[发明专利]微型热电能量收集器及其制作方法

权利要求书

1.一种微型热电能量收集器的制作方法，其特征在于，至少包括步骤：

1)提供一硅衬底，刻蚀所述硅衬底的上表面以形成至少两个间隔排列的环形沟槽，藉由所述所有的环形沟槽及所述环形沟槽围成的硅柱组成热电堆区域；

2)在所述环形沟槽表面形成绝缘层，然后在所述环形沟槽内填充热电材料以形成环形热电柱，以使所述环形热电柱及其所包围的硅柱组成热电偶；

3)制作上金属布线以连接同一热电偶中的硅柱及环形热电柱，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硅衬底的上表面进行键合；

5)减薄所述硅衬底直至露出所述热电偶的下表面；

6)制作下金属布线以连接相邻两环形热电偶中的环形热电柱及硅柱，然后在所述硅衬底下表面制作下保护层；

7)刻蚀相邻两热电偶之间硅衬底以形成隔离结构；

8)提供下支撑衬底，并将该下支撑衬底与所述硅衬底的下表面进行键合以完成微型热电能量收集器的制作。

2.根据权利要求1所述的微型热电能量收集器的制作方法，其特征在于：所述环形热电柱为截面为矩形环状或圆环状的柱状结构，所述硅柱为截面为矩形或圆形的柱状结构。

3.根据权利要求1所述的微型热电能量收集器的制作方法，其特征在于：所述步骤7)还包括在所述隔离结构内填充绝缘绝热材料的步骤。

4.根据权利要求1所述的微型热电能量收集器的制作方法，其特征在于：所述步骤7)还包括对所述热电堆区域的外围进行选择性腐蚀以形成环形隔离槽的步骤。

5.根据权利要求4所述的微型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；所述步骤8)的键合工艺为圆片级真空密封键合。

6.根据权利要求1所述的微型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电路及所述下金属布线。

7.根据权利要求1所述的微型热电能量收集器的制作方法，其特征在于：所述环形热电柱的材料为BiTe系材料、多晶硅材料及金属Cu、Ni、Au，所述硅柱的材料为低阻硅。

8.一种微型热电能量收集器，其特征在于，至少包括：

热电堆，包括：

至少两个热电偶，所述热电偶由硅柱以及环围所述硅柱的环形热电柱组成，且相邻的两个热电偶间具有隔离结构；

绝缘层，结合于所述环形热电柱及硅柱之间；

上金属布线，连接于同一热电偶中的环形热电柱及硅柱的上表面；

下金属布线，连接于相邻两热电偶中的环形热电柱及硅柱的下表面；

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，结合于所述上保护层表面；

下支撑衬底，结合于所述下保护层表面。

9.根据权利要求8所述的微型热电能量收集器，其特征在于：所述环形热电柱为截面为矩形环状或圆环状的柱状结构，所述硅柱为截面为矩形或圆形的柱状结构。

10.根据权利要求8所述的微型热电能量收集器，其特征在于：所述微型热电能量收集器还包括填充于所述隔离凹槽内的绝缘绝热材料。

11.根据权利要求8所述的微型热电能量收集器，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，且所述下保护层具有接线孔，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8所述的微型热电能量收集器，其特征在于：所述环形热电柱的材料为BiTe系材料、多晶硅材料及金属Cu、Ni、Au，所述硅柱的材料为低阻硅。