[發明專利]一種集成熱電發電機

有效

• 申請號: 201580052847.7
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN107078202B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 達尼洛·馬斯科洛;朱塞佩·拉泰沙;西蒙尼·狄·馬爾科;馬爾科·朱斯蒂
• 申請（專利權）人: 德爾塔蒂研究財團
• 主分類號: H01L35/30
• 分類號: H01L35/30;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

在3D集成熱電發電機(iTEG)的基板晶片上的集成Z?器件結構的晶方可以三維異質集成模式、在沒有或具有中介層晶片晶方的情況下進行堆疊，從而在它們之間進行相干熱耦合。與谷底金屬接頭觸點幾何投影對應的穿過集成Z?器件結構晶方的基板的半導體晶體厚度的穿通硅通孔(TSV)洞，以及與耦合Z?器件結構的山頂金屬接頭觸點幾何投影對應的穿過中介層晶方的半導體晶體厚度的穿通硅通孔(TSV)洞具有銅或其它良好的熱導體填充物，形成穿過堆疊的Z?器件結構的低熱阻熱傳導路徑。熱電生成的電流從在平面外熱通量構造中操作的多層iTEG中的每個集成Z?器件進行收集。

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，還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地研究。

隨著越來越流行的電子器件的功耗不斷地被最小化，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。

由佛羅里達大學的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)的多個單位單元，其以單位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]。

1.其它相關例子在以下中報告：

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

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

4.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。