CN103296190A - 三维热电能量收集器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
本发明属于半导体领域，特别是涉及一种三维热电能量收集器及其制作方法。
背景技术
随着物联网技术的发展，其在工业、商业、医学、消费和军事等领域的应用逐步深入，而电源问题一直成为物联网应用寿命和降低成本的关键。在环境恶劣或其他人类无法到达的场合或网络节点移动变化时，电池的更换变得非常困难甚至不可能，因而有效的为物联网节点提供能量显得至关重要。一个有效的解决方法是采用能量收集的方法对环境能源采集，对能量进行储存以提供给物联网的节点。温度差广泛存在于外界环境中，因此利用环境的温度差进行能量收集得到广泛研究。
由于其热流方向与基板垂直，热电能量收集效率较高，垂直型微型热电能量收集器是目前常用的一种结果，其示意图如图1所示。上下基板和外界环境进行热交换，将外界的温度差导入到热电堆上，热电堆通过塞贝克效应将外界环境的温度差转换成电压信号输出，从而实现对外界能量的收集。由于其热电偶排布垂直于基板方向，因此无法采用平面半导体工艺进行制作，热电偶一般采用电镀或者薄膜溅射沉积工艺制作。目前垂直型热电能量收集芯片一般都是采用BiTe系材料或者Cu、Ni等金属材料作为热电材料。由于Cu、Ni等金属材料为导体结构，其塞贝克系数较小，因此只采用Cu、Ni等金属材料作为热电材料制作的热电能量收集芯片一般效率较低。由于BiTe系材料为半导体结构，具有较大的的塞贝克系数，采用BiTe材料制作的热电能量收集芯片一般具有较高的效率。然而，BiTe系材料的成本较高，并且BiTe系材料中含有有毒物质，这些都限制了BiTe热电能量收集芯片的使用。此外，由于热电偶对需要两种热电材料组成，垂直型热电能量收集器一般需要进行两次电镀或薄膜溅射沉积工艺才能制作出热电偶材料，这就进一步增加了热电能量收集芯片的成本。而且垂直型热电能量收集器一般是通过芯片级键合将热电能量收集器和上下基板进行热和机械连接，其制作效率也较低。
鉴于以上原因，提供一种低成本，高效率的热电能量收集器实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种三维热电能量收集器及其制作方法，用于解决现有技术中热电能量收集器制作成本高、制作效率低、能量收集效率低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种三维热电能量收集器的制作方法，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。
在本发明的三维热电能量收集器的制作方法中，所述热电柱及硅柱的为长方柱状结构或圆柱状结构。
作为本发明的三维热电能量收集器的制作方法的一个可选方案，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。
作为在本发明的三维热电能量收集器的制作方法的一个可选方案，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。
作为本发明的三维热电能量收集器的制作方法的一个可选方案，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。
在本发明的三维热电能量收集器的制作方法中，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。
本发明还提供一种三维热电能量收集器，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。
在本发明的三维热电能量收集器中，所述第一热电柱及第二热电柱藉由所述绝缘层紧密排列。
在本发明的三维热电能量收集器中，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。
作为本发明的三维热电能量收集器的一个优选方案，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。
作为本发明的三维热电能量收集器的一个优选方案，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。
作为本发明的三维热电能量收集器的一个优选方案，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。
如上所述，本发明的三维热电能量收集器及其制作方法，具有以下有益效果：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。本发明与已有的微型热电能量收集器相比具有以下优点：
1)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；
2)选择了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；
3)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；
4)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。
附图说明
图1显示为现有技术中的热电能量收集器的结构示意图。
图2～图3b分别显示为本发明三维热电能量收集器的制作方法步骤1)所呈现的平面及截面结构示意图。
图4a～图5b分别显示为本发明三维热电能量收集器的制作方法步骤2)所呈现的平面及截面结构示意图。
图6a～图6c分别显示为本发明三维热电能量收集器的制作方法步骤3)所呈现的平面及截面结构示意图。
图7显示为本发明三维热电能量收集器的制作方法步骤4)所呈现的截面结构示意图。
图8显示为本发明三维热电能量收集器的制作方法步骤5)所呈现的截面结构示意图。
图9a～图9c显示为本发明三维热电能量收集器的制作方法步骤6)所呈现的平面及截面结构示意图。
图10a～图10b显示为本发明三维热电能量收集器的制作方法步骤7)所呈现的平面及截面结构示意图。
图11显示为本发明三维热电能量收集器的制作方法步骤8)所呈现的截面结构示意图。
图12显示为本发明三维热电能量收集器的环形沟槽填充有绝缘绝热材料时所呈现的截面结构示意图。
图13显示为本发明三维热电能量收集器的上下支撑衬底具有CMOS电路结构时所呈现的截面结构示意图。
图14显示为本发明三维热电能量收集器的环形沟槽填充有绝缘绝热材料且上下支撑衬底具有CMOS电路结构时所呈现的截面结构示意图。
元件标号说明
101 硅衬底
102 凹槽
103 硅柱、第一热电柱
104 绝缘层
105 热电柱、第二热电柱
106 金属布线
107 下金属布线
108 环形沟槽
109 绝缘绝热材料
111 上支撑衬底
112 下支撑衬底
113及114 CMOS电路结构
115 接线孔
121 上保护层
122 下保护层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图2a至图14。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例1
如图2a～图11所示，本发明提供一种三维热电能量收集器的制作方法，至少包括以下步骤：
如图2～图3b所示，首先进行步骤1)，提供一硅衬底101，刻蚀所述硅衬底101的上表面以形成多个间隔排列的凹槽102，藉由各该凹槽102及凹槽102之间的欲制备硅柱103的区域组成热电堆区域。在本实施例中，所述硅衬底101选用低阻硅衬底101，由于低阻硅衬具有较高的底塞贝克系数及较低的阻值，将其制作成热电柱时能保证较高的热电效率。为了保证较精确的工艺过程，在此步骤中选择先对所述低阻硅衬底101进行抛光。然后在所述低阻硅衬底101表面制作光刻图形并进行刻蚀，以在所述低阻硅衬底101上形成多个以一定间距排列的凹槽102，考虑到工艺的一致性及平整性，所述凹槽102选用长方柱状结构，当然，在其它的实施例中，所述凹槽也可以为圆柱状结构或其它形状的柱状结构。所述相邻两凹槽102的相对两面在所示低阻硅衬底101中所夹的区域为欲制备硅柱103的区域，因而，所述硅柱103同样具有长方柱状结构，藉由各该凹槽102及凹槽102之间的欲制备硅柱103的区域组成热电堆区域。
如图4a～5b所示，然后进行步骤2)，在所述凹槽102的表面形成绝缘层104，然后在各该凹槽102内填充热电材料形成多个热电柱105，以使所述热电柱105及相邻欲制备硅柱103的区域中的硅组成准热电偶对。在本实施例中，通过化学气相沉积法或物理气相沉积法在所述凹槽102内沉积一层SiO2薄膜以绝缘所述凹槽102的表面，当然，也可以采用如Si3N4等材料制作薄膜绝缘层104。然后采用如化学气相沉积法或物理气相沉积法等薄膜沉积技术在所述凹槽102内沉积热电材料，在本实施例中，所述热电材料采用BiTe系材料，以保证其有较高的热电转换性能，当然，在其它的实施例中，所述热电材料可为多晶硅材料及金属Cu、Ni、Au或其它的热电材料。所述热电柱105及相邻的欲制备硅柱103的区域中的硅组成准热电偶对。
如图6a～6c所示，接着进行步骤3)，制作上金属布线106以连接同一准热电偶对中的热电柱105及欲制备硅柱103的区域中的硅，然后在所述硅衬底上表面制作上保护层121。在本实施例中，采用光刻及沉积技术在各该准热电偶对的上表面制作上金属布线106，以连接同一准热电偶对中的热电柱105及欲制备硅柱103的区域中的硅。然后通过化学气相沉积法在所述硅衬底101上表面制作上保护层121，所述上保护层为SiO2或Si3N4等。
如图7所示，接着进行步骤4)，提供上支撑衬底111，并将该上支撑衬底111与所述上保护层121进行键合。在本实施例中，所述上支撑衬底111具有良好的导热特性。
请参阅图8，接着进行步骤5)，减薄所述硅衬底101直至露出所述准热电偶对的下表面。在本实施例中，以HF或HF及HNO3的混合液作为腐蚀液，采用化学腐蚀法对所述硅衬底101的下表面进行刻蚀，其中还包括刻蚀所述凹槽102底部的绝缘层104结构，直至露出所述准热电偶对的下表面，刻蚀的后的表面可以采用机械化学抛光法进行抛光以备后续工艺。当然，也可以直接采用机械化学抛光法对所述硅衬底101进行减薄。
如图9a～图9c所示，接着进行步骤6)，制作下金属布线107以连接相邻两准热电偶对中的热电柱105及欲制备硅柱103的区域中的硅，然后在所述硅衬底101下表面制作下保护层122。在本实施例中，采用光刻及沉积技术制作下金属布线107以连接相邻两准热电偶对中的热电柱105及欲制备硅柱103的区域中的硅，即通过下金属布线107连接相邻的两准热电偶对中相邻的热电柱105及欲制备硅柱103的区域中的硅。然后通过化学气相沉积法等方法在所述硅衬底101下表面制作下保护层122，所述下保护层为SiO2或Si3N4等。
如图10a～图10b所示，进行步骤7)，刻蚀所述硅衬底101以在所述热电堆区域的外围形成环形沟槽108，以隔离所述欲制备硅柱103的区域中的硅及硅衬底101，以形成多个硅柱103，藉由所述热电柱105及其相邻的硅柱103组成热电偶对。在本实施例中，以光刻图形作为掩膜版，采用化学腐蚀法对所述硅衬底101的表面的所述热电堆区域的外围进行刻蚀，以隔离所述欲制备硅柱103的区域中的硅及硅衬底101，以形成多个硅柱103，藉由所述热电柱105及其相邻的硅柱103组成热电偶对。即所述环形沟槽108所围的区域包括热电柱105和硅柱103，以及位于所述热电柱105四周侧的绝缘层104。
如图11所示，最后进行步骤8)，提供下支撑衬底112，并将该下支撑衬底112与所述下保护层122进行键合以完成三维热电能量收集器的制作，其中，所述下支撑衬底112同样具有良好的导热特性。
实施例2
请参阅图2～图10b及图12，如图所示，本实施例的三维热电能量收集器的制作方法的基本步骤如实施例1，其中，为了进一步增加热电堆的机械稳定性及热电效率，在所述步骤7)中增加在所述环形沟槽108内填充绝缘绝热材料109的步骤。
实施例3
请参阅图2～图10b及图13～图14，如图所示，本实施例的三维热电能量收集器的制作方法的基本步骤如实施例1或实施例2，其中，为了实现本发明三维热电能量收集器和电路的单片集成，以直接在片内对电路进行供电，在本发明的三维热电能量收集器制作方法中，还包括在所述上支撑衬底111及下支撑衬底112制作含有CMOS电路结构113及114的步骤，且在所述上、下保护层121及122刻蚀出接线孔115，然后在所述接线孔115制作金属连线以连接所述CMOS电路及所述上、下金属布线。然后再对所述上、下保护层121及122及上下支撑衬底112进行键合。在本实施例中，为了完全采用CMOS工艺制作以降低制作成本，可以将填充的热电材料替换为与所述硅衬底101掺杂类型不同的多晶硅材料。
实施例4
请参阅图2～图11，如图所示，本实施例的三维热电能量收集器的制作方法的基本步骤如实施例1，其中，为了增加器件的灵敏性及效率，在本发明的三维热电能量收集器的制作方法中，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。
实施例5
请参阅图11，如图所示，本发明还提供一种三维热电能量收集器，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103及第二热电柱105组成，为了保证器件的平整性与工艺的一致性，在本实施例中，为了增加器件的集成度，所述第一热电柱及第二热电柱藉由所述绝缘层紧密排列。所述第一热电柱103及第二热电柱105均为长方柱状结构，当然，在其它的实施例中，所述第一热电柱103及第二热电柱105也可以为圆柱状结构或其它形状的柱状结构。所述第一热电柱103的材料为BiTe系材料，以保证所述热电偶的热电转换效率，当然，在其它的实施例中，也可为多晶硅材料及金属Cu、Ni、Au或其它的热电材料。所述第二热电柱105的材料为低阻硅材料，由于低阻硅材料具有较高的塞贝克系数及较低的阻值，以其为材料作为热电柱能保证较高的热电效率。所述热电堆还包括绝缘层104，结合于所述第一热电柱103及第二热电柱105之间、及各该热电偶对之间，以绝缘隔离同一热电偶对中的第一热电柱103及第二热电柱105并绝缘隔离相邻的两热电偶对。
所述热电堆还包括上金属布线106及下金属布线107，所述上金属布线106连接于同一热电偶对中的第一热电柱103及第二热电柱105的上表面；以及下金属布线107，连接于相邻两热电偶对中的第一热电柱103及第二热电柱105的下表面。
所述三维热电能量收集器还包括保护层，包括：结合于所述热电堆的上表面的上保护层121以及结合于所述热电堆的下表面的下保护层122，所述上、下保护层的厚度大于所述上、下金属布线106及107的厚度，其材料为SiO2或Si3N4等。
所述三维热电能量收集器还包括支撑衬底，包括：结合于所述上保护层121的上支撑衬底111以及结合于下保护层122的下支撑衬底112。其中，所述上、下支撑衬底112均具有良好的导热特性。
实施例6
请参阅图12，如图所示，本实施例的三维热电能量收集器的基本结构如实施例5，其中，为了进一步增加热电堆的机械稳定性及热电效率，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109。
实施例7
请参阅图13～图14，如图所示，本实施例的三维热电能量收集器的基本结构如实施例5或实施例6，其中，为了实现本发明三维热电能量收集器和电路的单片集成，以直接在片内对电路进行供电，本实施例中的三维热电能量收集器的上支撑衬底111及下支撑衬底112均包含有CMOS电路结构113及114，且所述上、下保护层121及122均具有接线孔115，所述COMS电路结构113及114藉由所述接线孔115与所述热电堆连接。
实施例8
请参阅图11，如图所示，本实施例的三维热电能量收集器的基本结构如实施例5，其中，为了增加器件的灵敏性及效率，在本发明的三维热电能量收集器中，所述环形沟槽108内的为真空或具有相对较低的气压。
综上所述，本发明的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。本发明与已有的微型热电能量收集器相比具有以下优点：
1)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；
2)选择了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；
3)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；
4)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。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (12)
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。
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