[发明专利]三维热电能量收集器及其制作方法

权利要求书

1.一种三维热电能量收集器的制作方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

1)提供一硅衬底，刻蚀所述硅衬底的上表面以形成多个间隔排列的凹槽，藉由各该凹槽及凹槽之间的欲制备硅柱的区域组成热电堆区域；

2)在所述凹槽的表面形成绝缘层，然后在各该凹槽内填充热电材料形成多个热电柱，以使所述热电柱及相邻的欲制备硅柱的区域中的硅组成准热电偶对；

3)制作上金属布线以连接同一准热电偶对中的热电柱及欲制备硅柱的区域中的硅，然后在所述硅衬底上表面制作上保护层；

4)提供上支撑衬底，并将该上支撑衬底与所述上保护层进行键合；

5)减薄所述硅衬底直至露出所述准热电偶对的下表面；

6)制作下金属布线以连接相邻两准热电偶对中的热电柱及欲制备硅柱的区域中的硅，然后在所述硅衬底下表面制作下保护层；

7)刻蚀所述硅衬底以在所述热电堆区域的外围形成环形沟槽，以隔离所述欲制备硅柱的区域中的硅及硅衬底，以形成多个硅柱，藉由所述热电柱及其相邻的硅柱组成热电偶对；

8)提供下支撑衬底，并将该下支撑衬底与所述下保护层进行键合以完成三维热电能量收集器的制作。

2.根据权利要求1所述的三维热电能量收集器的制作方法，其特征在于：所述热电柱及硅柱为长方柱状结构或圆柱状结构。

3.根据权利要求1所述的三维热电能量收集器的制作方法，其特征在于：所述步骤7)还包括在所述环形沟槽内填充绝缘绝热材料的步骤。

4.根据权利要求1所述的三维热电能量收集器的制作方法，其特征在于：所述步骤4)的键合工艺为圆片级气密键合，步骤8)的键合工艺为圆片级真空密封键合。

5.根据权利要求1所述的三维热电能量收集器的制作方法，其特征在于：所述上支撑衬底及下支撑衬底均包含有CMOS电路结构，且在所述上、下保护层刻蚀出接线孔，藉由所述接线孔连接所述CMOS电路及所述上、下金属布线。

6.根据权利要求1所述的三维热电能量收集器的制作方法，其特征在于：所述热电柱的材料为BiTe系材料、多晶硅材料及金属Cu、Ni、Au，所述硅衬底为低阻硅片。

7.一种三维热电能量收集器，其特征在于，至少包括：

热电堆，包括：

多个热电偶对，各该热电偶对由第一热电柱及第二热电柱组成；

绝缘层，结合于所述第一热电柱及第二热电柱之间、及各该热电偶对之间；

上金属布线，连接于同一热电偶对中的第一热电柱及第二热电柱的上表面；

下金属布线，连接于相邻两热电偶对中的第一热电柱及第二热电柱的下表面；

保护层，包括：

上保护层，结合于所述热电堆的上表面；

下保护层，结合于所述热电堆的下表面；

支撑衬底，包括：

上支撑衬底，结合于所述热上保护层；

下支撑衬底，结合于所述下保护层。

8.根据权利要求7所述的三维热电能量收集器，其特征在于：所述第一热电柱及第二热电柱藉由所述绝缘层紧密排列。

9.根据权利要求7所述的三维热电能量收集器，其特征在于：所述第一热电柱及第二热电柱为长方柱状结构或圆柱状结构。

10.根据权利要求7所述的三维热电能量收集器，其特征在于：所述三维热电能量收集器还包括结合于所述热电堆四周侧的绝缘绝热层。

11.根据权利要求7所述的三维热电能量收集器，其特征在于：所述上支撑衬底及下支撑衬底均包含有CMOS电路结构，且所述上、下保护层均具有接线孔，所述COMS电路结构藉由所述接线孔与所述热电堆连接。

12.根据权利要求7所述的三维热电能量收集器，其特征在于：所述第一热电柱的材料为BiTe系材料、多晶硅材料及金属Cu、Ni、Au，所述第二热电柱的材料为低阻硅材料。