[發明專利]硅集成的平面外熱通量熱電發電機

有效

• 申請號: 201580051207.4
• 申請日: 2015-09-18
• 公開（公告）號: CN106716640B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 達尼洛·馬斯科洛;安東涅塔·布歐希奧羅;朱塞佩·拉泰沙;格奧爾格·普克爾;米赫爾·古林揚;西蒙尼·狄·馬爾科
• 申請（專利權）人: 德爾塔蒂研究財團
• 主分類號: H01L27/16
• 分類號: H01L27/16;H01L35/32
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋融冰

增強的電場利用在基板晶片(1)上的平面外熱通量構造的集成熱電發電機(iTEG)實現，其中基板晶片(1)具有連接多晶半導體片段的限定薄膜線的交替p?摻雜和n?摻雜的片段(4，5)的并置端的山頂接頭金屬觸點(7)和谷底接頭金屬觸點(6)，其在具有比所述熱電活性多晶半導體的熱導率低的熱導率的材料的山丘(3)的傾斜相對側翼上延伸，通過使山丘(3)當中的谷空間(V)保持為空的并且由平面不導電覆蓋物(8)限定在頂部，具有限定在耦合表面上的金屬鍵合焊盤(10)，適于與相應的山頂接頭金屬觸點(7)鍵合。接頭金屬觸點(6，7)具有低縱橫比的橫截面輪廓，其中兩個臂或翼與片段的并置端部分重疊。優選地，內部空隙在包裝iTEG時被抽空。

技術領域

本公開總體上涉及固態熱電器件，具體地涉及適于利用平面處理技術和異質或混合3D集成的相關技術制造的熱電發電機(TEG)。

背景技術

熱電發電機(TEG)除了由環保材料制成以外，作為具有優異的堅固性、可靠性和幾乎無限的服務壽命的低焓廢熱利用器件而被認真研究。

隨著越來越流行的電子器件的功耗不斷地最小化，TEG開始被認為是結合或者甚至代替電池或諸如超級電容器的其它能量存儲器件的補充電源。

有越來越多數量的出版物涉及薄膜技術TEG，其利用在微電子和微機電系統(MEMS)中開發的良好建立的處理技術，諸如平面處理、微加工植入和后植入處理、倒裝芯片(flip-chip)和鍵合技術等等。

由加利福尼亞大學的Israel Boniche于2010年的博士論文“Silicon-Micromachined Thermoelectric Generators for Power Generation from hot gasstreams”以及由巴塞羅那自治大學的Diana Davila Pineda于2011年的博士論文“Monolithic integration of VLS silicon nanowires into planar thermoelectricgenerators”提供了用于固態熱泵和發電機的熱電器件領域中的最先進實踐的廣泛介紹性綜述。

該綜述還包括用硅相容的微米和納米技術制造的兩個TEG族：在第一族的器件中，熱流是平行的，而在另一族中，熱流垂直于基板。這些集成TEG的體系架構通常包括具有n-p摻雜管腳(leg)的若干基本單元，其以基本單元被熱并聯且電串聯的方式進行布置。

通常，其中熱流平行于基板的集成TEG器件可以具有沉積在非常高的熱阻材料或膜上、懸浮在基板上方幾百微米的熱電活性材料的導電管腳，或者活性材料本身的管腳是不需要支撐物的[無膜]。

其它相關例子在以下中報告：

■Huesgen,T.；Wois,P.；Kockmann,N.Design and fabrication of MEMSthermoelectric generators with high temperature efficiency.Sens.Actuators A2008,145–146,423–429。

■Xie,J.；Lee,C.；Feng,H.Design,fabrication and characterization ofCMOS MEMS-based thermoelectric power generators.J.Micromech.Syst.2010,19,317–324。

■Wang,Z.；Leonov,V.；Fiorini,P.；van Hoof,C.Realization of a wearableminiaturized thermoelectric generator for human bodyapplications.Sens.Actuators A 2009,156,95–102。