マグネシウムシリサイドの製造方法
【課題】熱電素子として熱的に安定し、熱電変換効率も高いＭｇ２Ｓｉ（マグネシウムシリサイド）を短い加熱時間で容易に製造する。
【解決手段】Ｓｉウエハ１に、傾斜面あるいは円弧面が残るようにして該Ｓｉウエハ１を貫通する隣接したエッチング２をウエハ表面から形成した後、該隣接するエッチング２間にドーパント膜３を成膜し、さらにその上からＭｇ膜４を成膜した後、Ｍｇ２Ｓｉの融点以下の温度で熱処理するようにしてＭｇ２Ｓｉのｎ型またはｐ型の熱電素子を製造する。
【解決手段】Ｓｉウエハ１に、傾斜面あるいは円弧面が残るようにして該Ｓｉウエハ１を貫通する隣接したエッチング２をウエハ表面から形成した後、該隣接するエッチング２間にドーパント膜３を成膜し、さらにその上からＭｇ膜４を成膜した後、Ｍｇ２Ｓｉの融点以下の温度で熱処理するようにしてＭｇ２Ｓｉのｎ型またはｐ型の熱電素子を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電素子として有用なマグネシウム（Ｍｇ）と珪素（Ｓｉ）との化合物であるマグネシウムシリサイド（Ｍｇ２Ｓｉ）を効率よく合成することができるマグネシウムシリサイドの製造方法の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、Ｍｇ２Ｓｉは、熱的に安定し、熱電変換効率も高いことが知られており、有用なものとして期待されている。しかしながら生成、加工が難しいことに加え、活性なＭｇを用いるため扱いづらいという問題があり、その実用化が望まれている。
そこで、所望の形状に加工したＳｉ魂をＭｇ雰囲気下で加熱して前記Ｍｇ２Ｓｉを合成する方法が提唱され、その場合において、ｐ型またはｎ型のドーパントを、Ｍｇ雰囲気下で加熱する前または後に真空蒸着等で導入するようにしている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１８２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところでこのものは、Ｓｉ魂とＭｇ金属とを真空容器に封入し、３７０℃で７２時間もの長いあいだ加熱処理をしてＭｇ２Ｓｉを成長させる必要があって、Ｓｉウエハ１枚をＭｇ２Ｓｉ化するのに時間がかかりすぎるという問題があり、ここに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、Ｓｉウエハに、傾斜面あるいは円弧面が残るようにして該Ｓｉウエハを貫通する複数のエッチングをウエハ表面から隣接する状態で形成した後、該隣接するエッチング間にドーパント膜を成膜してからさらにその上からＭｇ膜を成膜し、しかる後、Ｍｇ２Ｓｉの融点以下の温度で熱処理するようにしたことを特徴とするマグネシウムシリサイドの製造方法である。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明とすることにより、Ｓｉウエハに、傾斜面または円弧面が残る状態のエッチング処理を施すことにより、Ｍｇ２Ｓｉ化するのに必要な拡散距離を短くできることになって、熱処理時間を短縮でき、しかも微細加工が可能になって熱電素子の小型化が達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次ぎに、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図中、１は厚さ１００μｍ（マイクロメートル）のＳｉウエハであって、該Ｓｉウエハ１に、該Ｓｉウエハ１を裏面まで貫通する状態で互いに平行する状態で互いに隣接するエッチング２を施すことになるが、その場合に、エッチング面が傾斜面あるいは円弧面として残る（Ｓｉウエハ１を表面から平面視したときに傾斜面あるいは円弧面が見える）ように施す。この場合のエッチング方法としては、異方性、等方性のウエットエッチングであり、ドライエッチングはあまり好ましくない。そして隣接するエッチング２同志の距離Ｄ、つまりＳｉウエハ１の裏面に形成される貫通孔の対向縁間の距離Ｄの大きさによって後述する熱処理の時間が決まる。これは距離Ｄが大きいほど、生成するＭｇ２Ｓｉの幅が広くなるためである。
因みに、距離Ｄと熱処理時間およびＭｇ２Ｓｉの幅との関係は、
距 離Ｄ 処理温度 処理時間 Ｍｇ２Ｓｉの幅
５０μｍ ５９０℃ ２時間 約 ７５μｍ
６７μｍ ５９０℃ ５時間 約１００μｍ
となる。
【０００７】
次いで、真空蒸着法によりＳｉウエハ１の表面側からドーパント膜３を成膜する。この場合に、ドーパントとしては、ｎ型、ｐ型の何れを用いることができるが、これらドーパントを、隣接するエッチング２同士のあいだの傾斜面又は円弧面に前記選択的にあるいはどちらか一方を全面に成膜してもよい。そしてドーパント膜３は、エッチング２が傾斜面あるいは円弧面として残っているため、該傾斜面あるいは円弧面にまで施されることになる。
【０００８】
しかる後、真空蒸着法によりＳｉウエハ１の表面側からＭｇ膜４を成膜したものについて、Ｍｇ２Ｓｉの融点（１１０２℃）以下の温度で熱処理（アニール処理）をしてＭｇ２Ｓｉ（図２（Ｃ）において符号５で引き出したものであって、ドーパント膜３が形成されたエッチング２孔間のものが熱電素子として利用される）５を層状に合成する。熱処理の条件は前述したもので例示される。熱処理の時間は、処理温度を５９０℃とした場合、熱処理時間ｔとＭｇ２Ｓｉの厚さｙ（μｍ）との関係は、
ｙ＝４２．０４５（ｔ）０．５
であることが実験的に求められている。
そしてこのようにすることで、Ｓｉウエハ１に、傾斜面または円弧面が残る状態のエッチング処理が施されることになって、Ｍｇ２Ｓｉ化するのに必要な拡散距離を短くできて、隣接するエッチング２間を、ｎ型またはｐ型の熱電素子となるＭｇ２Ｓｉの細線を短時間の加熱処理で簡単に製造することができる。しかもこの細線は、エッチング加工でよいから、微細加工が可能になって熱電素子の小型化が達成できる。
【０００９】
尚、Ｓｉウエアに施すエッチング形状を図３に例示するが、隣接するエッチング２間にＳｉウエアの表面が残るもの（Ａ）（Ｂ）、先鋭状になっているもの（Ｃ）があり、またエッチング面としては傾斜状のもの（Ａ）（Ｃ）、円弧状のもの（Ｂ）が例示される。
また、エッチングは一対に限定されず、３つ以上、必要において幾つも形成することができ、この場合に隣接エッチング間の距離Ｄについても要求される細線の太さによって適宜選択できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（Ａ）（Ｂ）はＳｉウエハのエッチング状態を示す拡大平面図、拡大縦断面図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はＳｉウエハにドーパント膜を成膜した状態、その上にＭｇ膜を成膜した状態、熱処理をしてＭｇ２Ｓｉ化した状態を示す拡大縦断面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はＳｉウエハに施すエッチングの形状を例示する拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００１１】
１ Ｓｉウエハ
２ エッチング
３ ドーパント膜
４ Ｍｇ膜
５ Ｍｇ２Ｓｉ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電素子として有用なマグネシウム（Ｍｇ）と珪素（Ｓｉ）との化合物であるマグネシウムシリサイド（Ｍｇ２Ｓｉ）を効率よく合成することができるマグネシウムシリサイドの製造方法の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、Ｍｇ２Ｓｉは、熱的に安定し、熱電変換効率も高いことが知られており、有用なものとして期待されている。しかしながら生成、加工が難しいことに加え、活性なＭｇを用いるため扱いづらいという問題があり、その実用化が望まれている。
そこで、所望の形状に加工したＳｉ魂をＭｇ雰囲気下で加熱して前記Ｍｇ２Ｓｉを合成する方法が提唱され、その場合において、ｐ型またはｎ型のドーパントを、Ｍｇ雰囲気下で加熱する前または後に真空蒸着等で導入するようにしている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１８２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところでこのものは、Ｓｉ魂とＭｇ金属とを真空容器に封入し、３７０℃で７２時間もの長いあいだ加熱処理をしてＭｇ２Ｓｉを成長させる必要があって、Ｓｉウエハ１枚をＭｇ２Ｓｉ化するのに時間がかかりすぎるという問題があり、ここに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、Ｓｉウエハに、傾斜面あるいは円弧面が残るようにして該Ｓｉウエハを貫通する複数のエッチングをウエハ表面から隣接する状態で形成した後、該隣接するエッチング間にドーパント膜を成膜してからさらにその上からＭｇ膜を成膜し、しかる後、Ｍｇ２Ｓｉの融点以下の温度で熱処理するようにしたことを特徴とするマグネシウムシリサイドの製造方法である。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明とすることにより、Ｓｉウエハに、傾斜面または円弧面が残る状態のエッチング処理を施すことにより、Ｍｇ２Ｓｉ化するのに必要な拡散距離を短くできることになって、熱処理時間を短縮でき、しかも微細加工が可能になって熱電素子の小型化が達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次ぎに、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図中、１は厚さ１００μｍ（マイクロメートル）のＳｉウエハであって、該Ｓｉウエハ１に、該Ｓｉウエハ１を裏面まで貫通する状態で互いに平行する状態で互いに隣接するエッチング２を施すことになるが、その場合に、エッチング面が傾斜面あるいは円弧面として残る（Ｓｉウエハ１を表面から平面視したときに傾斜面あるいは円弧面が見える）ように施す。この場合のエッチング方法としては、異方性、等方性のウエットエッチングであり、ドライエッチングはあまり好ましくない。そして隣接するエッチング２同志の距離Ｄ、つまりＳｉウエハ１の裏面に形成される貫通孔の対向縁間の距離Ｄの大きさによって後述する熱処理の時間が決まる。これは距離Ｄが大きいほど、生成するＭｇ２Ｓｉの幅が広くなるためである。
因みに、距離Ｄと熱処理時間およびＭｇ２Ｓｉの幅との関係は、
距 離Ｄ 処理温度 処理時間 Ｍｇ２Ｓｉの幅
５０μｍ ５９０℃ ２時間 約 ７５μｍ
６７μｍ ５９０℃ ５時間 約１００μｍ
となる。
【０００７】
次いで、真空蒸着法によりＳｉウエハ１の表面側からドーパント膜３を成膜する。この場合に、ドーパントとしては、ｎ型、ｐ型の何れを用いることができるが、これらドーパントを、隣接するエッチング２同士のあいだの傾斜面又は円弧面に前記選択的にあるいはどちらか一方を全面に成膜してもよい。そしてドーパント膜３は、エッチング２が傾斜面あるいは円弧面として残っているため、該傾斜面あるいは円弧面にまで施されることになる。
【０００８】
しかる後、真空蒸着法によりＳｉウエハ１の表面側からＭｇ膜４を成膜したものについて、Ｍｇ２Ｓｉの融点（１１０２℃）以下の温度で熱処理（アニール処理）をしてＭｇ２Ｓｉ（図２（Ｃ）において符号５で引き出したものであって、ドーパント膜３が形成されたエッチング２孔間のものが熱電素子として利用される）５を層状に合成する。熱処理の条件は前述したもので例示される。熱処理の時間は、処理温度を５９０℃とした場合、熱処理時間ｔとＭｇ２Ｓｉの厚さｙ（μｍ）との関係は、
ｙ＝４２．０４５（ｔ）０．５
であることが実験的に求められている。
そしてこのようにすることで、Ｓｉウエハ１に、傾斜面または円弧面が残る状態のエッチング処理が施されることになって、Ｍｇ２Ｓｉ化するのに必要な拡散距離を短くできて、隣接するエッチング２間を、ｎ型またはｐ型の熱電素子となるＭｇ２Ｓｉの細線を短時間の加熱処理で簡単に製造することができる。しかもこの細線は、エッチング加工でよいから、微細加工が可能になって熱電素子の小型化が達成できる。
【０００９】
尚、Ｓｉウエアに施すエッチング形状を図３に例示するが、隣接するエッチング２間にＳｉウエアの表面が残るもの（Ａ）（Ｂ）、先鋭状になっているもの（Ｃ）があり、またエッチング面としては傾斜状のもの（Ａ）（Ｃ）、円弧状のもの（Ｂ）が例示される。
また、エッチングは一対に限定されず、３つ以上、必要において幾つも形成することができ、この場合に隣接エッチング間の距離Ｄについても要求される細線の太さによって適宜選択できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（Ａ）（Ｂ）はＳｉウエハのエッチング状態を示す拡大平面図、拡大縦断面図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はＳｉウエハにドーパント膜を成膜した状態、その上にＭｇ膜を成膜した状態、熱処理をしてＭｇ２Ｓｉ化した状態を示す拡大縦断面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はＳｉウエハに施すエッチングの形状を例示する拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００１１】
１ Ｓｉウエハ
２ エッチング
３ ドーパント膜
４ Ｍｇ膜
５ Ｍｇ２Ｓｉ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉウエハに、傾斜面あるいは円弧面が残るようにして該Ｓｉウエハを貫通する複数のエッチングをウエハ表面から隣接する状態で形成した後、該隣接するエッチング間にドーパント膜を成膜してからさらにその上からＭｇ膜を成膜し、しかる後、Ｍｇ２Ｓｉの融点以下の温度で熱処理するようにしたことを特徴とするマグネシウムシリサイドの製造方法。
【請求項１】
Ｓｉウエハに、傾斜面あるいは円弧面が残るようにして該Ｓｉウエハを貫通する複数のエッチングをウエハ表面から隣接する状態で形成した後、該隣接するエッチング間にドーパント膜を成膜してからさらにその上からＭｇ膜を成膜し、しかる後、Ｍｇ２Ｓｉの融点以下の温度で熱処理するようにしたことを特徴とするマグネシウムシリサイドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２５４９７６（Ｐ２００８−２５４９７６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１００３３２（Ｐ２００７−１００３３２）
【出願日】平成１９年４月６日（２００７．４．６）
【出願人】（３０１０２３２３８）独立行政法人物質・材料研究機構 (1,333)
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月６日（２００７．４．６）
【出願人】（３０１０２３２３８）独立行政法人物質・材料研究機構 (1,333)
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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