[发明专利]一种集成热电发电机

权利要求书

1.一种在Z-器件结构的基板晶片(1)上的平面外热通量构造的集成热电发电机，其具有连接多晶半导体的限定薄膜线的交替p-掺杂和n-掺杂的片段(4，5)的并置端的山顶接头金属触点(7)和谷底接头金属触点(6)，所述Z-器件结构的片段(4，5)具有Z形轮廓的特征，在具有比所述多晶半导体的热导率低的热导率的材料的山丘(3)的倾斜相对侧翼上延伸，用于将在与平面发电机正交的方向上流动的热的一部分转化为电，其特征在于，

绝热材料的所述山丘中的所有谷都是由覆盖晶片(8，1')限定的空隙空间(V)，所述覆盖晶片(8，1')至少在其耦合表面上具有介电膜(9，2')和其上限定的键合金属焊盘(10)或基板晶片(1)的Z-器件结构的镜状结构几何形状的Z-器件结构，其适于根据倒装芯片对准键合技术与所述基板晶片(1)的所述Z-器件结构的山顶金属触点(7)键合；

所述基板晶片(1)和所述覆盖晶片(8，1')具有与所述金属触点(6，6'，7，7')或键合金属焊盘(10)几何投影对应的穿过晶片的半导体晶体的厚度的规则间隔通孔洞(11，12)阵列；

在与所述谷底金属触点(6)几何投影对应的基板晶片的通孔洞(11)中和在与键合金属焊盘(10)或谷底金属触点(6')几何投影对应的覆盖晶片(8，1')的通孔洞(12)中的导热金属填充物(13)。

2.如权利要求1所述的集成热电发电机，其中所述覆盖晶片(1')具有与基板晶片(1)相同的镜状结构几何形状，当将两个晶片倒装芯片对准键合在一起时，山顶触点(7')适于与基板晶片的相应山顶金属触点(7)电连接。

3.如权利要求2所述的集成热电发电机，其特征在于，其还包括虚设中介层晶片(I)，其具有在两个表面之上的介电膜(2i)和在介电膜(2i)上限定的与金属填充的通孔洞(13)对应的键合金属焊盘(10)，由此，在键合时，相应山顶金属触点(7，7')与中介层的相应键合金属焊盘(10)永久地键合。

4.如权利要求3所述的集成热电发电机，还包括一个或多个中介层晶片(I1，I2)，其具有介电膜(2i)和在其上限定的与在一个表面上的金属填充通孔洞对应的键合金属焊盘(10)，以及在另一个表面上限定的基板晶片(1)的Z-器件结构的相同镜状结构几何形状的Z-器件结构，它们在所述虚设中介层晶片(I)和倒置顶部覆盖晶片(1')之前堆叠在所述基板晶片上，使得所有堆叠晶片(1，I1，I2，I3，1')的山顶触点(7，7')与和金属填充通孔洞(13)对应的相应键合金属焊盘(10)键合。

5.如前述权利要求中任一项所述的集成热电发电机，其中耦合晶方之间的侧间隙被封闭以便永久密封所述空隙空间(V)。

6.如权利要求5所述的集成热电发电机，其中所述空隙空间(V)处于真空下。

7.如权利要求1所述的集成热电发电机，其中所述晶片是薄化或超薄化硅晶体晶片。

8.如权利要求1所述的热电发电机，其中所述基板晶片(1)和所述覆盖晶片(8，1')使用属于以下组的技术对准键合：热压缩金属与金属键合、等离子体键合、苯并环丁烯键合、聚酰亚胺键合、金属间化合物键合、固液相互扩散(SLID)键合、共晶键合、铜与氧化物键合、金属与金属氧化物键合、阳极键合或微凸块堆叠。

9.如权利要求1所述的热电发电机，其中所述基板硅晶片(1)和所述覆盖晶片(8，1')是通过智能切割处理或利用Soitec的Smart Stacking^TM层转移技术键合在一起的微加工晶片。

10.如权利要求8或9所述的热电发电机，其中对准键合以芯片与芯片、芯片与晶片或晶片与晶片模式或以基板上晶片上芯片或基板上芯片上芯片模式执行。

11.如权利要求1所述的热电发电机，其中所述金属触点(6，6'，7，7')含有铝、铜、银或其合金。