[發明專利]三維熱電能量收集器及其制作方法

有效

• 申請號: 201210048653.8
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN103296190A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 徐德輝;熊斌;王躍林
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L35/14
• 分類號: H01L35/14;H01L35/32;H01L27/16;H01L35/34
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種三維熱電能量收集器的制作方法，其特征在于，至少包括以下步驟：

1)提供一硅襯底，刻蝕所述硅襯底的上表面以形成多個間隔排列的凹槽，藉由各該凹槽及凹槽之間的欲制備硅柱的區域組成熱電堆區域；

2)在所述凹槽的表面形成絕緣層，然后在各該凹槽內填充熱電材料形成多個熱電柱，以使所述熱電柱及相鄰的欲制備硅柱的區域中的硅組成準熱電偶對；

3)制作上金屬布線以連接同一準熱電偶對中的熱電柱及欲制備硅柱的區域中的硅，然后在所述硅襯底上表面制作上保護層；

4)提供上支撐襯底，并將該上支撐襯底與所述上保護層進行鍵合；

5)減薄所述硅襯底直至露出所述準熱電偶對的下表面；

6)制作下金屬布線以連接相鄰兩準熱電偶對中的熱電柱及欲制備硅柱的區域中的硅，然后在所述硅襯底下表面制作下保護層；

7)刻蝕所述硅襯底以在所述熱電堆區域的外圍形成環形溝槽，以隔離所述欲制備硅柱的區域中的硅及硅襯底，以形成多個硅柱，藉由所述熱電柱及其相鄰的硅柱組成熱電偶對；

8)提供下支撐襯底，并將該下支撐襯底與所述下保護層進行鍵合以完成三維熱電能量收集器的制作。

2.根據權利要求1所述的三維熱電能量收集器的制作方法，其特征在于：所述熱電柱及硅柱為長方柱狀結構或圓柱狀結構。

3.根據權利要求1所述的三維熱電能量收集器的制作方法，其特征在于：所述步驟7)還包括在所述環形溝槽內填充絕緣絕熱材料的步驟。

4.根據權利要求1所述的三維熱電能量收集器的制作方法，其特征在于：所述步驟4)的鍵合工藝為圓片級氣密鍵合，步驟8)的鍵合工藝為圓片級真空密封鍵合。

5.根據權利要求1所述的三維熱電能量收集器的制作方法，其特征在于：所述上支撐襯底及下支撐襯底均包含有CMOS電路結構，且在所述上、下保護層刻蝕出接線孔，藉由所述接線孔連接所述CMOS電路及所述上、下金屬布線。

6.根據權利要求1所述的三維熱電能量收集器的制作方法，其特征在于：所述熱電柱的材料為BiTe系材料、多晶硅材料及金屬Cu、Ni、Au，所述硅襯底為低阻硅片。

7.一種三維熱電能量收集器，其特征在于，至少包括：

熱電堆，包括：

多個熱電偶對，各該熱電偶對由第一熱電柱及第二熱電柱組成；

絕緣層，結合于所述第一熱電柱及第二熱電柱之間、及各該熱電偶對之間；

上金屬布線，連接于同一熱電偶對中的第一熱電柱及第二熱電柱的上表面；

下金屬布線，連接于相鄰兩熱電偶對中的第一熱電柱及第二熱電柱的下表面；

保護層，包括：

上保護層，結合于所述熱電堆的上表面；

下保護層，結合于所述熱電堆的下表面；

支撐襯底，包括：

上支撐襯底，結合于所述熱上保護層；

下支撐襯底，結合于所述下保護層。

8.根據權利要求7所述的三維熱電能量收集器，其特征在于：所述第一熱電柱及第二熱電柱藉由所述絕緣層緊密排列。

9.根據權利要求7所述的三維熱電能量收集器，其特征在于：所述第一熱電柱及第二熱電柱為長方柱狀結構或圓柱狀結構。

10.根據權利要求7所述的三維熱電能量收集器，其特征在于：所述三維熱電能量收集器還包括結合于所述熱電堆四周側的絕緣絕熱層。

11.根據權利要求7所述的三維熱電能量收集器，其特征在于：所述上支撐襯底及下支撐襯底均包含有CMOS電路結構，且所述上、下保護層均具有接線孔，所述COMS電路結構藉由所述接線孔與所述熱電堆連接。

12.根據權利要求7所述的三維熱電能量收集器，其特征在于：所述第一熱電柱的材料為BiTe系材料、多晶硅材料及金屬Cu、Ni、Au，所述第二熱電柱的材料為低阻硅材料。