(57)【要約】  半導体装置、半導体装置の製造方法及び熱電発電電子機器に関し、半導体チップに埋め込まれて半導体回路と一体化した熱電変換素子を備えた半導体装置を実現する。  半導体基板に設けた熱電変換素子形成領域となる貫通凹部に、複数の熱電変換材料からなる貫通ロッドと、前記貫通ロッドを埋め込み前記熱電変換材料より熱伝導率の低い絶縁性の補強層とで形成した熱電変換素子を埋設する。
2014064755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電変換素子形成領域となる貫通凹部を有する半導体基板と、
前記貫通凹部に埋設された熱電変換素子と
を有し、
前記熱電変換素子は、複数の熱電変換材料からなる貫通ロッドと、
前記貫通ロッドを埋め込み前記熱電変換材料より熱伝導率の低い絶縁性の補強層と
を有する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記補強層が、熱酸化ＳｉＯ２であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記補強層が、前記半導体基板より熱伝導性の低い堆積絶縁膜であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記補強層に、前記補強層を貫通する複数の空隙或いは前記補強層を貫通しない深さの複数の空隙のいずれかを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記複数の貫通ロッドが二次元マトリクス状に配置され、前記空隙が、前記配列方向に隣接する貫通ロッドの間に設けられたスリット状の空隙であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記複数の貫通ロッドが二次元マトリクス状に配置され、前記空隙が、前記貫通ロッドの対角線方向に隣接する貫通ロッドの間に設けられた非スリット状の空隙であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体基板に半導体回路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
熱電変換素子形成領域となる貫通凹部を有する半導体基板と、
前記貫通凹部に埋設された熱電変換素子と
を有し、
前記熱電変換素子は、複数の熱電変換材料からなる貫通ロッドと、
前記貫通ロッドを埋め込み前記熱電変換材料より熱伝導率の低い絶縁性の補強層と、
前記半導体基板に形成された半導体回路と
を有するとともに、
前記半導体基板の主面及び裏面の少なくとも一方の面に搭載された電子部品と、
前記電子部品を被覆する断熱体と、
前記半導体基板の主面側及び裏面側に形成された放受熱体と、
前記放受熱体の少なくとも一方と前記熱電変換素子とを熱的に接続する伝熱体と
を備えた
ことを特徴とする熱電発電電子機器。
【請求項９】
半導体ウェーハの熱電変換素子形成領域の表面側に熱電変換材料からなる複数のロッドを形成する工程と、
前記半導体ウェーハより熱伝導率の低い絶縁性の補強層で前記複数のロッドの周囲を覆う工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体ウェーハが、シリコンウェーハであり、
前記複数のロッドを形成する工程が、
前記シリコンウェーハに第１の深溝と前記第１の深溝より幅の狭い複数の第２の深溝を形成する工程と、
前記第１の深溝及び第２の深溝を形成した前記熱電変換素子形成領域のシリコンを熱酸化して前記第１の深溝の残部をロッド用深溝とする熱酸化工程と、
前記ロッド用深溝内に前記熱電変換材料を埋め込む工程と
を有し、
前記補強層で前記複数のロッドの周囲を覆う工程が、
前記熱酸化工程で形成した熱酸化膜を補強層とする工程
であることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記複数のロッドを形成する工程が、前記半導体ウェーハに深溝を形成し、前記深溝内に前記熱電変換材料を埋め込む工程であり、
前記補強層で前記複数のロッドの周囲を覆う工程が、
前記複数のロッドの周囲の半導体層を除去する工程と、
前記半導体層を除去した領域に前記半導体ウェーハより熱伝導率の低い絶縁材料を堆積する工程を
有することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法及び熱電発電電子機器に関し、例えば、半導体基板内に熱電変換素子を備えた、半導体装置の製造方法及び熱電発電電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に存在する希薄なエネルギーを電力に変換して電子機器の電源とする環境発電技術は、今後、大きく市場が拡大すると考えられているセンサーネットワーク社会を構成するセンサノードをバッテリーレスで実現する技術として注目されている。【０００３】
センサーネットワークの将来イメージは、無数の超小型の無線センサノードが環境に配置され、このセンサからの膨大なデータが処理され、人々の安心、安全等に役立つ情報として人々にフィードバックされるという人にやさしい情報化社会である。【０００４】
ここで使用される無線センサは、その数が膨大であるために自己発電型であることが要求される。さらに、その存在が環境に影響を与えない程小さい必要があり、ｍｍサイズまたはそれ以下のサイズの自己発電無線センサの実現が望まれている。【０００５】
例えば、動物や人体に埋め込んで振動や体温で発電し、生体情報を無線送信するインプラント型センサノードなどが考えられている。このような微細な電子機器を低コストで実現するためには、Ｓｉ電子回路等の半導体回路と一体化した環境発電素子が必要となる。【０００６】
環境発電の方式としては、光、振動、熱がある。光は太陽電池であるので、半導体回路との一体化は容易である。振動発電は、ＭＥＭＳ技術によるＳｉベースの振動発電素子の報告は数多く出されているので、やはりＳｉ回路との一体化は可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２７４５９２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】日経エレクトロニクス ２０１１．０９.１９号「環境発電の省エネが進展１μＷ以下で動作可能に」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、熱電発電についてはＳｉ回路等の半導体回路との一体化の報告はない。Ｓｉ等を基板としてその上に熱電素子を形成する方法やＳｉに穴を設けて型枠として利用して熱電素子を形成する方法（例えば、特許文献１参照）は報告されているが、微細化や特性に限界がある。【００１０】
したがって、半導体基板に埋め込まれて半導体回路と一体化した熱電変換素子を備えた半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
開示する一観点からは、熱電変換素子形成領域となる貫通凹部を有する半導体基板と、前記貫通凹部に埋設された熱電変換素子とを有し、前記熱電変換素子は、複数の熱電変換材料からなる貫通ロッドと、前記貫通ロッドを埋め込み前記熱電変換材料より熱伝導率の低い絶縁性の補強層を有することを特徴とする半導体装置が提供される。【００１２】
また、開示する別の観点からは、熱電変換素子形成領域となる貫通凹部を有する半導体基板と、前記貫通凹部に埋設された熱電変換素子とを有し、前記熱電変換素子は、複数の熱電変換材料からなる貫通ロッドと、前記貫通ロッドを埋め込み前記熱電変換材料より熱伝導率の低い絶縁性の補強層と、前記半導体基板の主面に形成された半導体回路とを有するとともに、前記半導体基板の主面及び裏面の少なくとも一方の面に搭載された電子部品と、前記電子部品を被覆する断熱体と、前記半導体基板の主面側及び裏面側に形成された放受熱体と、前記放受熱体の少なくとも一方と前記熱電変換素子とを熱的に接続する伝熱体とを備えたことを特徴とする熱電発電電子機器が提供される。【００１３】
また、開示するさらに別の観点からは、半導体ウェーハの熱電変換素子形成領域の表面側に熱電変換材料からなる複数のロッドを形成する工程と、前記半導体ウェーハより熱伝導率の低い絶縁性の補強層で前記複数のロッドの周囲を覆う工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
開示の半導体装置、半導体装置の製造方法及び熱電発電電子機器によれば、半導体基板に埋め込まれて半導体回路と一体化した熱電変換素子を備えた半導体装置を実現することができる。それによって、この熱電変換素子を用いた電池交換不要の自己発電電子機器を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の熱電発電電子機器の説明図である。
【図３】本発明の実施例１の熱電発電電子機器の説明図である。
【図４】本発明の実施例１の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図５】本発明の実施例１の熱電発電電子機器の製造工程の図４以降の途中までの説明図である。
【図６】本発明の実施例１の熱電発電電子機器の製造工程の図５以降の途中までの説明図である。
【図７】本発明の実施例１の熱電発電電子機器の製造工程の図６以降の説明図である。
【図８】本発明の実施例２の熱電発電電子機器の概略的断面図である。
【図９】本発明の実施例３の熱電発電電子機器の概略的断面図である。
【図１０】本発明の実施例４の熱電発電電子機器の概略的断面図である。
【図１１】本発明の実施例５の熱電発電電子機器の概略的断面図である。
【図１２】本発明の実施例６の熱電発電電子機器の概略的断面図である。
【図１３】本発明の実施例７の熱電発電電子機器の説明図である。
【図１４】本発明の実施例７の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図１５】本発明の実施例７の熱電発電電子機器の製造工程の図１４以降の途中までの説明図である。
【図１６】本発明の実施例７の熱電発電電子機器の製造工程の図１５以降の途中までの説明図である。
【図１７】本発明の実施例７の熱電発電電子機器の製造工程の図１６以降の説明図である。
【図１８】本発明の実施例８の熱電発電電子機器の説明図である。
【図１９】本発明の実施例８の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図２０】本発明の実施例８の熱電発電電子機器の製造工程の図１９以降の説明図である。
【図２１】本発明の実施例９の熱電発電電子機器の説明図である。
【図２２】本発明の実施例９の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図２３】本発明の実施例９の熱電発電電子機器の製造工程の図２２以降の途中までの説明図である。
【図２４】本発明の実施例９の熱電発電電子機器の製造工程の図２３以降の途中までの説明図である。
【図２５】本発明の実施例９の熱電発電電子機器の製造工程の図２４以降の説明図である。
【図２６】本発明の実施例１０の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図である。
【図２７】本発明の実施例１０の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図２８】本発明の実施例１０の熱電発電電子機器の製造工程の図２７以降の途中までの説明図である。
【図２９】本発明の実施例１０の熱電発電電子機器の製造工程の図２８以降の途中までの説明図である。
【図３０】本発明の実施例１０の熱電発電電子機器の製造工程の図２９以降の説明図である。
【図３１】本発明の実施例１１の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図である。
【図３２】本発明の実施例１１の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図３３】本発明の実施例１１の熱電発電電子機器の製造工程の図３２以降の説明図である。
【図３４】本発明の実施例１１の熱電発電電子機器の製造工程の図３３以降の説明図である。
【図３５】本発明の実施例１２の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図である。
【図３６】本発明の実施例１２の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図３７】本発明の実施例１２の熱電発電電子機器の製造工程の図３６以降の説明図である。
【図３８】本発明の実施例１２の熱電発電電子機器の製造工程の図３７以降の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態の熱電発電電子機器を説明する。図１は、本発明の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図であり、図１（ａ）は概念的平面図であり、図１（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、熱電変換素子形成領域となる貫通凹部を有する半導体基板１の貫通凹部に熱電変換素子２を埋設する。熱電変換素子は、熱電変換材料からなる複数の貫通ロッド３，４と、複数の貫通ロッド３，４を埋め込み、半導体基板１の熱伝導率より低い絶縁性の補強層５とを有する。また、半導体基板１にはセンサ素子等の半導体回路７が形成されている。
【００１７】
熱電発電は、熱電変換材料の両端の温度差により材料自身に起電力が発生し、電力が得られる現象である。熱電発電は、その起電力が小さく、素子としての出力電圧を高めるために、Ｐ型及びＮ型の複数の熱電体からなる貫通ロッド３，４を交互に二次元マトリクス状に配置し接続配線６により直列接続することが必要である。
【００１８】
ｍｍオーダーの微細素子でも、数百から数万の数の熱電材料からなる貫通ロッド３，４を熱電変換素子２の表裏で貫通するように形成しなくてはならない。また、貫通ロッド３，４の両端の温度差を大きくして熱電発電出力を高めるためには、なるべく貫通ロッド３，４を長くして温度差が付きやすくする必要がある。そのため、貫通ロッド３，４は幅が狭く長さが長い、高アスペクト比が望まれる。
【００１９】
半導体基板１に微細な穴を形成してそこに熱電変換材料を埋め込み熱電変換素子とすることはできるが、半導体の熱伝導率は熱電変換材料の熱伝導率に比べて桁違いに大きいので、熱伝導率の小さな補強層５が必要になる。因みに、Ｓｉの熱伝導率は約１７０Ｗ／ｍＫであり、熱電変換材料のＢｉＴｅの熱伝導率は約２
Ｗ／ｍＫである。したがって、電子機器の表裏間を流れる熱流が半導体領域にも流れると、ほとんどの熱流が熱電材料に流れず、半導体領域に流れてしまい、熱電材料ロッド内に温度差が発生せず、小さい発電出力となってしまう。
【００２０】
そこで、熱電変換材料からなる貫通ロッド３，４の周囲に熱伝導率の低い補強層５を設けることで、熱流は貫通ロッド３，４に流入し、大きな温度差を発生することで、大きな熱電発電出力を得ることができる。因みに、熱酸化ＳｉＯ２の熱伝導率は約１Ｗ／ｍＫであり、Ｓｉの１／１００以下である。なお、補強層５に微細な空隙を導入することでさらにこの領域の熱伝導を抑え、発電出力を高めることができる。
【００２１】
補強層５は、半導体基板１の熱伝導率より低く剛性が高い絶縁性の材料であれば良く、半導体基板１がシリコン基板の場合には、熱酸化ＳｉＯ２で形成しても、或いは、ＣＶＤ-ＳｉＯ２や、ＳｉＯＮ，ＳｉＮ，パレリン等の堆積絶縁膜で形成しても良い。半導体基板１がＧａＡｓチップ等の化合物半導体基板の場合には、ＣＶＤＳｉＯ２、ＳｉＯＮ，ＳｉＮ，パレリン等の堆積絶縁膜で形成すれば良い。なお、堆積絶縁膜の形成方法は、ＣＶＤ法でも、スパッタ法でも、エアロゾルデポジッション法でも良い。
【００２２】
熱酸化ＳｉＯ２を用いる場合には、シリコンチップに第１の深溝と第１の深溝より幅の狭い第２の深溝を形成して、熱酸化したのちに残存する第１の深溝をロッド用の溝として、この溝内に熱電変換材料を埋め込めば良い。この時、第２の深溝は熱酸化膜により完全に埋め込まれるようにしても良いし、或いは、空隙が残存するようにしても良い。なお、補強層５の内部に半導体領域が残存するようにしても良い。
【００２３】
また、第１の深溝と第２の深溝は、シリコンチップの表裏の両面から形成しても良く、  貫通ロッド３，４のアスペクト比が大きくなり、貫通ロッド３，４の高さが高くなるので、熱電発電出力をより大きくすることができる。また、この場合には、第１の深溝は中央部が括れた鼓状になり、それに伴って貫通ロッド３,４も鼓状になるので、貫通ロッド３,４が抜け落ちることがない。なお、第２の深溝は必ずしも貫通する必要はない。
【００２４】
補強層５として堆積絶縁膜を用いる場合には、半導体基板１に深溝を形成し、この深溝内に熱電変換材料を埋め込んだのち、周囲の半導体領域をエッチング除去し、この除去部に絶縁膜を堆積させれば良い。
【００２５】
堆積絶縁膜に空隙を設ける場合には、２次元マトリクス状に配列された貫通ロッド３,４の配列方向において互いに隣接する貫通ロッド３,４の間に非スリット状の空隙を設けても良い。或いは、２次元マトリクス状に配列された貫通ロッド３,４の対角線方向において互いに隣接する貫通ロッド３,４の間に非スリット状の空隙を設けても良い。さらには、周囲の半導体基板１と補強層５との間に大きな周辺空隙を形成しても良い。
【００２６】
熱電変換材料としては、Ｎ型熱電材料としてはＢｉ２Ｔｅ３等のＢｉＴｅ系合金が、また、Ｐ型熱電材料としてはＢｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３等のＢｉＴｅ系合金が典型的であるが、他のＢｉＴｅ系（ＢｉＴｅ、ＳｂＴｅ、ＢｉＳｅ及びこれらの化合物）でも良い。また、Ｐ型熱電材料としてはＮｉとＣｒを主成分とするクロメルを、また、Ｎ型熱電材料としてはＣｕとＮｉを主成分とするコンスタンタンを用いても良い。
【００２７】
或いは、ＰｂＴｅ系（ＰｂＴｅ、ＳｎＴｅ、ＡｇＳｂＴｅ、ＧｅＴｅ及びこれらの化合物）、Ｓｉ−Ｇｅ系（Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ）、シリサイド系（ＦｅＳｉ、ＭｎＳｉ、ＣｒＳｉ）、スクッテルダイト系（ＭＸ３、若しくはＲＭ４Ｘ１２と記載される化合物、ここでＭ＝Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒを表し、Ｘ＝Ａｓ、Ｐ、Ｓｂを表し、Ｒ＝Ｌａ、Ｙｂ、Ｃｅを表す。）、遷移金属酸化物系（ＮａＣｏＯ、ＣａＣｏＯ、ＺｎＩｎＯ、ＳｒＴｉＯ、ＢｉＳｒＣｏＯ、ＰｂＳｒＣｏＯ、ＣａＢｉＣｏＯ、ＢａＢｉＣｏＯ）、亜鉛アンチモン系（ＺｎＳｂ）、ホウ素化合物（ＣｅＢ、ＢａＢ、ＳｒＢ、ＣａＢ、ＭｇＢ、ＶＢ、ＮｉＢ、ＣｕＢ、ＬｉＢ）などを用いても良い。
【００２８】
次に、図２を参照して、本発明の実施の形態の熱電発電電子機器を説明する。図２（ａ）は本発明の実施の形態の熱電発電電子機器の概念的平面図であり、図２（ｂ）は概念的断面図である。この熱電発電電子機器は、図１に示した熱電変換素子を埋め込んだ半導体基板１に全固体二次電池８等の電子部品を搭載したものである。この場合の全固体二次電池８は、第１極９、固体電解質１０及び第１極９と逆極性の第２極１１を順次積層して形成する。全固体二次電池８としては全固体Ｌｉイオン電池が典型的なものであるが、全固体Ｎａイオン電池、全固体Ｃａイオン電池或いは全固体Ｍｇイオン電池を用いても良い。
【００２９】
この全固体二次電池８等の電子部品は、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂等の断熱材からなる断熱体１２で覆うとともに、熱電変換素子２の表裏の少なくとも一方に熱的に接するように伝熱体１３を設け、表裏に放受熱体１４，１５を設ける。全固体二次電池８等の電子部品は半導体基板１の表裏の少なくとも一方の面に設ける。伝熱体１３は、Ｃｕ等の熱伝導率の高い物質で形成すれば良く、放受熱体１４,１５もＣｕやＡｌ等の熱伝導率の高い物質で形成し、さらに酸化防止や生体適合性向上等の観点からその表面にＴｉ等の薄膜を設けることが望ましい。また、放熱側に設ける放受熱体には、放熱効率を高めるためにフィン状の突起を設けても良い。なお、通常は、半導体回路７を設けた側を放熱側とする。
【００３０】
この熱電発電電子機器を熱電発電無線温度センサ等のセンサとして用いる場合には、半導体回路７として、温度センサ、送信機、信号処理回路等を形成すれば良い。また、電子部品は全固体二次電池８に限られるものではなく、半導体素子、センサ素子、受動素子等の部品を実装しても良い。
【００３１】
本発明の実施の形態においては、半導体基板の内部に熱電発電出力の大きな熱電変換素子を半導体基板を貫通するように形成することができる。また、全固体二次電池を搭載することによって電池交換不要の自己発電型電子機器を実現することができる。
【実施例１】
【００３２】
次に、図３乃至図７を参照して、本発明の実施例１の熱電発電電子機器を説明する。図３は、本発明の実施例１の熱電発電電子機器の説明図であり、図３（ａ）は概念的平面図であり、図３（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域２２を設け、この熱電変換素子形成領域２２を囲むように全固体Ｌｉイオン電池３０を設ける。【００３３】
熱電変換素子形成領域２２には交互に二次元マトリクス状に配置されたＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８と、それらを埋め込む酸化物ウォール２４が設けられている。また、Ｎ型熱電体２７とＰ型熱電体２８は上下の露出面において、接続配線２９と接続配線３８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。【００３４】
熱電変換素子の表面側には伝熱体３６を介して放受熱体３７が設けられ、裏面側には裏面放受熱体４０が設けられている。なお、伝熱体３６と熱電変換素子との間には絶縁膜３４が設けられ、熱電変換素子と裏面放受熱体４０との間にも絶縁膜３９が設けられている。【００３５】
次に、図４乃至図７を参照して、本発明の実施例１の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域２２として、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチ）法により、スリット２３を形成する。このスリット２３は、拡大図に示すように、幅１０μｍで深さ３０μｍの埋込用凹部２３１と熱酸化ＳｉＯ２形成のための幅１μｍで深さ３０μｍのスリット２３２からなる。【００３６】
次いで、図４（ｂ）に示すように、１１００℃の高温ウエット雰囲気により熱酸化を行い、スリット２３が形成された熱電変換素子形成領域２２のＳｉを全て熱酸化ＳｉＯ２に変換して酸化物ウォール２４を形成する。この時、埋込用凹部２３１は酸化に伴う体積膨張により幅が１μｍ程度狭くなった埋込用凹部２５となり、スリット２３２は完全に消失する。この時、シリコンウェーハ２１の表面も酸化されるが図示は省略する。【００３７】
次いで、図５（ｃ）に示すように、通常の半導体プロセスでシリコンウェーハ２１に温度センサ、小電力無線回路、信号処理回路、昇圧回路、充放電回路などを含む半導体回路２６を形成する。【００３８】
次いで、図５（ｄ）に示すように、
エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に埋込用凹部２５に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を形成する。【００３９】
次いで、図６（ｅ）に示すように、Ｎ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を接続するＣｕからなる接続配線２９を形成するとともに、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域２２の外側に１．８ｍｍ×１．８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池３０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池３０は、ＬｉＣｏ２からなる正極３１、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質３２及びＬｉからなる負極３３を順にスパッタして形成する。なお、図示は省略するが、正極３１及び負極３３に接続するＰｔからなる集電体を形成している。【００４０】
次いで、図６（ｆ）に示すように、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３４を形成する。次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体３５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体３６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体３７とする。【００４１】
次いで、図７（ｇ）に示すように、機械研磨法により裏面を研磨してシリコンウェーハ２１を３０μｍまで薄肉化してＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を裏面に露出させる。【００４２】
次いで、図７（ｈ）に示すように、裏面に露出したＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８をＣｕからなる接続配線３８により接続し、次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４０を形成する。【００４３】
以降は、図示は省略するが、シリコンウェーハ２１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。このようにして作成した熱電発電無線温度センサは、表裏で１℃の温度差をつけると、約２０時間毎に温度データを無線送信することができる。【００４４】
本発明の実施例１においては、Ｓｉより熱伝導率が１／１００以下の熱酸化ＳｉＯ２を補強層として用いて、シリコンチップ中に熱電変換素子を埋め込んでいるので、電池交換不要の電子機器を実現することができる。【００４５】
因みに、実施例１と同様の構造で、熱酸化ＳｉＯ２を形成せずに、熱電変換素子をシリコン基板に直接埋め込んで作成した熱電発電無線温度センサは、熱抵抗が約１０倍異なるので、熱発電出力が１／１００以下となり、全く無線送信できない。
【実施例２】
【００４６】
次に、図８を参照して、本発明の実施例２の熱電発電電子機器を説明するが、裏面側に断熱体４１を設けただけで、基本的な構造は上記の実施例１と同様であるので、最終構造の断面図のみ説明する。【００４７】
図８は、本発明の実施例２の熱電発電電子機器の概念的断面図であり、シリコンウェーハ２１の裏面を研磨して薄肉化したのち、接続配線及びアルミナからなる絶縁膜を設け、全面に発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングする。次いで、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体４１とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体４２を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４３とする。【００４８】
本発明の実施例２においては、裏面側にも断熱体４１を設けているので、半導体回路２６が熱源からの影響を受けることが少なくなり、熱による劣化や誤動作を防止することができる。
【実施例３】
【００４９】
次に、図９を参照して、本発明の実施例３の熱電発電電子機器を説明するが、裏面側にも全固体Ｌｉイオン電池４４を設けただけで、基本的な構造は上記の実施例１と同様であるので、最終構造の断面図のみ説明する。【００５０】
図９は、本発明の実施例３の熱電発電電子機器の概念的断面図であり、シリコンウェーハ２１の裏面を研磨して薄肉化したのち、接続配線と、正極４５、固体電解質４６及び負極４７を順次積層した全固体Ｌｉイオン電池４４を設ける。次いで、全面に発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体４８とする。【００５１】
次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体４２を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４３とする。【００５２】
本発明の実施例３においては、裏面側にも全固体Ｌｉイオン電池４４を設けているので、蓄電量を約二倍にすることができる。また、全固体Ｌｉイオン電池４４を断熱体４８で覆っているので、半導体回路２６が熱源からの影響を受けることが少なくなり、熱による劣化や誤動作を防止することができる。
【実施例４】
【００５３】
次に、図１０を参照して、本発明の実施例４の熱電発電電子機器を説明するが、表面側の放受熱体に放熱フィンを設けて放熱フィン付き放熱体としたものであり、基本的な構造は上記の実施例１と同様であるので、最終構造の断面図のみ説明する。【００５４】
図１０は、本発明の実施例４の熱電発電電子機器の概念的断面図であり、裏面放受熱体４０を形成したのち、表面側に形成した放受熱体の表面にレジストパターンを形成して選択的にＣｕメッキして放熱フィンを形成して放熱フィン付き放熱体４９とする。【００５５】
本発明の実施例４においては、表面側の放受熱体に放熱フィンを設けて放熱フィン付き放熱体としているので、表裏の温度差を大きくすることができ、それによって、熱電発電出力をより大きくすることができる。
【実施例５】
【００５６】
次に、図１１を参照して、本発明の実施例５の熱電発電電子機器を説明するが、裏面研磨を行わずに、エッチングにより熱電変換素子の裏面を選択的に露出したものであり、基本的な構造は上記の実施例１と同様であるので、最終構造の断面図のみ説明する。【００５７】
図１１は、本発明の実施例５の熱電発電電子機器の概念的断面図であり、裏面研磨を行わずに、プラズマエッチングにより熱電変換素子の裏面を露出させたのち、接続配線を形成する。次いで、アルミナからなる絶縁膜を形成したのち、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体４２を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４３とする。【００５８】
本発明の実施例５においては、半導体回路２６を設けた部分の厚さを厚くしているので機械的強度が高くなり、破損を防止することができ、また、半導体回路と熱源との距離を大きくすることができるので熱的影響を低減することができる。
【実施例６】
【００５９】
次に、図１２を参照して、本発明の実施例６の熱電発電電子機器を説明するが、裏面研磨を行わずに、エッチングにより熱電変換素子の裏面を露出するとともに、膜厚部を断熱体５０で覆った以外は上記の実施例５と同様であるので、最終構造の断面図のみ説明する。【００６０】
図１２は、本発明の実施例６の熱電発電電子機器の概念的断面図であり、裏面研磨を行わずに、プラズマエッチングにより熱電変換素子の裏面を露出させたのち、接続配線を形成する。次いで、アルミナからなる絶縁膜を形成したのち、全面に発泡ポリオレフィン系断熱樹脂をコーティングし、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体５０とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体４２を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４３とする。【００６１】
本発明の実施例６においては、半導体回路２６を設けた部分の厚さを厚くしているので機械的強度が高くなり、破損を防止することができ、また、半導体回路と熱源との距離を大きくすることができるとともに、断熱体５０で覆っているので、熱的影響をさらに効果的に低減することができる。
【実施例７】
【００６２】
次に、図１３乃至図１７を参照して、本発明の実施例７の熱電発電電子機器を説明するが、上記の第１の実施例における酸化物ウォールにスリット状の空隙を設けたものである。図１３は、本発明の実施例７の熱電発電電子機器の説明図であり、図１３（ａ）は概念的平面図であり、図１３（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域２２を設け、この熱電変換素子形成領域２２を囲むように全固体Ｌｉイオン電池３０を設ける。【００６３】
熱電変換素子形成領域２２には交互に二次元マトリクス状に配置されたＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８と、それらを埋め込む酸化物ウォール２４が設けられ、酸化物ウォール２４にはスリット状の空隙２３４が設けられている。また、Ｎ型熱電体２７とＰ型熱電体２８は上下の露出面において、接続配線２９と接続配線３８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。【００６４】
熱電変換素子に表面側には伝熱体３６を介して放受熱体３７が設けられ、裏面側には裏面放受熱体４０が設けられている。なお、伝熱体３６と熱電変換素子との間には絶縁膜３４が設けられ、熱電変換素子と裏面放受熱体４０との間にも絶縁膜３９が設けられている。【００６５】
次に、図１４乃至図１７を参照して、本発明の実施例７の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図１４（ａ）に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域２２として、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、スリット２３を形成する。このスリット２３は、拡大図に示すように、幅１０μｍで深さ３０μｍの埋込用凹部２３１と熱酸化ＳｉＯ２形成のための幅２μｍで深さ３０μｍのスリット２３３からなる。【００６６】
次いで、図１４（ｂ）に示すように、１１００℃の高温ウエット雰囲気により熱酸化を行い、スリット２３が形成された熱電変換素子形成領域２２のＳｉを全て熱酸化ＳｉＯ２に変換して酸化物ウォール２４を形成する。この時、埋込用凹部２３１は幅が１μｍ程度狭くなった埋込用凹部２５となり、スリット２３２は幅が約１μｍの空隙を有するスリット２３４となる。【００６７】
次いで、図１５（ｃ）に示すように、通常の半導体プロセスでシリコンウェーハ２１に温度センサ、小電力無線回路、信号処理回路、昇圧回路、充放電回路などを含む半導体回路２６を形成する。【００６８】
次いで、図１５（ｄ）に示すように、
エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に埋込用凹部２５に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を形成する。【００６９】
次いで、図１６（ｅ）に示すように、Ｎ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を接続するＣｕからなる接続配線２９を形成するとともに、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域２２の外側に１．８ｍｍ×１．８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池３０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池３０は、ＬｉＣｏ２からなる正極３１、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質３２及びＬｉからなる負極３３を順にスパッタして形成する。なお、図示は省略するが、正極３１及び負極３３にはそれぞれＰｔからなる集電体を形成している。【００７０】
次いで、図１６（ｆ）に示すように、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３４を形成する。次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体３５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体３６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体３７とする。【００７１】
次いで、図１７（ｇ）に示すように、機械研磨法により裏面を研磨してシリコンウェーハ２１を３０μｍまで薄肉化してＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を裏面に露出させる。【００７２】
次いで、図１７（ｈ）に示すように、裏面に露出したＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８をＣｕからなる接続配線３８により接続し、次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４０を形成する。【００７３】
以降は、図示は省略するが、シリコンウェーハ２１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。このようにして作成した熱電発電無線温度センサは、表裏で１℃の温度差をつけると、約１２時間毎に温度データを無線送信することができる。【００７４】
本発明の実施例７においては、補強層となる酸化物ウォール２４にスリット２３４を設けているので、補強層の熱抵抗がさらに大きくなり、熱電発電出力をより大きくすることができる。なお、実施例７においても、図８乃至図１２に示した構造を採用しても良い。
【実施例８】
【００７５】
次に、図１８乃至図２０を参照して、本発明の実施例８の熱電発電電子機器を説明するが、上記の第１の実施例における貫通ロッドの高さを高くしたものである以外は、基本的工程は上記の実施例１と同様である。図１８は、本発明の実施例８の熱電発電電子機器の説明図であり、図１８（ａ）は概念的平面図であり、図１８（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域２２を設け、この熱電変換素子形成領域２２を囲むように全固体Ｌｉイオン電池３０を設ける。【００７６】
熱電変換素子形成領域２２には交互に二次元マトリクス状に配置された高さが約５０μｍのＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８と、それらを埋め込む酸化物ウォール２４が設けられ、酸化物ウォール２４には空隙となるスリット２３６が設けられている。スリット２３６の下部には酸化されなかったシリコンウェーハ２１の残部が残っている。また、Ｎ型熱電体２７とＰ型熱電体２８は上下の露出面において、接続配線２９と接続配線３８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。【００７７】
熱電変換素子に表面側には伝熱体３６を介して放受熱体３７が設けられ、裏面側には裏面放受熱体４０が設けられている。なお、伝熱体３６と熱電変換素子との間には絶縁膜３４が設けられ、熱電変換素子と裏面放受熱体４０との間にも絶縁膜３９が設けられている。【００７８】
次に、図１９及び図２０を参照して、本発明の実施例８の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図１９（ａ）に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域２２として、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、スリット２３を形成する。このスリット２３は、拡大図に示すように、幅１０μｍで深さ５０μｍの埋込用凹部２３１と熱酸化ＳｉＯ２形成のための幅２μｍで深さ５０μｍのスリット２３５からなる。但し、スリット２３５幅は狭いので、その深さは実効的には５０μｍに達しない。【００７９】
次いで、図１９（ｂ）に示すように、１１００℃の高温ウエット雰囲気により熱酸化を行い、スリット２３が形成された熱電変換素子形成領域２２のＳｉを熱酸化ＳｉＯ２に変換する。この時、埋込用凹部２３１は幅が１μｍ程度狭くなった埋込用凹部２５となり、スリット２３２は幅が約１μｍの空隙を有するスリット２３６となるが、スリット２３６においては酸化の進行が遅いので、スリット２３６の下部に未酸化のシリコンウェーハ２１が残存する。【００８０】
次いで、図２０（ｃ）に示すように、通常の半導体プロセスでシリコンウェーハ２１に温度センサ、小電力無線回路、信号処理回路、昇圧回路、充放電回路などを含む半導体回路２６を形成する。次いで、エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に埋込用凹部２５に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を形成する。【００８１】
以降は実施例１と同様に、図２０（ｄ）に示すように、Ｎ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を接続するＣｕからなる接続配線２９を形成し、また、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域２２の外側に１．８ｍｍ×１．８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池３０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池３０は、ＬｉＣｏ２からなる正極３１、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質３２及びＬｉからなる負極３３を順にスパッタして形成する。なお、図示は省略するが、正極３１及び負極３３にはそれぞれＰｔからなる集電体を形成している。【００８２】
次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３４を形成する。次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体３５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体３６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体３７とする。【００８３】
次いで、機械研磨法により裏面を研磨してシリコンウェーハ２１を５０μｍまで薄肉化してＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を裏面に露出させる。次いで、裏面に露出したＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８をＣｕからなる接続配線３８により接続し、次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４０を形成する。【００８４】
次いで、図示は省略するが、シリコンウェーハ２１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。【００８５】
本発明の実施例８においては、熱電変換素子となるＮ型熱電体２７とＰ型熱電体２８のアスペクト比を大きくしているので、温度差を大きくすることができ、それによって、熱電発電出力をより大きくすることができる。なお、実施例８においても、図８乃至図１２に示した構造を採用しても良い。
【実施例９】
【００８６】
次に、図２１乃至図２５を参照して、本発明の実施例９の熱電発電電子機器を説明するが、上記の第１の実施例におけるスリットを基板の表裏両面から形成し、裏面研磨工程を不要にしたものである。図２１は、本発明の実施例８の熱電発電電子機器の説明図であり、図２１（ａ）は概念的平面図であり、図２１（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域２２を設け、この熱電変換素子形成領域２２を囲むように全固体Ｌｉイオン電池３０を設ける。【００８７】
熱電変換素子形成領域２２には交互に二次元マトリクス状に配置されたＮ型熱電体５５及びＰ型熱電体５６と、それらを埋め込む酸化物ウォール５３が設けられ、酸化物ウォール５３には表裏両面から空隙となるスリット５１５が設けられている。スリット５１５の中間領域には未酸化シリコン領域５４が残存している。また、Ｎ型熱電体２７とＰ型熱電体２８は上下の露出面において、接続配線２９と接続配線３８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。【００８８】
熱電変換素子に表面側及び裏面側にはそれぞれ伝熱体３６，４２を介して放受熱体３７及び裏面放受熱体４３が設けられている。なお、伝熱体３６と熱電変換素子との間には絶縁膜３４が設けられ、熱電変換素子と伝熱体４２との間にも絶縁膜３９が設けられ、また、シリコンウェーハ２１の裏面にも断熱体４１が設けられている。【００８９】
次に、図２２及び図２５を参照して、本発明の実施例９の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図２２（ａ）に示すように、厚さが１００μｍのシリコンウェーハ２１の表面側の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域２２として、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、スリット５１を形成する。このスリット５１は、拡大図に示すように、幅１０μｍで深さ５０μｍの埋込用凹部５１１と熱酸化ＳｉＯ２形成のための幅２μｍで深さ５０μｍのスリット５１２からなる。但し、スリット５１２幅は狭いので、その深さは実効的には５０μｍに達しない。【００９０】
次いで、図２２(ｂ)に示すように、シリコンウェーハ２１を反転させて、シリコンウェーハ２１の裏面側の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域２２に、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、スリット５１を形成する。このスリット５１も、拡大図に示すように、幅１０μｍで深さ５０μｍの埋込用凹部５１１と熱酸化ＳｉＯ２形成のための幅２μｍで深さ５０μｍのスリット５１３からなる。この時、上下のスリット５１の位置を合わせることによって、埋込用凹部５１１は貫通して中央部が括れた鼓状の埋込用凹部５１４となる。一方、スリット５１２とスリット５１３とは貫通しない。【００９１】
次いで、図２３（ｃ）に示すように、１１００℃の高温ウエット雰囲気により熱酸化を行い、スリット５１が形成された熱電変換素子形成領域２２のＳｉを熱酸化ＳｉＯ２に変換して酸化物ウォール５３を形成する。この時、埋込用凹部５１４は幅が１μｍ程度狭くなった埋込用凹部５２となり、スリット５１２，５１３は幅が約１μｍの空隙を有するスリット５１５となるが、スリット５１２，５１３においては酸化の進行が遅いので、スリット５１５の中間部に未酸化シリコン領域５４が残存する。【００９２】
次いで、図２３（ｄ）に示すように、通常の半導体プロセスでシリコンウェーハ２１に温度センサ、小電力無線回路、信号処理回路、昇圧回路、充放電回路などを含む半導体回路２６を形成する。【００９３】
次いで、図２４(ｅ)に示すように、エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に埋込用凹部５２に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体５５及びＰ型熱電体５６を形成する。【００９４】
次いで、図２４（ｆ）に示すように、Ｎ型熱電体５５及びＰ型熱電体５６を接続するＣｕからなる接続配線２９を形成し、また、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域２２の外側に１．８ｍｍ×１．８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池３０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池３０は、ＬｉＣｏ２からなる正極３１、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質３２及びＬｉからなる負極３３を順にスパッタして形成する。なお、図示は省略するが、正極３１及び負極３３にはそれぞれＰｔからなる集電体を形成している。【００９５】
次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３４を形成し、次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体３５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体３６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体３７とする。【００９６】
次いで、図２５(ｇ)に示すように、熱電素子形成領域２２を露出するようにシリコンウェーハ２１の裏面をエッチングし凹部を形成する。次いで、裏面に露出したＮ型熱電体５５及びＰ型熱電体５６をＣｕからなる接続配線３８により接続し、次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋めるように伝熱体４２を形成したのち、裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４３を形成する。【００９７】
以降は図示は省略するが、シリコンウェーハ２１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。【００９８】
本発明の実施例９においては、スリット５１を表裏両面から形成して貫通ロッドの高さを２倍にしているので、熱電変換素子となるＮ型熱電体２７とＰ型熱電体２８のアスペクト比がさらに大きくなり、熱電発電出力をより大きくすることができる。また、貫通ロッドの形状が鼓状であるのでＮ型熱電体５５及びＰ型熱電体５６が抜け落ちることがない。なお、実施例９においても図９或いは図１０に示した構造を採用しても良い。
【実施例１０】
【００９９】
次に、図２６乃至図３０を参照して、本発明の実施例１０の熱電発電電子機器を説明するが、補強層を堆積絶縁膜で形成したものである。図２６は、本発明の実施例１０の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図であり、図２６（ａ）は概念的平面図であり、図２６（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、半導体回路６８を形成したシリコンウェーハ６１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域６２を設ける。【０１００】
この熱電変換素子形成領域６２には、平面形状が矩形の各辺が膨張して湾曲した形状のＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を交互に二次元マトリクス状に配置し、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２からなる絶縁性断熱層６７で埋め込む。また、Ｎ型熱電体６４とＰ型熱電体６５は上下の露出面において、接続配線６９と接続配線７８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。【０１０１】
次に、図２７及び図３０を参照して、本発明の実施例１０の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図２７（ａ）に示すように、温度センサ、信号処理回路、無線回路、電源回路等の半導体回路（ここでは図示は省略）を形成したシリコンウェーハ６１の表面側の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域６２とする。この熱電変換素子形成領域６２にＳｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、幅が２０μｍで深さが１００μｍの凹部６３を３０μｍのピッチで二次元マトリクス状に形成する。【０１０２】
次いで、図２７(ｂ)に示すように、エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に凹部６３に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を形成する。【０１０３】
次いで、図２８（ｃ）に示すように、熱電変換素子形成領域６２以外の領域を覆うレジストマスク（図示は省略）を設けて、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、露出するシリコン層をエッチング除去して、Ｎ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を完全に露出させる。【０１０４】
次いで、図２８(ｄ)に示すように、レジストマスクを残存させた状態で除去部６６にＣＶＤ法によりＴＥＯＳ−ＳｉＯ２をＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を完全に埋め込むように形成して絶縁性断熱層６７とする。【０１０５】
次いで、図２９(ｅ)に示すように、Ｎ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を接続するＣｕからなる接続配線６９を形成し、また、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域６２の外側に１．８ｍｍ×１．８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池７０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池７０は、ＬｉＣｏ２からなる正極７１、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質７２及びＬｉからなる負極７３を順にスパッタして形成する。なお、図示は省略するが、正極７１及び負極７３にそれぞれ接続するＰｔからなる集電体を形成している。【０１０６】
次いで、図２９(ｆ)に示すように、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜７４を形成し、次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域６２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体７５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体７６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体７７とする。【０１０７】
次いで、図３０（ｇ）に示すように、機械研磨法により裏面を研磨してシリコンウェーハ６１を１００μｍまで薄肉化してＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を裏面に露出させる。【０１０８】
次いで、図３０（ｈ）に示すように、裏面に露出したＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５をＣｕからなる接続配線７８により接続し、次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜７９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体８０を形成する。【０１０９】
以降は、図示は省略するが、シリコンウェーハ６１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。【０１１０】
本発明の実施例１０においては、補強層を熱酸化ＳｉＯ２ではなくＣＶＤ−ＳｉＯ２で形成しているので、埋込用凹部が熱酸化により変形することがなく、精度の高い形状の貫通ロッドを形成することができる。また、この場合には、ウェーハはシリコンウェーハである必要はなく、ＧａＡｓ等の化合物半導体ウェーハを用いることもできる。なお、この実施例１０においても、図８乃至図１２に示した構造を採用しても良い。
【実施例１１】
【０１１１】
次に、図３１乃至図３４を参照して、本発明の実施例１１の熱電発電電子機器を説明するが、補強層を堆積絶縁膜で形成するとともに非スリット状の内部空隙を設けたものである。図３１は、本発明の実施例１１の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図であり、図３１（ａ）は概念的平面図であり、図３１（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、半導体回路６８を形成したシリコンウェーハ６１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域６２を設ける。【０１１２】
この熱電変換素子形成領域６２には、平面形状が矩形の各辺が膨張して湾曲した形状のＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を交互に二次元マトリクス状に配置し、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２からなる絶縁性断熱層６７で埋め込む。この時、マトリクス配置の対角線上で隣接するＮ型熱電体６４とＰ型熱電体６５との間に内部空隙８２を設ける。また、シリコンウェーハ６１との境界近傍にサイズの大きな周辺空隙８３を形成する。また、Ｎ型熱電体６４とＰ型熱電体６５は上下の露出面において、接続配線６９と接続配線７８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。【０１１３】
次に、図３２及び図３４を参照して、本発明の実施例１１の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図３２（ａ）に示すように、上記の実施例１０と同様に、温度センサ、信号処理回路、無線回路、電源回路等の半導体回路（ここでは図示は省略）を形成したシリコンウェーハ６１の表面側の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域６２とする。この熱電変換素子形成領域６２にＳｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、幅が２０μｍで深さが１００μｍの凹部６３を３０μｍのピッチで二次元マトリクス状に形成する。【０１１４】
次いで、図３２(ｂ)に示すように、エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に凹部６３に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を形成する。【０１１５】
次いで、図３３（ｃ）に示すように、熱電変換素子形成領域６２以外の領域を覆うレジストマスク（図示は省略）を設けて、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、露出するシリコン層をエッチング除去して、Ｎ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を完全に露出させる。この時、熱電変換素子形成領域６２の周辺部には空隙形成領域８１が残存するようにエッチングする。【０１１６】
次いで、図３３(ｄ)に示すように、レジストマスクを残存させた状態で除去部６６にＣＶＤ法によりＴＥＯＳ−ＳｉＯ２をＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を完全に埋め込むように形成して絶縁性断熱層６７とする。この時、マトリクス配置の対角線上で隣接するＮ型熱電体６４とＰ型熱電体６５との間に内部空隙８２が形成されるように成膜時間を調節する。【０１１７】
次いで、図３４（ｅ）に示すように、レジストパターン（図示は省略）をマスクとして、空隙形成領域８１に残存するシリコン層を選択的にエッチング除去してサイズの大きな周辺空隙８３を形成する。【０１１８】
以降は、図３４(ｆ)に示すように、Ｎ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を接続するＣｕからなる接続配線６９を形成し、また、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域６２の外側に１．８ｍｍ×１．８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池７０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池７０は、ＬｉＣｏ２からなる正極、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質及びＬｉからなる負極を順にスパッタして形成する。【０１１９】
次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜７４を形成し、次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域６２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体７５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体７６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体７７とする。【０１２０】
次いで、機械研磨法により裏面を研磨してシリコンウェーハ６１を１００μｍまで薄肉化してＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を裏面に露出させる。次いで、裏面に露出したＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５をＣｕからなる接続配線７８により接続し、次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜７９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体８０を形成する。【０１２１】
以降は、図示は省略するが、シリコンウェーハ６１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。【０１２２】
本発明の実施例１１においては、絶縁性断熱層の内部に内部空隙を設けるとともに、周辺部にサイズの大きな周辺空隙を設けているので、絶縁性断熱層を含む補強層の熱抵抗をより大きくすることができる。このようにして作成した熱電発電無線温度センサは、表裏で１℃の温度差をつけると、約６時間毎に温度データを無線送信することができる。【０１２３】
また、この場合も、ウェーハはシリコンウェーハである必要はなく、ＧａＡｓ等の化合物半導体ウェーハを用いることもできる。なお、この実施例１１においても、図８乃至図１２に示した構造を採用しても良い。
【実施例１２】
【０１２４】
次に、図３５乃至図３８を参照して、本発明の実施例１２の熱電発電電子機器を説明するが、Ｎ型熱電体及びＰ型熱電体の平面形状を変えるとともに、基板の周辺部の厚さを厚くした以外は、上記の実施例１１と同様である。図３５は、本発明の実施例１２の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図であり、図３５（ａ）は概念的平面図であり、図３５（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、半導体回路６８を形成したシリコンウェーハ６１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域６２を設ける。【０１２５】
この熱電変換素子形成領域６２には、平面形状が角が丸くなった矩形のＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５をその対角線方向が二次元マトリクスの列方向及び行方向になるように交互に配置し、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２からなる絶縁性断熱層６７で埋め込む。【０１２６】
この時、マトリクス配置の対角線上で隣接するＮ型熱電体６４とＰ型熱電体６５との間に内部空隙８２を設ける。また、シリコンウェーハ６１との境界近傍にサイズの大きな周辺空隙８３を形成する。また、Ｎ型熱電体６４とＰ型熱電体６５は上下の露出面において、接続配線６９と接続配線７８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。【０１２７】
次に、図３６及び図３８を参照して、本発明の実施例１２の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図３６（ａ）に示すように、温度センサ、信号処理回路、無線回路、電源回路等の半導体回路（ここでは図示は省略）を形成したシリコンウェーハ６１の表面側の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域６２とする。この熱電変換素子形成領域６２にＳｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、幅が２０μｍで深さが１００μｍの矩形状の凹部８４を４５°回転させた状態で３５μｍのピッチで二次元マトリクス状に形成する。【０１２８】
次いで、図３６(ｂ)に示すように、エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に凹部８４に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を形成する。【０１２９】
次いで、図３７（ｃ）に示すように、熱電変換素子形成領域６２以外の領域を覆うレジストマスク（図示は省略）を設けて、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、露出するシリコン層をエッチング除去して、Ｎ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を完全に露出させる。この時、熱電変換素子形成領域６２の周辺部には空隙形成領域８１が残存するようにエッチングする。【０１３０】
次いで、図３７(ｄ)に示すように、レジストマスクを残存させた状態で除去部６６にＣＶＤ法によりＴＥＯＳ−ＳｉＯ２をＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を完全に埋め込むように形成して絶縁性断熱層６７とする。この時、マトリクス配置の対角線上で隣接するＮ型熱電体６４とＰ型熱電体６５との間に内部空隙８２が形成されるように成膜時間を調節する。【０１３１】
次いで、図３８（ｅ）に示すように、レジストパターン（図示は省略）をマスクとして、空隙形成領域８１に残存するシリコン層を選択的にエッチング除去してサイズの大きな周辺空隙８３を形成する。【０１３２】
以降は、図３８(ｆ)に示すように、Ｎ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を接続するＣｕからなる接続配線６９を形成し、また、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域６２の外側に１．８ｍｍ×１.８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池７０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池７０は、ＬｉＣｏ２からなる正極、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質及びＬｉからなる負極を順にスパッタして形成する。【０１３３】
次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜７４を形成し、次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域６２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体７５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体７６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体７７とする。【０１３４】
次いで、プラズマエッチングにより熱電変換素子形成領域６２に対応する領域を選択的にエッチングしてＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を裏面に露出させる。次いで、裏面に露出したＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５をＣｕからなる接続配線７８により接続したのち、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜７９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体８５を形成するとともに、裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体８６を形成する。【０１３５】
以降は、図示は省略するが、シリコンウェーハ６１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。【０１３６】
本発明の実施例１２においては、絶縁性断熱層の内部に内部空隙を設けるとともに、周辺部にサイズの大きな周辺空隙を設けているので、絶縁性断熱層を含む補強層の熱抵抗をより大きくすることができる。このようにして作成した熱電発電無線温度センサは、表裏で１℃の温度差をつけると、約６時間毎に温度データを無線送信することができる。なお、この実施例１２においては、シリコン基板の周辺部の厚さを厚くしているので、半導体回路が熱源から受ける影響を低減することができる。【０１３７】
また、この場合も、ウェーハはシリコンウェーハである必要はなく、ＧａＡｓ等の化合物半導体ウェーハを用いることもできる。なお、この実施例１１においても、図８乃至図１２に示した構造を採用しても良い。【０１３８】
以上、各実施例を説明してきたが、熱電変換素子領域を設ける位置や形状は任意であり、また、貫通ロッドの平面形状、そのサイズ及び高さも任意であり、使用目的に応じて貫通ロッドの平面形状、そのサイズ及び高さ或いはピッチを適宜決定すれば良い。【０１３９】
ここで、実施例１乃至実施例１２を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。
（付記１）熱電変換素子形成領域となる貫通凹部を有する半導体基板と、前記貫通凹部に埋設された熱電変換素子とを有し、前記熱電変換素子は、複数の熱電変換材料からなる貫通ロッドと、前記貫通ロッドを埋め込み前記熱電変換材料より熱伝導率の低い絶縁性の補強層とを有することを特徴とする半導体装置。
（付記２）前記補強層が、熱酸化ＳｉＯ２であることを特徴とする付記１に記載の半導体装置。
（付記３）前記補強層が、前記半導体基板より熱伝導性の低い堆積絶縁膜であることを特徴とする付記１に記載の半導体装置。
（付記４）前記補強層に、前記補強層を貫通する複数の空隙或いは前記補強層を貫通しない深さの複数の空隙のいずれかを有することを特徴とする付記１に記載の半導体装置。
（付記５）前記複数の貫通ロッドが二次元マトリクス状に配置され、前記空隙が、前記配列方向に隣接する貫通ロッドの間に設けられたスリット状の空隙であることを特徴とする付記４に記載の半導体装置。
（付記６）前記複数の貫通ロッドが二次元マトリクス状に配置され、前記空隙が、前記貫通ロッドの対角線方向に隣接する貫通ロッドの間に設けられた非スリット状の空隙であることを特徴とする付記４に記載の半導体装置。
（付記７）前記複数の貫通ロッドが二次元マトリクス状に配置され、前記空隙が、前記貫通ロッドの対角線方向に隣接する貫通ロッドの間に設けられた非スリット状の空隙であることを特徴とする付記４に記載の半導体装置。
（付記８）前記補強層の前記半導体基板と隣接する周辺部にも前記非スリット状の空隙よりも大きな空隙を有することを特徴とする付記６に記載の半導体装置。
（付記９）前記半導体基板に半導体回路が形成されていることを特徴とする付記１に記載の半導体装置。
（付記１０）前記半導体基板の少なくとも周辺部の厚さが、前記熱電変換素子の厚さより厚いことを特徴とする付記１に記載の半導体装置。
（付記１１）熱電変換素子形成領域となる貫通凹部を有する半導体基板と、前記貫通凹部に埋設された熱電変換素子とを有し、前記熱電変換素子は、複数の熱電変換材料からなる貫通ロッドと、前記貫通ロッドを埋め込み前記熱電変換材料より熱伝導率の低い絶縁性の補強層と、前記半導体基板の主面に形成された半導体回路とを有するとともに、前記半導体基板の主面及び裏面の少なくとも一方の面に搭載された電子部品と、前記電子部品を被覆する断熱体と、前記半導体基板の主面側及び裏面側に形成された放受熱体と、前記放受熱体の少なくとも一方と前記熱電変換素子とを熱的に接続する伝熱体とを備えたことを特徴とする熱電発電電子機器。
（付記１２）前記電子部品が、全固体型二次電池であり、前記半導体回路は前記全固体型二次電池を電源とするように電気的に接続されていることを特徴とする付記１１に記載の熱電発電電子機器。
（付記１３）半導体ウェーハの熱電変換素子形成領域の表面側に熱電変換材料からなる複数のロッドを形成する工程と、前記半導体ウェーハより熱伝導率の低い絶縁性の補強層で前記複数のロッドの周囲を覆う工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１４）前記半導体ウェーハが、シリコンウェーハであり、前記複数のロッドを形成する工程が、前記シリコンウェーハに第１の深溝と前記第１の深溝より幅の狭い複数の第２の深溝を形成する工程と、前記第１の深溝及び第２の深溝を形成した前記熱電変換素子形成領域のシリコンを熱酸化して前記第１の深溝の残部をロッド用深溝とする熱酸化工程と、前記ロッド用深溝内に前記熱電変換材料を埋め込む工程とを有し、前記補強層で前記複数のロッドの周囲を覆う工程が、前記熱酸化工程で形成した熱酸化膜を補強層とする工程であることを特徴とする付記１３に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１５）前記第２の深溝が、前記熱酸化工程において完全に熱酸化ＳｉＯ２で埋め込まれることを特徴とする付記１４に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１６）前記第２の深溝が、前記熱酸化工程において完全に熱酸化ＳｉＯ２で埋め込まれることなく空隙として残存することを特徴とする付記１４に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１７）前記第１の深溝及び前記第２の深溝が、表面側からのみ形成され、前記シリコンウェーハの前記熱電変換素子形成領域に対応する領域を除去して前記複数のロッドを露出させる工程を有していることを特徴とする付記１３に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１８）前記第１の深溝及び前記第２の深溝が表面及び裏面の両面から形成され、少なくとも前記第１の深溝が貫通していることを特徴とする付記１３に記載の半導体装置の製造方法
（付記１９）前記複数のロッドを形成する工程が、前記半導体ウェーハに第１の深溝を形成し、前記第１の深溝内に前記熱電変換材料を埋め込む工程であり、前記補強層で前記複数のロッドの周囲を覆う工程が、前記複数のロッドの周囲の半導体層を除去する工程と、前記半導体層を除去した領域に前記半導体ウェーハより熱伝導率の低い絶縁材料を堆積する工程を有することを特徴とする付記１３に記載の半導体装置の製造方法。
（付記２０）前記熱電変換材料を埋め込む工程が、エアロゾルデポジション法により前記熱電変換材料を埋め込む工程であることを特徴とする付記１４または付記１９に記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
2014064755.tif 000003
【図２】
2014064755.tif 000004
【図３】
2014064755.tif 000005
【図４】
2014064755.tif 000006
【図５】
2014064755.tif 000007
【図６】
2014064755.tif 000008
【図７】
2014064755.tif 000009
【図８】
2014064755.tif 000010
【図９】
2014064755.tif 000011
【図１０】
2014064755.tif 000012
【図１１】
2014064755.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2014064755.tif 000015
【図１４】
2014064755.tif 000016
【図１５】
2014064755.tif 000017
【図１６】
2014064755.tif 000018
【図１７】
2014064755.tif 000019
【図１８】
2014064755.tif 000020
【図１９】
2014064755.tif 000021
【図２０】
2014064755.tif 000022
【図２１】
2014064755.tif 000023
【図２２】
2014064755.tif 000024
【図２３】
2014064755.tif 000025
【図２４】
2014064755.tif 000026
【図２５】
2014064755.tif 000027
【図２６】
2014064755.tif 000028
【図２７】
2014064755.tif 000029
【図２８】
2014064755.tif 000030
【図２９】
2014064755.tif 000031
【図３０】
2014064755.tif 000032
【図３１】
2014064755.tif 000033
【図３２】
2014064755.tif 000034
【図３３】
2014064755.tif 000035
【図３４】
2014064755.tif 000036
【図３５】
2014064755.tif 000037
【図３６】
2014064755.tif 000038
【図３７】
2014064755.tif 000039
【図３８】
2014064755.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月1日(2016.2.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電変換素子形成領域となる貫通凹部を有する半導体基板と、
前記貫通凹部に埋設された熱電変換素子と
を有し、
前記熱電変換素子は、複数の熱電変換材料からなる貫通ロッドと、
前記貫通ロッドを埋め込み前記熱電変換材料より熱伝導率の低い絶縁性の補強層と
を有し、
前記補強層に、前記補強層を貫通する複数の空隙或いは前記補強層を貫通しない深さのスリット状の複数の空隙のいずれかを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記補強層が、熱酸化ＳｉＯ２であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記補強層が、前記半導体基板より熱伝導性の低い堆積絶縁膜であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記複数の貫通ロッドが二次元マトリクス状に配置され、前記空隙が、前記二次元マトリクス状に配置された貫通ロッドの配列方向に隣接する貫通ロッドの間に設けられたスリット状の空隙であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記複数の貫通ロッドが二次元マトリクス状に配置され、前記空隙が、前記貫通ロッドの対角線方向に隣接する貫通ロッドの間に設けられた非スリット状の空隙であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体基板に半導体回路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
熱電変換素子形成領域となる貫通凹部を有する半導体基板と、
前記貫通凹部に埋設された熱電変換素子と、
前記半導体基板に形成された半導体回路と
を有し、
前記熱電変換素子は、複数の熱電変換材料からなる貫通ロッドと、
前記貫通ロッドを埋め込み前記熱電変換材料より熱伝導率の低い絶縁性の補強層とを有するとともに、
前記補強層は、前記補強層を貫通する複数の空隙或いは前記補強層を貫通しない深さのスリット状の複数の空隙のいずれかを有し、
前記半導体基板の主面及び裏面の少なくとも一方の面に搭載された電子部品と、
前記電子部品を被覆する断熱体と、
前記半導体基板の主面側及び裏面側に形成された放受熱体と、
前記放受熱体の少なくとも一方と前記熱電変換素子とを熱的に接続する伝熱体と
を備えた
ことを特徴とする熱電発電電子機器。
【請求項８】
半導体ウェーハの熱電変換素子形成領域の表面側に熱電変換材料からなる複数のロッドを形成する工程と、
前記半導体ウェーハより熱伝導率の低い絶縁性の補強層で前記複数のロッドの周囲を覆う工程とを有し、
前記半導体ウェーハが、シリコンウェーハであり、
前記複数のロッドを形成する工程が、
前記シリコンウェーハに第１の深溝と前記第１の深溝より幅の狭い複数の第２の深溝を形成する工程と、
前記第１の深溝及び第２の深溝を形成した前記熱電変換素子形成領域のシリコンを熱酸化して前記第１の深溝の残部をロッド用深溝とする熱酸化工程と、
前記ロッド用深溝の内に前記熱電変換材料を埋め込む工程と
を有し、
前記補強層で前記複数のロッドの周囲を覆う工程が、
前記熱酸化工程で形成した熱酸化膜を補強層とする工程
であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
半導体ウェーハの熱電変換素子形成領域の表面側に熱電変換材料からなる複数のロッドを形成する工程と、
前記半導体ウェーハより熱伝導率の低い絶縁性の補強層で前記複数のロッドの周囲を覆う工程とを有し、
前記複数のロッドを形成する工程が、前記半導体ウェーハに深溝を形成し、前記深溝の内に前記熱電変換材料を埋め込む工程であり、
前記補強層で前記複数のロッドの周囲を覆う工程が、
前記複数のロッドの周囲の半導体層を除去する工程と、
前記半導体層を除去した領域に前記半導体ウェーハより熱伝導率の低い絶縁材料を非スリット状の空隙を有するように堆積する工程を
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法及び熱電発電電子機器に関し、例えば、半導体基板内に熱電変換素子を備えた、半導体装置の製造方法及び熱電発電電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に存在する希薄なエネルギーを電力に変換して電子機器の電源とする環境発電技術は、今後、大きく市場が拡大すると考えられているセンサーネットワーク社会を構成するセンサノードをバッテリーレスで実現する技術として注目されている。
【０００３】
センサーネットワークの将来イメージは、無数の超小型の無線センサノードが環境に配置され、このセンサからの膨大なデータが処理され、人々の安心、安全等に役立つ情報として人々にフィードバックされるという人にやさしい情報化社会である。
【０００４】
ここで使用される無線センサは、その数が膨大であるために自己発電型であることが要求される。さらに、その存在が環境に影響を与えない程小さい必要があり、ｍｍサイズまたはそれ以下のサイズの自己発電無線センサの実現が望まれている。
【０００５】
例えば、動物や人体に埋め込んで振動や体温で発電し、生体情報を無線送信するインプラント型センサノードなどが考えられている。このような微細な電子機器を低コストで実現するためには、Ｓｉ電子回路等の半導体回路と一体化した環境発電素子が必要となる。
【０００６】
環境発電の方式としては、光、振動、熱がある。光は太陽電池であるので、半導体回路との一体化は容易である。振動発電は、ＭＥＭＳ技術によるＳｉベースの振動発電素子の報告は数多く出されているので、やはりＳｉ回路との一体化は可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２７４５９２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】日経エレクトロニクス ２０１１．０９.１９号「環境発電の省エネが進展１μＷ以下で動作可能に」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、熱電発電についてはＳｉ回路等の半導体回路との一体化の報告はない。Ｓｉ等を基板としてその上に熱電素子を形成する方法やＳｉに穴を設けて型枠として利用して熱電素子を形成する方法（例えば、特許文献１参照）は報告されているが、微細化や特性に限界がある。
【００１０】
したがって、半導体基板に埋め込まれて半導体回路と一体化した熱電変換素子を備えた半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
開示する一観点からは、熱電変換素子形成領域となる貫通凹部を有する半導体基板と、前記貫通凹部に埋設された熱電変換素子とを有し、前記熱電変換素子は、複数の熱電変換材料からなる貫通ロッドと、前記貫通ロッドを埋め込み前記熱電変換材料より熱伝導率の低い絶縁性の補強層を有し、前記補強層に、前記補強層を貫通する複数の空隙或いは前記補強層を貫通しない深さのスリット状の複数の空隙のいずれかを有することを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１２】
また、開示する別の観点からは、  熱電変換素子形成領域となる貫通凹部を有する半導体基板と、前記貫通凹部に埋設された熱電変換素子と、前記半導体基板に形成された半導体回路とを有し、前記熱電変換素子は、複数の熱電変換材料からなる貫通ロッドと、前記貫通ロッドを埋め込み前記熱電変換材料より熱伝導率の低い絶縁性の補強層とを有するとともに、前記補強層は、前記補強層を貫通する複数の空隙或いは前記補強層を貫通しない深さのスリット状の複数の空隙のいずれかを有し、前記半導体基板の主面及び裏面の少なくとも一方の面に搭載された電子部品と、前記電子部品を被覆する断熱体と、前記半導体基板の主面側及び裏面側に形成された放受熱体と、前記放受熱体の少なくとも一方と前記熱電変換素子とを熱的に接続する伝熱体とを備えたことを特徴とする熱電発電電子機器が提供される。
【００１３】
また、開示するさらに別の観点からは、半導体ウェーハの熱電変換素子形成領域の表面側に熱電変換材料からなる複数のロッドを形成する工程と、前記半導体ウェーハより熱伝導率の低い絶縁性の補強層で前記複数のロッドの周囲を覆う工程とを有し、前記半導体ウェーハが、シリコンウェーハであり、前記複数のロッドを形成する工程が、前記シリコンウェーハに第１の深溝と前記第１の深溝より幅の狭い複数の第２の深溝を形成する工程と、前記第１の深溝及び第２の深溝を形成した前記熱電変換素子形成領域のシリコンを熱酸化して前記第１の深溝の残部をロッド用深溝とする熱酸化工程と、前記ロッド用深溝内に前記熱電変換材料を埋め込む工程とを有し、前記補強層で前記複数のロッドの周囲を覆う工程が、前記熱酸化工程で形成した熱酸化膜を補強層とする工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
開示の半導体装置、半導体装置の製造方法及び熱電発電電子機器によれば、半導体基板に埋め込まれて半導体回路と一体化した熱電変換素子を備えた半導体装置を実現することができる。それによって、この熱電変換素子を用いた電池交換不要の自己発電電子機器を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の熱電発電電子機器の説明図である。
【図３】本発明の前提となる参考例１の熱電発電電子機器の説明図である。
【図４】本発明の前提となる参考例１の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図５】本発明の前提となる参考例１の熱電発電電子機器の製造工程の図４以降の途中までの説明図である。
【図６】本発明の前提となる参考例１の熱電発電電子機器の製造工程の図５以降の途中までの説明図である。
【図７】本発明の前提となる参考例１の熱電発電電子機器の製造工程の図６以降の説明図である。
【図８】本発明の前提となる参考例２の熱電発電電子機器の概略的断面図である。
【図９】本発明の前提となる参考例３の熱電発電電子機器の概略的断面図である。
【図１０】本発明の前提となる参考例４の熱電発電電子機器の概略的断面図である。
【図１１】本発明の前提となる参考例５の熱電発電電子機器の概略的断面図である。
【図１２】本発明の前提となる参考例６の熱電発電電子機器の概略的断面図である。
【図１３】本発明の実施例１の熱電発電電子機器の説明図である。
【図１４】本発明の実施例１の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図１５】本発明の実施例１の熱電発電電子機器の製造工程の図１４以降の途中までの説明図である。
【図１６】本発明の実施例１の熱電発電電子機器の製造工程の図１５以降の途中までの説明図である。
【図１７】本発明の実施例１の熱電発電電子機器の製造工程の図１６以降の説明図である。
【図１８】本発明の実施例２の熱電発電電子機器の説明図である。
【図１９】本発明の実施例２の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図２０】本発明の実施例２の熱電発電電子機器の製造工程の図１９以降の説明図である。
【図２１】本発明の実施例３の熱電発電電子機器の説明図である。
【図２２】本発明の実施例３の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図２３】本発明の実施例３の熱電発電電子機器の製造工程の図２２以降の途中までの説明図である。
【図２４】本発明の実施例３の熱電発電電子機器の製造工程の図２３以降の途中までの説明図である。
【図２５】本発明の実施例３の熱電発電電子機器の製造工程の図２４以降の説明図である。
【図２６】本発明の前提となる参考例７の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図である。
【図２７】本発明の前提となる参考例７の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図２８】本発明の前提となる参考例７の熱電発電電子機器の製造工程の図２７以降の途中までの説明図である。
【図２９】本発明の前提となる参考例７の熱電発電電子機器の製造工程の図２８以降の途中までの説明図である。
【図３０】本発明の前提となる参考例７の熱電発電電子機器の製造工程の図２９以降の説明図である。
【図３１】本発明の実施例４の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図である。
【図３２】本発明の実施例４の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図３３】本発明の実施例４の熱電発電電子機器の製造工程の図３２以降の説明図である。
【図３４】本発明の実施例４の熱電発電電子機器の製造工程の図３３以降の説明図である。
【図３５】本発明の実施例５の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図である。
【図３６】本発明の実施例５の熱電発電電子機器の製造工程の途中までの説明図である。
【図３７】本発明の実施例５の熱電発電電子機器の製造工程の図３６以降の説明図である。
【図３８】本発明の実施例５の熱電発電電子機器の製造工程の図３７以降の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態の熱電発電電子機器を説明する。図１は、本発明の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図であり、図１（ａ）は概念的平面図であり、図１（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、熱電変換素子形成領域となる貫通凹部を有する半導体基板１の貫通凹部に熱電変換素子２を埋設する。熱電変換素子は、熱電変換材料からなる複数の貫通ロッド３，４と、複数の貫通ロッド３，４を埋め込み、半導体基板１の熱伝導率より低い絶縁性の補強層５とを有する。また、半導体基板１にはセンサ素子等の半導体回路７が形成されている。
【００１７】
熱電発電は、熱電変換材料の両端の温度差により材料自身に起電力が発生し、電力が得られる現象である。熱電発電は、その起電力が小さく、素子としての出力電圧を高めるために、Ｐ型及びＮ型の複数の熱電体からなる貫通ロッド３，４を交互に二次元マトリクス状に配置し接続配線６により直列接続することが必要である。
【００１８】
ｍｍオーダーの微細素子でも、数百から数万の数の熱電材料からなる貫通ロッド３，４を熱電変換素子２の表裏で貫通するように形成しなくてはならない。また、貫通ロッド３，４の両端の温度差を大きくして熱電発電出力を高めるためには、なるべく貫通ロッド３，４を長くして温度差が付きやすくする必要がある。そのため、貫通ロッド３，４は幅が狭く長さが長い、高アスペクト比が望まれる。
【００１９】
半導体基板１に微細な穴を形成してそこに熱電変換材料を埋め込み熱電変換素子とすることはできるが、半導体の熱伝導率は熱電変換材料の熱伝導率に比べて桁違いに大きいので、熱伝導率の小さな補強層５が必要になる。因みに、Ｓｉの熱伝導率は約１７０Ｗ／ｍＫであり、熱電変換材料のＢｉＴｅの熱伝導率は約２Ｗ／ｍＫである。したがって、電子機器の表裏間を流れる熱流が半導体領域にも流れると、ほとんどの熱流が熱電材料に流れず、半導体領域に流れてしまい、熱電材料ロッド内に温度差が発生せず、小さい発電出力となってしまう。
【００２０】
そこで、熱電変換材料からなる貫通ロッド３，４の周囲に熱伝導率の低い補強層５を設けることで、熱流は貫通ロッド３，４に流入し、大きな温度差を発生することで、大きな熱電発電出力を得ることができる。因みに、熱酸化ＳｉＯ２の熱伝導率は約１Ｗ／ｍＫであり、Ｓｉの１／１００以下である。なお、補強層５に微細な空隙、特に、補強層を貫通する複数の空隙或いは補強層を貫通しない深さのスリット状の複数の空隙を導入しているので、さらにこの領域の熱伝導を抑え、発電出力を高めることができる。
【００２１】
補強層５は、半導体基板１の熱伝導率より低く剛性が高い絶縁性の材料であれば良く、半導体基板１がシリコン基板の場合には、熱酸化ＳｉＯ２で形成しても、或いは、ＣＶＤ-ＳｉＯ２や、ＳｉＯＮ，ＳｉＮ，パレリン等の堆積絶縁膜で形成しても良い。半導体基板１がＧａＡｓチップ等の化合物半導体基板の場合には、ＣＶＤＳｉＯ２、ＳｉＯＮ，ＳｉＮ，パレリン等の堆積絶縁膜で形成すれば良い。なお、堆積絶縁膜の形成方法は、ＣＶＤ法でも、スパッタ法でも、エアロゾルデポジッション法でも良い。
【００２２】
熱酸化ＳｉＯ２を用いる場合には、シリコンチップに第１の深溝と第１の深溝より幅の狭い第２の深溝を形成して、熱酸化したのちに残存する第１の深溝をロッド用の溝として、この溝内に熱電変換材料を埋め込めば良い。この時、第２の深溝は空隙が残存するようにしても良い。なお、補強層５の内部に半導体領域が残存するようにしても良い。
【００２３】
また、第１の深溝と第２の深溝は、シリコンチップの表裏の両面から形成しても良く、  貫通ロッド３，４のアスペクト比が大きくなり、貫通ロッド３，４の高さが高くなるので、熱電発電出力をより大きくすることができる。また、この場合には、第１の深溝は中央部が括れた鼓状になり、それに伴って貫通ロッド３,４も鼓状になるので、貫通ロッド３,４が抜け落ちることがない。なお、第２の深溝は必ずしも貫通する必要はない。
【００２４】
補強層５として堆積絶縁膜を用いる場合には、半導体基板１に深溝を形成し、この深溝内に熱電変換材料を埋め込んだのち、周囲の半導体領域をエッチング除去し、この除去部に絶縁膜を堆積させれば良い。
【００２５】
堆積絶縁膜に空隙を設ける場合には、２次元マトリクス状に配列された貫通ロッド３,４の配列方向において互いに隣接する貫通ロッド３,４の間に非スリット状の空隙を設けても良い。或いは、２次元マトリクス状に配列された貫通ロッド３,４の対角線方向において互いに隣接する貫通ロッド３,４の間に非スリット状の空隙を設けても良い。さらには、周囲の半導体基板１と補強層５との間に大きな周辺空隙を形成しても良い。
【００２６】
熱電変換材料としては、Ｎ型熱電材料としてはＢｉ２Ｔｅ３等のＢｉＴｅ系合金が、また、Ｐ型熱電材料としてはＢｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３等のＢｉＴｅ系合金が典型的であるが、他のＢｉＴｅ系（ＢｉＴｅ、ＳｂＴｅ、ＢｉＳｅ及びこれらの化合物）でも良い。また、Ｐ型熱電材料としてはＮｉとＣｒを主成分とするクロメルを、また、Ｎ型熱電材料としてはＣｕとＮｉを主成分とするコンスタンタンを用いても良い。
【００２７】
或いは、ＰｂＴｅ系（ＰｂＴｅ、ＳｎＴｅ、ＡｇＳｂＴｅ、ＧｅＴｅ及びこれらの化合物）、Ｓｉ−Ｇｅ系（Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ）、シリサイド系（ＦｅＳｉ、ＭｎＳｉ、ＣｒＳｉ）、スクッテルダイト系（ＭＸ３、若しくはＲＭ４Ｘ１２と記載される化合物、ここでＭ＝Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒを表し、Ｘ＝Ａｓ、Ｐ、Ｓｂを表し、Ｒ＝Ｌａ、Ｙｂ、Ｃｅを表す。）、遷移金属酸化物系（ＮａＣｏＯ、ＣａＣｏＯ、ＺｎＩｎＯ、ＳｒＴｉＯ、ＢｉＳｒＣｏＯ、ＰｂＳｒＣｏＯ、ＣａＢｉＣｏＯ、ＢａＢｉＣｏＯ）、亜鉛アンチモン系（ＺｎＳｂ）、ホウ素化合物（ＣｅＢ、ＢａＢ、ＳｒＢ、ＣａＢ、ＭｇＢ、ＶＢ、ＮｉＢ、ＣｕＢ、ＬｉＢ）などを用いても良い。
【００２８】
次に、図２を参照して、本発明の実施の形態の熱電発電電子機器を説明する。図２（ａ）は本発明の実施の形態の熱電発電電子機器の概念的平面図であり、図２（ｂ）は概念的断面図である。この熱電発電電子機器は、図１に示した熱電変換素子を埋め込んだ半導体基板１に全固体二次電池８等の電子部品を搭載したものである。この場合の全固体二次電池８は、第１極９、固体電解質１０及び第１極９と逆極性の第２極１１を順次積層して形成する。全固体二次電池８としては全固体Ｌｉイオン電池が典型的なものであるが、全固体Ｎａイオン電池、全固体Ｃａイオン電池或いは全固体Ｍｇイオン電池を用いても良い。
【００２９】
この全固体二次電池８等の電子部品は、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂等の断熱材からなる断熱体１２で覆うとともに、熱電変換素子２の表裏の少なくとも一方に熱的に接するように伝熱体１３を設け、表裏に放受熱体１４，１５を設ける。全固体二次電池８等の電子部品は半導体基板１の表裏の少なくとも一方の面に設ける。伝熱体１３は、Ｃｕ等の熱伝導率の高い物質で形成すれば良く、放受熱体１４,１５もＣｕやＡｌ等の熱伝導率の高い物質で形成し、さらに酸化防止や生体適合性向上等の観点からその表面にＴｉ等の薄膜を設けることが望ましい。また、放熱側に設ける放受熱体には、放熱効率を高めるためにフィン状の突起を設けても良い。なお、通常は、半導体回路７を設けた側を放熱側とする。
【００３０】
この熱電発電電子機器を熱電発電無線温度センサ等のセンサとして用いる場合には、半導体回路７として、温度センサ、送信機、信号処理回路等を形成すれば良い。また、電子部品は全固体二次電池８に限られるものではなく、半導体素子、センサ素子、受動素子等の部品を実装しても良い。
【００３１】
本発明の実施の形態においては、半導体基板の内部に熱電発電出力の大きな熱電変換素子を半導体基板を貫通するように形成することができる。また、全固体二次電池を搭載することによって電池交換不要の自己発電型電子機器を実現することができる。
【実施例１】
【００３２】
次に、図１３乃至図１７を参照して本発明の実施例１の熱電発電電子機器を説明するが、その前に図３乃至図１２を参照して本発明の前提となる参考例１乃至参考例６を説明する。まず、図３乃至図７を参照して参考例１を説明する。図３は、本発明の前提となる参考例１の熱電発電電子機器の説明図であり、図３（ａ）は概念的平面図であり、図３（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域２２を設け、この熱電変換素子形成領域２２を囲むように全固体Ｌｉイオン電池３０を設ける。
【００３３】
熱電変換素子形成領域２２には交互に二次元マトリクス状に配置されたＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８と、それらを埋め込む酸化物ウォール２４が設けられている。また、Ｎ型熱電体２７とＰ型熱電体２８は上下の露出面において、接続配線２９と接続配線３８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。
【００３４】
熱電変換素子の表面側には伝熱体３６を介して放受熱体３７が設けられ、裏面側には裏面放受熱体４０が設けられている。なお、伝熱体３６と熱電変換素子との間には絶縁膜３４が設けられ、熱電変換素子と裏面放受熱体４０との間にも絶縁膜３９が設けられている。
【００３５】
次に、図４乃至図７を参照して、本発明の前提となる参考例１の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域２２として、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチ）法により、スリット２３を形成する。このスリット２３は、拡大図に示すように、幅１０μｍで深さ３０μｍの埋込用凹部２３１と熱酸化ＳｉＯ２形成のための幅１μｍで深さ３０μｍのスリット２３２からなる。
【００３６】
次いで、図４（ｂ）に示すように、１１００℃の高温ウエット雰囲気により熱酸化を行い、スリット２３が形成された熱電変換素子形成領域２２のＳｉを全て熱酸化ＳｉＯ２に変換して酸化物ウォール２４を形成する。この時、埋込用凹部２３１は酸化に伴う体積膨張により幅が１μｍ程度狭くなった埋込用凹部２５となり、スリット２３２は完全に消失する。この時、シリコンウェーハ２１の表面も酸化されるが図示は省略する。
【００３７】
次いで、図５（ｃ）に示すように、通常の半導体プロセスでシリコンウェーハ２１に温度センサ、小電力無線回路、信号処理回路、昇圧回路、充放電回路などを含む半導体回路２６を形成する。
【００３８】
次いで、図５（ｄ）に示すように、 エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に埋込用凹部２５に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を形成する。
【００３９】
次いで、図６（ｅ）に示すように、Ｎ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を接続するＣｕからなる接続配線２９を形成するとともに、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域２２の外側に１．８ｍｍ×１．８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池３０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池３０は、ＬｉＣｏ２からなる正極３１、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質３２及びＬｉからなる負極３３を順にスパッタして形成する。なお、図示は省略するが、正極３１及び負極３３に接続するＰｔからなる集電体を形成している。
【００４０】
次いで、図６（ｆ）に示すように、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３４を形成する。次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体３５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体３６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体３７とする。
【００４１】
次いで、図７（ｇ）に示すように、機械研磨法により裏面を研磨してシリコンウェーハ２１を３０μｍまで薄肉化してＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を裏面に露出させる。
【００４２】
次いで、図７（ｈ）に示すように、裏面に露出したＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８をＣｕからなる接続配線３８により接続し、次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４０を形成する。
【００４３】
以降は、図示は省略するが、シリコンウェーハ２１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。このようにして作成した熱電発電無線温度センサは、表裏で１℃の温度差をつけると、約２０時間毎に温度データを無線送信することができる。
【００４４】
本発明の前提となる参考例１においては、Ｓｉより熱伝導率が１／１００以下の熱酸化ＳｉＯ２を補強層として用いて、シリコンチップ中に熱電変換素子を埋め込んでいるので、電池交換不要の電子機器を実現することができる。
【００４５】
因みに、参考例１と同様の構造で、熱酸化ＳｉＯ２を形成せずに、熱電変換素子をシリコン基板に直接埋め込んで作成した熱電発電無線温度センサは、熱抵抗が約１０倍異なるので、熱発電出力が１／１００以下となり、全く無線送信できない。
【００４６】
次に、図８を参照して、本発明の前提となる参考例２の熱電発電電子機器を説明するが、裏面側に断熱体４１を設けただけで、基本的な構造は上記の参考例１と同様であるので、最終構造の断面図のみ説明する。
【００４７】
図８は、本発明の前提となる参考例２の熱電発電電子機器の概念的断面図であり、シリコンウェーハ２１の裏面を研磨して薄肉化したのち、接続配線及びアルミナからなる絶縁膜を設け、全面に発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングする。次いで、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体４１とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体４２を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４３とする。
【００４８】
本発明の前提となる参考例２においては、裏面側にも断熱体４１を設けているので、半導体回路２６が熱源からの影響を受けることが少なくなり、熱による劣化や誤動作を防止することができる。
【００４９】
次に、図９を参照して、本発明の前提となる参考例３の熱電発電電子機器を説明するが、裏面側にも全固体Ｌｉイオン電池４４を設けただけで、基本的な構造は上記の参考例１と同様であるので、最終構造の断面図のみ説明する。
【００５０】
図９は、本発明の前提となる参考例３の熱電発電電子機器の概念的断面図であり、シリコンウェーハ２１の裏面を研磨して薄肉化したのち、接続配線と、正極４５、固体電解質４６及び負極４７を順次積層した全固体Ｌｉイオン電池４４を設ける。次いで、全面に発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体４８とする。
【００５１】
次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体４２を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４３とする。
【００５２】
本発明の前提となる参考例３においては、裏面側にも全固体Ｌｉイオン電池４４を設けているので、蓄電量を約二倍にすることができる。また、全固体Ｌｉイオン電池４４を断熱体４８で覆っているので、半導体回路２６が熱源からの影響を受けることが少なくなり、熱による劣化や誤動作を防止することができる。
【００５３】
次に、図１０を参照して、本発明の前提となる参考例４の熱電発電電子機器を説明するが、表面側の放受熱体に放熱フィンを設けて放熱フィン付き放熱体としたものであり、基本的な構造は上記の参考例１と同様であるので、最終構造の断面図のみ説明する。
【００５４】
図１０は、本発明の前提となる参考例４の熱電発電電子機器の概念的断面図であり、裏面放受熱体４０を形成したのち、表面側に形成した放受熱体の表面にレジストパターンを形成して選択的にＣｕメッキして放熱フィンを形成して放熱フィン付き放熱体４９とする。
【００５５】
本発明の前提となる参考例４においては、表面側の放受熱体に放熱フィンを設けて放熱フィン付き放熱体としているので、表裏の温度差を大きくすることができ、それによって、熱電発電出力をより大きくすることができる。
【００５６】
次に、図１１を参照して、本発明の前提となる参考例５の熱電発電電子機器を説明するが、裏面研磨を行わずに、エッチングにより熱電変換素子の裏面を選択的に露出したものであり、基本的な構造は上記の参考例１と同様であるので、最終構造の断面図のみ説明する。
【００５７】
図１１は、本発明の前提となる参考例５の熱電発電電子機器の概念的断面図であり、裏面研磨を行わずに、プラズマエッチングにより熱電変換素子の裏面を露出させたのち、接続配線を形成する。次いで、アルミナからなる絶縁膜を形成したのち、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体４２を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４３とする。
【００５８】
本発明の前提となる参考例５においては、半導体回路２６を設けた部分の厚さを厚くしているので機械的強度が高くなり、破損を防止することができ、また、半導体回路と熱源との距離を大きくすることができるので熱的影響を低減することができる。
【００５９】
次に、図１２を参照して、本発明の前提となる参考例６の熱電発電電子機器を説明するが、裏面研磨を行わずに、エッチングにより熱電変換素子の裏面を露出するとともに、膜厚部を断熱体５０で覆った以外は上記の参考例５と同様であるので、最終構造の断面図のみ説明する。
【００６０】
図１２は、本発明の前提となる参考例６の熱電発電電子機器の概念的断面図であり、裏面研磨を行わずに、プラズマエッチングにより熱電変換素子の裏面を露出させたのち、接続配線を形成する。次いで、アルミナからなる絶縁膜を形成したのち、全面に発泡ポリオレフィン系断熱樹脂をコーティングし、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体５０とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体４２を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４３とする。
【００６１】
本発明の前提となる参考例６においては、半導体回路２６を設けた部分の厚さを厚くしているので機械的強度が高くなり、破損を防止することができ、また、半導体回路と熱源との距離を大きくすることができるとともに、断熱体５０で覆っているので、熱的影響をさらに効果的に低減することができる。
【００６２】
次に、以上を前提として図１３乃至図１７を参照して、本発明の実施例１の熱電発電電子機器を説明するが、上記の参考例１における酸化物ウォールにスリット状の空隙を設けたものである。図１３は、本発明の実施例１の熱電発電電子機器の説明図であり、図１３（ａ）は概念的平面図であり、図１３（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域２２を設け、この熱電変換素子形成領域２２を囲むように全固体Ｌｉイオン電池３０を設ける。
【００６３】
熱電変換素子形成領域２２には交互に二次元マトリクス状に配置されたＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８と、それらを埋め込む酸化物ウォール２４が設けられ、酸化物ウォール２４にはスリット状の空隙２３４が設けられている。また、Ｎ型熱電体２７とＰ型熱電体２８は上下の露出面において、接続配線２９と接続配線３８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。
【００６４】
熱電変換素子に表面側には伝熱体３６を介して放受熱体３７が設けられ、裏面側には裏面放受熱体４０が設けられている。なお、伝熱体３６と熱電変換素子との間には絶縁膜３４が設けられ、熱電変換素子と裏面放受熱体４０との間にも絶縁膜３９が設けられている。
【００６５】
次に、図１４乃至図１７を参照して、本発明の実施例１の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図１４（ａ）に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域２２として、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、スリット２３を形成する。このスリット２３は、拡大図に示すように、幅１０μｍで深さ３０μｍの埋込用凹部２３１と熱酸化ＳｉＯ２形成のための幅２μｍで深さ３０μｍのスリット２３３からなる。
【００６６】
次いで、図１４（ｂ）に示すように、１１００℃の高温ウエット雰囲気により熱酸化を行い、スリット２３が形成された熱電変換素子形成領域２２のＳｉを全て熱酸化ＳｉＯ２に変換して酸化物ウォール２４を形成する。この時、埋込用凹部２３１は幅が１μｍ程度狭くなった埋込用凹部２５となり、スリット２３２は幅が約１μｍの空隙を有するスリット２３４となる。
【００６７】
次いで、図１５（ｃ）に示すように、通常の半導体プロセスでシリコンウェーハ２１に温度センサ、小電力無線回路、信号処理回路、昇圧回路、充放電回路などを含む半導体回路２６を形成する。
【００６８】
次いで、図１５（ｄ）に示すように、 エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に埋込用凹部２５に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を形成する。
【００６９】
次いで、図１６（ｅ）に示すように、Ｎ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を接続するＣｕからなる接続配線２９を形成するとともに、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域２２の外側に１．８ｍｍ×１．８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池３０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池３０は、ＬｉＣｏ２からなる正極３１、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質３２及びＬｉからなる負極３３を順にスパッタして形成する。なお、図示は省略するが、正極３１及び負極３３にはそれぞれＰｔからなる集電体を形成している。
【００７０】
次いで、図１６（ｆ）に示すように、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３４を形成する。次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体３５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体３６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体３７とする。
【００７１】
次いで、図１７（ｇ）に示すように、機械研磨法により裏面を研磨してシリコンウェーハ２１を３０μｍまで薄肉化してＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を裏面に露出させる。
【００７２】
次いで、図１７（ｈ）に示すように、裏面に露出したＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８をＣｕからなる接続配線３８により接続し、次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４０を形成する。
【００７３】
以降は、図示は省略するが、シリコンウェーハ２１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。このようにして作成した熱電発電無線温度センサは、表裏で１℃の温度差をつけると、約１２時間毎に温度データを無線送信することができる。
【００７４】
本発明の実施例１においては、補強層となる酸化物ウォール２４にスリット２３４を設けているので、補強層の熱抵抗がさらに大きくなり、熱電発電出力をより大きくすることができる。なお、実施例１においても、図８乃至図１２に示した構造を採用しても良い。
【実施例２】
【００７５】
次に、図１８乃至図２０を参照して、本発明の実施例２の熱電発電電子機器を説明するが、上記の参考例１における貫通ロッドの高さを高くしたものである以外は、基本的工程は上記の参考例１と同様である。図１８は、本発明の実施例２の熱電発電電子機器の説明図であり、図１８（ａ）は概念的平面図であり、図１８（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域２２を設け、この熱電変換素子形成領域２２を囲むように全固体Ｌｉイオン電池３０を設ける。
【００７６】
熱電変換素子形成領域２２には交互に二次元マトリクス状に配置された高さが約５０μｍのＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８と、それらを埋め込む酸化物ウォール２４が設けられ、酸化物ウォール２４には空隙となるスリット２３６が設けられている。スリット２３６の下部には酸化されなかったシリコンウェーハ２１の残部が残っている。また、Ｎ型熱電体２７とＰ型熱電体２８は上下の露出面において、接続配線２９と接続配線３８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。
【００７７】
熱電変換素子に表面側には伝熱体３６を介して放受熱体３７が設けられ、裏面側には裏面放受熱体４０が設けられている。なお、伝熱体３６と熱電変換素子との間には絶縁膜３４が設けられ、熱電変換素子と裏面放受熱体４０との間にも絶縁膜３９が設けられている。
【００７８】
次に、図１９及び図２０を参照して、本発明の実施例２の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図１９（ａ）に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域２２として、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、スリット２３を形成する。このスリット２３は、拡大図に示すように、幅１０μｍで深さ５０μｍの埋込用凹部２３１と熱酸化ＳｉＯ２形成のための幅２μｍで深さ５０μｍのスリット２３５からなる。但し、スリット２３５幅は狭いので、その深さは実効的には５０μｍに達しない。
【００７９】
次いで、図１９（ｂ）に示すように、１１００℃の高温ウエット雰囲気により熱酸化を行い、スリット２３が形成された熱電変換素子形成領域２２のＳｉを熱酸化ＳｉＯ２に変換する。この時、埋込用凹部２３１は幅が１μｍ程度狭くなった埋込用凹部２５となり、スリット２３２は幅が約１μｍの空隙を有するスリット２３６となるが、スリット２３６においては酸化の進行が遅いので、スリット２３６の下部に未酸化のシリコンウェーハ２１が残存する。
【００８０】
次いで、図２０（ｃ）に示すように、通常の半導体プロセスでシリコンウェーハ２１に温度センサ、小電力無線回路、信号処理回路、昇圧回路、充放電回路などを含む半導体回路２６を形成する。次いで、エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に埋込用凹部２５に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を形成する。
【００８１】
以降は参考例１と同様に、図２０（ｄ）に示すように、Ｎ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を接続するＣｕからなる接続配線２９を形成し、また、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域２２の外側に１．８ｍｍ×１．８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池３０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池３０は、ＬｉＣｏ２からなる正極３１、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質３２及びＬｉからなる負極３３を順にスパッタして形成する。なお、図示は省略するが、正極３１及び負極３３にはそれぞれＰｔからなる集電体を形成している。
【００８２】
次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３４を形成する。次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体３５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体３６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体３７とする。
【００８３】
次いで、機械研磨法により裏面を研磨してシリコンウェーハ２１を５０μｍまで薄肉化してＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８を裏面に露出させる。次いで、裏面に露出したＮ型熱電体２７及びＰ型熱電体２８をＣｕからなる接続配線３８により接続し、次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４０を形成する。
【００８４】
次いで、図示は省略するが、シリコンウェーハ２１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。
【００８５】
本発明の実施例２においては、熱電変換素子となるＮ型熱電体２７とＰ型熱電体２８のアスペクト比を大きくしているので、温度差を大きくすることができ、それによって、熱電発電出力をより大きくすることができる。なお、実施例２においても、図８乃至図１２に示した構造を採用しても良い。
【実施例３】
【００８６】
次に、図２１乃至図２５を参照して、本発明の実施例３の熱電発電電子機器を説明するが、上記の参考例１におけるスリットを基板の表裏両面から形成し、裏面研磨工程を不要にしたものである。図２１は、本発明の実施例３の熱電発電電子機器の説明図であり、図２１（ａ）は概念的平面図であり、図２１（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、シリコンウェーハ２１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域２２を設け、この熱電変換素子形成領域２２を囲むように全固体Ｌｉイオン電池３０を設ける。
【００８７】
熱電変換素子形成領域２２には交互に二次元マトリクス状に配置されたＮ型熱電体５５及びＰ型熱電体５６と、それらを埋め込む酸化物ウォール５３が設けられ、酸化物ウォール５３には表裏両面から空隙となるスリット５１５が設けられている。スリット５１５の中間領域には未酸化シリコン領域５４が残存している。また、Ｎ型熱電体２７とＰ型熱電体２８は上下の露出面において、接続配線２９と接続配線３８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。
【００８８】
熱電変換素子に表面側及び裏面側にはそれぞれ伝熱体３６，４２を介して放受熱体３７及び裏面放受熱体４３が設けられている。なお、伝熱体３６と熱電変換素子との間には絶縁膜３４が設けられ、熱電変換素子と伝熱体４２との間にも絶縁膜３９が設けられ、また、シリコンウェーハ２１の裏面にも断熱体４１が設けられている。
【００８９】
次に、図２２及び図２５を参照して、本発明の実施例３の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図２２（ａ）に示すように、厚さが１００μｍのシリコンウェーハ２１の表面側の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域２２として、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、スリット５１を形成する。このスリット５１は、拡大図に示すように、幅１０μｍで深さ５０μｍの埋込用凹部５１１と熱酸化ＳｉＯ２形成のための幅２μｍで深さ５０μｍのスリット５１２からなる。但し、スリット５１２幅は狭いので、その深さは実効的には５０μｍに達しない。
【００９０】
次いで、図２２(ｂ)に示すように、シリコンウェーハ２１を反転させて、シリコンウェーハ２１の裏面側の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域２２に、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、スリット５１を形成する。このスリット５１も、拡大図に示すように、幅１０μｍで深さ５０μｍの埋込用凹部５１１と熱酸化ＳｉＯ２形成のための幅２μｍで深さ５０μｍのスリット５１３からなる。この時、上下のスリット５１の位置を合わせることによって、埋込用凹部５１１は貫通して中央部が括れた鼓状の埋込用凹部５１４となる。一方、スリット５１２とスリット５１３とは貫通しない。
【００９１】
次いで、図２３（ｃ）に示すように、１１００℃の高温ウエット雰囲気により熱酸化を行い、スリット５１が形成された熱電変換素子形成領域２２のＳｉを熱酸化ＳｉＯ２に変換して酸化物ウォール５３を形成する。この時、埋込用凹部５１４は幅が１μｍ程度狭くなった埋込用凹部５２となり、スリット５１２，５１３は幅が約１μｍの空隙を有するスリット５１５となるが、スリット５１２，５１３においては酸化の進行が遅いので、スリット５１５の中間部に未酸化シリコン領域５４が残存する。
【００９２】
次いで、図２３（ｄ）に示すように、通常の半導体プロセスでシリコンウェーハ２１に温度センサ、小電力無線回路、信号処理回路、昇圧回路、充放電回路などを含む半導体回路２６を形成する。
【００９３】
次いで、図２４(ｅ)に示すように、エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に埋込用凹部５２に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体５５及びＰ型熱電体５６を形成する。
【００９４】
次いで、図２４（ｆ）に示すように、Ｎ型熱電体５５及びＰ型熱電体５６を接続するＣｕからなる接続配線２９を形成し、また、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域２２の外側に１．８ｍｍ×１．８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池３０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池３０は、ＬｉＣｏ２からなる正極３１、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質３２及びＬｉからなる負極３３を順にスパッタして形成する。なお、図示は省略するが、正極３１及び負極３３にはそれぞれＰｔからなる集電体を形成している。
【００９５】
次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３４を形成し、次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域２２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体３５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体３６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体３７とする。
【００９６】
次いで、図２５(ｇ)に示すように、熱電素子形成領域２２を露出するようにシリコンウェーハ２１の裏面をエッチングし凹部を形成する。次いで、裏面に露出したＮ型熱電体５５及びＰ型熱電体５６をＣｕからなる接続配線３８により接続し、次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜３９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋めるように伝熱体４２を形成したのち、裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体４３を形成する。
【００９７】
以降は図示は省略するが、シリコンウェーハ２１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。
【００９８】
本発明の実施例３においては、スリット５１を表裏両面から形成して貫通ロッドの高さを２倍にしているので、熱電変換素子となるＮ型熱電体２７とＰ型熱電体２８のアスペクト比がさらに大きくなり、熱電発電出力をより大きくすることができる。また、貫通ロッドの形状が鼓状であるのでＮ型熱電体５５及びＰ型熱電体５６が抜け落ちることがない。なお、実施例３においても図９或いは図１０に示した構造を採用しても良い。
【実施例４】
【００９９】
次に、図３１乃至図３４を参照して本発明の実施例４の熱電発電電子機器を説明するが、その前に図２６乃至図３０を参照して本発明の前提となる参考例７を説明する。この参考例７は補強層を堆積絶縁膜で形成したものである。図２６は、本発明の前提となる参考例７の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図であり、図２６（ａ）は概念的平面図であり、図２６（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、半導体回路６８を形成したシリコンウェーハ６１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域６２を設ける。
【０１００】
この熱電変換素子形成領域６２には、平面形状が矩形の各辺が膨張して湾曲した形状のＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を交互に二次元マトリクス状に配置し、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２からなる絶縁性断熱層６７で埋め込む。また、Ｎ型熱電体６４とＰ型熱電体６５は上下の露出面において、接続配線６９と接続配線７８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。
【０１０１】
次に、図２７及び図３０を参照して、本発明の前提となる参考例７の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図２７（ａ）に示すように、温度センサ、信号処理回路、無線回路、電源回路等の半導体回路（ここでは図示は省略）を形成したシリコンウェーハ６１の表面側の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域６２とする。この熱電変換素子形成領域６２にＳｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、幅が２０μｍで深さが１００μｍの凹部６３を３０μｍのピッチで二次元マトリクス状に形成する。
【０１０２】
次いで、図２７(ｂ)に示すように、エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に凹部６３に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を形成する。
【０１０３】
次いで、図２８（ｃ）に示すように、熱電変換素子形成領域６２以外の領域を覆うレジストマスク（図示は省略）を設けて、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、露出するシリコン層をエッチング除去して、Ｎ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を完全に露出させる。
【０１０４】
次いで、図２８(ｄ)に示すように、レジストマスクを残存させた状態で除去部６６にＣＶＤ法によりＴＥＯＳ−ＳｉＯ２をＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を完全に埋め込むように形成して絶縁性断熱層６７とする。
【０１０５】
次いで、図２９(ｅ)に示すように、Ｎ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を接続するＣｕからなる接続配線６９を形成し、また、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域６２の外側に１．８ｍｍ×１．８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池７０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池７０は、ＬｉＣｏ２からなる正極７１、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質７２及びＬｉからなる負極７３を順にスパッタして形成する。なお、図示は省略するが、正極７１及び負極７３にそれぞれ接続するＰｔからなる集電体を形成している。
【０１０６】
次いで、図２９(ｆ)に示すように、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜７４を形成し、次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域６２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体７５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体７６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体７７とする。
【０１０７】
次いで、図３０（ｇ）に示すように、機械研磨法により裏面を研磨してシリコンウェーハ６１を１００μｍまで薄肉化してＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を裏面に露出させる。
【０１０８】
次いで、図３０（ｈ）に示すように、裏面に露出したＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５をＣｕからなる接続配線７８により接続し、次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜７９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体８０を形成する。
【０１０９】
以降は、図示は省略するが、シリコンウェーハ６１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。
【０１１０】
本発明の前提となる参考例７においては、補強層を熱酸化ＳｉＯ２ではなくＣＶＤ−ＳｉＯ２で形成しているので、埋込用凹部が熱酸化により変形することがなく、精度の高い形状の貫通ロッドを形成することができる。また、この場合には、ウェーハはシリコンウェーハである必要はなく、ＧａＡｓ等の化合物半導体ウェーハを用いることもできる。なお、この参考例７においても、図８乃至図１２に示した構造を採用しても良い。
【０１１１】
次に、以上を前提として図３１乃至図３４を参照して、本発明の実施例４の熱電発電電子機器を説明するが、補強層を堆積絶縁膜で形成するとともに非スリット状の内部空隙を設けたものである。図３１は、本発明の実施例４の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図であり、図３１（ａ）は概念的平面図であり、図３１（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、半導体回路６８を形成したシリコンウェーハ６１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域６２を設ける。
【０１１２】
この熱電変換素子形成領域６２には、平面形状が矩形の各辺が膨張して湾曲した形状のＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を交互に二次元マトリクス状に配置し、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２からなる絶縁性断熱層６７で埋め込む。この時、マトリクス配置の対角線上で隣接するＮ型熱電体６４とＰ型熱電体６５との間に内部空隙８２を設ける。また、シリコンウェーハ６１との境界近傍にサイズの大きな周辺空隙８３を形成する。また、Ｎ型熱電体６４とＰ型熱電体６５は上下の露出面において、接続配線６９と接続配線７８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。
【０１１３】
次に、図３２及び図３４を参照して、本発明の実施例４の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図３２（ａ）に示すように、上記の参考例７と同様に、温度センサ、信号処理回路、無線回路、電源回路等の半導体回路（ここでは図示は省略）を形成したシリコンウェーハ６１の表面側の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域６２とする。この熱電変換素子形成領域６２にＳｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、幅が２０μｍで深さが１００μｍの凹部６３を３０μｍのピッチで二次元マトリクス状に形成する。
【０１１４】
次いで、図３２(ｂ)に示すように、エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に凹部６３に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を形成する。
【０１１５】
次いで、図３３（ｃ）に示すように、熱電変換素子形成領域６２以外の領域を覆うレジストマスク（図示は省略）を設けて、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、露出するシリコン層をエッチング除去して、Ｎ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を完全に露出させる。この時、熱電変換素子形成領域６２の周辺部には空隙形成領域８１が残存するようにエッチングする。
【０１１６】
次いで、図３３(ｄ)に示すように、レジストマスクを残存させた状態で除去部６６にＣＶＤ法によりＴＥＯＳ−ＳｉＯ２をＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を完全に埋め込むように形成して絶縁性断熱層６７とする。この時、マトリクス配置の対角線上で隣接するＮ型熱電体６４とＰ型熱電体６５との間に内部空隙８２が形成されるように成膜時間を調節する。
【０１１７】
次いで、図３４（ｅ）に示すように、レジストパターン（図示は省略）をマスクとして、空隙形成領域８１に残存するシリコン層を選択的にエッチング除去してサイズの大きな周辺空隙８３を形成する。
【０１１８】
以降は、図３４(ｆ)に示すように、Ｎ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を接続するＣｕからなる接続配線６９を形成し、また、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域６２の外側に１．８ｍｍ×１．８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池７０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池７０は、ＬｉＣｏ２からなる正極、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質及びＬｉからなる負極を順にスパッタして形成する。
【０１１９】
次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜７４を形成し、次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域６２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体７５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体７６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体７７とする。
【０１２０】
次いで、機械研磨法により裏面を研磨してシリコンウェーハ６１を１００μｍまで薄肉化してＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を裏面に露出させる。次いで、裏面に露出したＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５をＣｕからなる接続配線７８により接続し、次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜７９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体８０を形成する。
【０１２１】
以降は、図示は省略するが、シリコンウェーハ６１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。
【０１２２】
本発明の実施例４においては、絶縁性断熱層の内部に内部空隙を設けるとともに、周辺部にサイズの大きな周辺空隙を設けているので、絶縁性断熱層を含む補強層の熱抵抗をより大きくすることができる。このようにして作成した熱電発電無線温度センサは、表裏で１℃の温度差をつけると、約６時間毎に温度データを無線送信することができる。
【０１２３】
また、この場合も、ウェーハはシリコンウェーハである必要はなく、ＧａＡｓ等の化合物半導体ウェーハを用いることもできる。なお、この実施例４においても、図８乃至図１２に示した構造を採用しても良い。
【実施例５】
【０１２４】
次に、図３５乃至図３８を参照して、本発明の実施例５の熱電発電電子機器を説明するが、Ｎ型熱電体及びＰ型熱電体の平面形状を変えるとともに、基板の周辺部の厚さを厚くした以外は、上記の実施例４と同様である。図３５は、本発明の実施例５の熱電発電電子機器のチップ段階の説明図であり、図３５（ａ）は概念的平面図であり、図３５（ｂ）は概念的断面図である。図に示すように、半導体回路６８を形成したシリコンウェーハ６１の中央部に１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形成領域６２を設ける。
【０１２５】
この熱電変換素子形成領域６２には、平面形状が角が丸くなった矩形のＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５をその対角線方向が二次元マトリクスの列方向及び行方向になるように交互に配置し、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２からなる絶縁性断熱層６７で埋め込む。
【０１２６】
この時、マトリクス配置の対角線上で隣接するＮ型熱電体６４とＰ型熱電体６５との間に内部空隙８２を設ける。また、シリコンウェーハ６１との境界近傍にサイズの大きな周辺空隙８３を形成する。また、Ｎ型熱電体６４とＰ型熱電体６５は上下の露出面において、接続配線６９と接続配線７８により直列接続されて熱電変換素子を形成している。
【０１２７】
次に、図３６及び図３８を参照して、本発明の実施例５の熱電発電電子機器の製造工程を説明する。まず、図３６（ａ）に示すように、温度センサ、信号処理回路、無線回路、電源回路等の半導体回路（ここでは図示は省略）を形成したシリコンウェーハ６１の表面側の中央部の１ｍｍ×１ｍｍの領域を熱電変換素子形成領域６２とする。この熱電変換素子形成領域６２にＳｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、幅が２０μｍで深さが１００μｍの矩形状の凹部８４を４５°回転させた状態で３５μｍのピッチで二次元マトリクス状に形成する。
【０１２８】
次いで、図３６(ｂ)に示すように、エアロゾルデポジション法により、メタルマスクを用いて、Ｐ型熱電変換材料（Ｂｉ０.３Ｓｂ１．７Ｔｅ３）及びＮ型熱電変換材料（Ｂｉ２Ｔｅ３）の粒子を交互に凹部８４に埋め込む。次いで、４５０℃でアニールしてロッド状のＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を形成する。
【０１２９】
次いで、図３７（ｃ）に示すように、熱電変換素子形成領域６２以外の領域を覆うレジストマスク（図示は省略）を設けて、Ｓｉ  ｄｅｅｐ  ＲＩＥ法により、露出するシリコン層をエッチング除去して、Ｎ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を完全に露出させる。この時、熱電変換素子形成領域６２の周辺部には空隙形成領域８１が残存するようにエッチングする。
【０１３０】
次いで、図３７(ｄ)に示すように、レジストマスクを残存させた状態で除去部６６にＣＶＤ法によりＴＥＯＳ−ＳｉＯ２をＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を完全に埋め込むように形成して絶縁性断熱層６７とする。この時、マトリクス配置の対角線上で隣接するＮ型熱電体６４とＰ型熱電体６５との間に内部空隙８２が形成されるように成膜時間を調節する。
【０１３１】
次いで、図３８（ｅ）に示すように、レジストパターン（図示は省略）をマスクとして、空隙形成領域８１に残存するシリコン層を選択的にエッチング除去してサイズの大きな周辺空隙８３を形成する。
【０１３２】
以降は、図３８(ｆ)に示すように、Ｎ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を接続するＣｕからなる接続配線６９を形成し、また、１ｍｍ×１ｍｍの熱電変換素子形領域６２の外側に１．８ｍｍ×１.８ｍｍの大きさの全固体Ｌｉイオン電池７０を形成する。この全固体Ｌｉイオン電池７０は、ＬｉＣｏ２からなる正極、ＬｉＰＯＮからなる固体電解質及びＬｉからなる負極を順にスパッタして形成する。
【０１３３】
次いで、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜７４を形成し、次いで、発泡ポリオレフィン系断熱樹脂を約０．５ｍｍの厚さにコーティングしたのち、レーザー穴あけにより熱電変換素子形成領域６２の大部分を露出する凹部を設け、残部を断熱体７５とする。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体７６を形成するとともに、ほぼ全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して放受熱体７７とする。
【０１３４】
次いで、プラズマエッチングにより熱電変換素子形成領域６２に対応する領域を選択的にエッチングしてＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５を裏面に露出させる。次いで、裏面に露出したＮ型熱電体６４及びＰ型熱電体６５をＣｕからなる接続配線７８により接続したのち、スパッタ法によりアルミナからなる絶縁膜７９を形成する。次いで、無電解Ｃｕメッキ法により凹部を埋め込む伝熱体８５を形成するとともに、裏面全面を覆うＣｕメッキ膜を形成し、その表面にスパッタ法によりＴｉ薄膜を形成して裏面放受熱体８６を形成する。
【０１３５】
以降は、図示は省略するが、シリコンウェーハ６１を２ｍｍ×２ｍｍのサイズに個別切断したのち、シリコーン系生体親和性樹脂をコーティングすることにより、生体埋め込み用熱電発電無線温度センサとなる熱電発電電子機器が完成する。
【０１３６】
本発明の実施例５においては、絶縁性断熱層の内部に内部空隙を設けるとともに、周辺部にサイズの大きな周辺空隙を設けているので、絶縁性断熱層を含む補強層の熱抵抗をより大きくすることができる。このようにして作成した熱電発電無線温度センサは、表裏で１℃の温度差をつけると、約６時間毎に温度データを無線送信することができる。なお、この実施例５においては、シリコン基板の周辺部の厚さを厚くしているので、半導体回路が熱源から受ける影響を低減することができる。
【０１３７】
また、この場合も、ウェーハはシリコンウェーハである必要はなく、ＧａＡｓ等の化合物半導体ウェーハを用いることもできる。なお、この実施例５においても、図８乃至図１２に示した構造を採用しても良い。
【０１３８】
以上、各実施例を説明してきたが、熱電変換素子領域を設ける位置や形状は任意であり、また、貫通ロッドの平面形状、そのサイズ及び高さも任意であり、使用目的に応じて貫通ロッドの平面形状、そのサイズ及び高さ或いはピッチを適宜決定すれば良い。
【国際調査報告】
2014064755.tif 000041
2014064755.tif 000042
2014064755.tif 000043
2014064755.tif 000044