[发明专利]面向物联网的硅基具有热电转换功能的BJT器件

说明书

本发明公开了一种面向物联网的硅基具有热电转换功能的BJT器件，所述三个BJT电极即基极、发射极、集电极周围的二氧化硅层表面均排布有热电偶；所述热电偶包括金属Al型热电臂、多晶硅N型热电臂和连接线金属铝，所述金属Al型热电臂分别绕三个BJT电极分布，所述多晶硅N型热电臂分别绕三个BJT电极分布，同一个BJT电极周围的金属Al型热电臂和多晶硅N型热电臂交替设置，且同一个BJT电极周围的金属Al型热电臂和多晶硅N型热电臂通过连接线金属铝串联起来，同时同一个BJT电极留出两个热电偶电极；三个BJT电极之间留出的热电偶电极通过连接线金属铝串联起来，且留下两个留出的热电偶电极作为塞贝克电压的输出极。

技术领域

本发明涉及一种面向物联网的硅基具有热电转换功能的BJT(双极结型晶体管)器件，属于微电子机械系统(MEMS)的技术领域。

背景技术

多年来，随着半导体工艺的发展，器件的特征尺寸不断缩小，器件的集成密度不断上升，功耗所引起的能源消耗和高集成度的散热等问题日益凸显。高功耗带来芯片温度的上升，这一方面影响了电路的性能，另一方面也导致了电路可靠性的下降，进而缩短了器件的使用寿命。此外随着物联网的发展，低功耗设备得到较大的发展与普及，在半导体器件的设计中也在着重考虑能源消耗与散热问题。

随着半导体技术的迅速发展，许多优异的半导体材料的出现，半导体温差发电已经引起了广泛的关注。温差发电技术利用材料的塞贝克效应，可将热能直接转换成电能，具有结构紧凑、无磨损、无泄漏、清洁、无噪声、寿命长、可靠性高等一系列优点。温差发电系统较为简单，只要发电模块两端有温差就可持续不断电力输出。其中，温差发电系统要解决的一个主要问题是如何为热端供热。

本发明即是一种具有热电转换功能的BJT器件，一方面实现了温差发电的热源供给，另一方面将BJT器件的废热利用，实现热电能量转换，这是一种应用在物联网通讯中的BJT器件。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种面向物联网的硅基具有热电转换功能的BJT器件，根据Seebeck效应，设计热电偶，实现热电能量转换，通过检测塞贝克电压大小来检测热耗散功率的大小。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种面向物联网的硅基具有热电转换功能的BJT器件，包括衬底、N+隐埋层、P+型隔离区、BJT基区、BJT发射区、三个BJT电极、BJT集电区、二氧化硅层，所述三个BJT电极分别为基极、发射极、集电极，其中：所述二氧化硅层、BJT集电区、衬底由上到下依次设置，而所述P+型隔离区设置于所述BJT集电区的外侧，且所述P+型隔离区的底部与所述衬底相连接，所述P+型隔离区的顶部与所述二氧化硅层相连接；所述N+隐埋层设置于所述衬底和BJT集电区的交接处，且所述N+隐埋层底部与衬底连接，而顶部与BJT集电区连接；所述BJT基区设置于BJT集电区内，且所述BJT基区位于BJT集电区上相邻二氧化硅层的一面，而所述BJT发射区设置于BJT基区内，且所述BJT发射区位于BJT基区上相邻二氧化硅层的一面；所述发射极穿过二氧化硅层与所述BJT发射区相连接；所述BJT集电区上设置有BJT集电区重掺杂区，且所述BJT集电区重掺杂区位于BJT集电区上相邻二氧化硅层的一面，所述集电极穿过所述二氧化硅层与BJT集电区重掺杂区相连接；所述基极穿过二氧化硅层与BJT集电区相连接；所述三个BJT电极周围的二氧化硅层表面均排布有热电偶组；

进一步地：所述热电偶组包括金属Al型热电臂、多晶硅N型热电臂和连接线金属铝，所述金属Al型热电臂分别绕三个BJT电极分布，所述多晶硅N型热电臂分别绕三个BJT电极分布，同一个BJT电极周围的金属Al型热电臂和多晶硅N型热电臂交替设置，且同一个BJT电极周围的金属Al型热电臂和多晶硅N型热电臂通过连接线金属铝串联起来，同时同一个BJT电极留出两个热电偶电极，其中，同一个BJT电极周围相邻的金属Al型热电臂和多晶硅N型热电臂通过连接线金属铝连接构成一个热电偶；三个BJT电极之间留出的热电偶电极通过连接线金属铝串联起来，且留下两个留出的热电偶电极作为塞贝克电压的输出极。