[发明专利]三维热电能量收集器及其制作方法

摘要

本发明提供一种三维热电能量收集器及其制作方法，通过在低阻硅上刻蚀出多个凹槽及凹槽之间的硅柱，然后在凹槽表面形成绝缘层，并通过薄膜沉积技术制作热电柱，藉由所述热电柱与相邻的硅柱组成热电偶对，接着通过刻蚀沉积等工艺制作金属布线，衬底减薄、键合支撑衬底等工艺完成所述三维热电能量收集器的制作。本发明只需一次薄膜沉积工艺就完成了热电偶对结构的制作，简化了制作工艺。选择硅作为热电偶对的一种组分，保证了热电偶具有较高的塞贝克系数。采用垂直的柱形结构热电偶对，提高了热电能量收集器的机械稳定性。通过圆片级键合将热电偶结构和上下支撑衬底进行键合，提高了制作效率。

主权项

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。