，并且本公开的目的是提供一种易于小型化且具有串联连接的热电转换单元的热电转换元件及用于热电转换元件的制造方法。

技术实现思路

1、为了实现上述目的，根据第一方面的热电转换元件包括：

2、基板；和

3、设置在基板的主表面上的多个热电转换单元，其中

4、每个热电转换单元包括：

5、形成在基板的主表面上的热电转换层，

6、覆盖热电转换层的绝缘层，

7、第一电极，其形成在绝缘层上，并包括经由绝缘层的第一接触孔连接到热电转换层的主表面的第一层以及形成在绝缘层上并覆盖第一层的第二层，和

8、第二电极，形成在绝缘层上并经由绝缘层的第二接触孔连接到热电转换层的主表面，

9、第二层以第一层不从第二层暴露的状态来覆盖第一层，

10、第二层和第二电极由具有与形成第一层的材料的功函数不同的功函数的相同材料形成，并且在彼此相邻的热电转换单元中，热电转换单元之一的第二层和热电转换单元中的另一个的第二电极形成为一体，第一电极和第二电极一对一连接，并且多个热电转换单元串联连接。

11、根据第二方面的热电转换元件的制造方法包括：

12、在基板上形成多个热电转换层；

13、在多个热电转换层上形成绝缘层；

14、在绝缘层上形成多个第一接触孔，这些第一接触孔对应于每个热电转换层，并暴露每个热电转换层的主表面；

15、在绝缘层上形成多个第一电极中的每个的第一层，该第一层对应于每个热电转换层并经由第一接触孔连接到每个热电转换层的主表面；

16、在形成每个第一电极的第一层的绝缘层上，形成多个第二接触孔，多个第二接触孔对应于每个热电转换层并暴露每个热电转换层的主表面；以及

17、通过在绝缘层上由具有不同于形成每个第一电极的第一层的材料的功函数的功函数的材料形成多个第二电极和多个第一电极中的每个的第二层来形成多个热电转换单元，多个第二电极对应于每个热电转换层并经由第二接触孔连接到每个热电转换层的主表面，第二层覆盖每个第一电极的第一层，每个热电转换单元包括热电转换层、绝缘层、第一电极和第二电极，

18、其中

19、在形成多个热电转换单元中，

20、每个第一电极的第二层以每个第一电极的第一层不从每个第一电极的第二层暴露的状态来形成，并且

21、在彼此相邻的热电转换单元中，一个热电转换单元的第一电极的第二层和热电转换单元中的另一个的第二电极形成为一体，第一电极和第二电极一对一连接，并且多个热电转换单元串联连接。

22、应当理解的是，上述一般描述和以下详细描述都是示例性的和解释性的，并不限制本公开。

23、根据本公开，当通过蚀刻形成第一层时，热电转换层不暴露于蚀刻溶液。此外，当通过蚀刻形成第二层和第二电极时，热电转换层和第一层不暴露于蚀刻溶液。因此，经由热电转换层和第一层之间的蚀刻溶液产生的电池效应，以及经由热电转换层、第一层和第二电极之间的蚀刻溶液产生的电池效应不会发生。此外，在彼此相邻的热电转换单元中，一个热电转换单元的第二层和另一个热电转换单元的第二电极形成为一体，并且多个热电转换单元串联连接。因此，当通过蚀刻形成第一层、第二层和第二电极时，可以抑制由电池效应引起的热电转换层、第一层、第二层和第二电极的过度溶解，并且可以容易地使具有串联连接的热电转换单元的热电转换元件小型化。

技术特征：

1.一种热电转换元件，包括：

2.根据权利要求1所述的热电转换元件，其中

3.根据权利要求1或2所述的热电转换元件，其中

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的热电转换元件，其中，所述多个热电转换单元被布置为矩阵。

5.一种用于热电转换元件的制造方法，所述制造方法包括：

6.根据权利要求5所述的制造方法，其中

技术总结
公开了一种热电转换元件及用于热电转换元件的制造方法。热电转换元件包括基板；多个热点转换单元，其中热电转换单元种的每个热电转换单元包括形成在基板的主表面上的热电转换层、覆盖热电转换层的绝缘层、包括第一层和第二层的第一电极以及第二电极。第一层经由第一接触孔连接到热电转换层的主表面，而第二层覆盖第一层。第二电极经由第二接触孔连接到热电转换层的主表面。第二层和第二电极与第一层由具有不同功函数的材料形成。在彼此相邻的热电转换单元中，热电转换单元之一的第二层和热电转换单元中的另一个的第二电极形成为一体，并且热电转换单元串联连接。

技术研发人员：世古畅哉
受保护的技术使用者：天马日本株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13