CN105390603B - 一种双凸台结构的热电能量采集器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双凸台结构的热电能量采集器及其制作方法，所述热电能量采集器中，所述双凸台结构与多晶硅块通过第一导电块及第二导电块相互交替依次相连，其中，所述双凸台结构作为第一类型掺杂热电偶臂，所述多晶硅块作为第二类型掺杂热电偶臂，形成相互串联的热电偶阵列，得到微型热电能量采集器。本发明中，垂直的双凸台结构使热电偶臂与导热板之间具有较大的接触面积，可以降低接触热阻和接触电阻，提高器件的温差利用率和发电功率，并具有一定的机械强度；同时，相比传统垂直结构热电能量采集器，所述双凸台结构与多晶硅块部分重叠，从而提高了单位面积的利用率，具有较高的集成度，并且所述双凸台结构的倾斜侧壁更有利于多晶硅块的沉积。
Description
技术领域
本发明属于热电转化技术领域，涉及一种双凸台结构的热电能量采集器及其制作方法。
背景技术
热电转换技术是一种基于材料的塞贝克效应将热能直接转化成电能的电力技术。作为一种新能源和可再生能源的利用技术，由于其体积小、质量轻、寿命长、无机械运动部件、绿色环保等优点，热电转换技术引起了国内外科研人员的广泛关注。热电转换技术能够充分利用工业余热、废热、地热等低品位能源，为解决能源危机带来新的希望。
由于每个热电单元输出的电压很低，为了获得较高的电压以满足实际应用的需求，通常将很多热电偶对串联成热电堆，从而获得具有较高输出电压的热电能量采集器。
根据热流流经方向的不同，热电能量采集器主要分为垂直结构和平面结构。垂直结构由于热电偶臂端面与导热衬底接触面积较大，有良好的接触，可以降低接触热阻和接触电阻。但目前大多数垂直结构的热电能量采集器所采用BiTe等化合物，对人体和环境有害，且与CMOS-MEMS工艺不兼容，很难实现低成本的批量化生产。平面结构一般为热流方向沿热电偶臂与导热衬底平行的薄膜热电偶器件。相比垂直结构的热电能量采集器，平面结构的器件热流路径不及前者，但由于其具有较小的接触面，从而导致器件具有较高的集成度。但是由于器件内部的接触电阻和接触热阻都比较大，以及制备这种结构所使用的材料本身热电优值系数低，导致器件的温差利用率低、输出功率较小。
热电能量采集器的研究工作主要集中在两方面：1、寻找易于加工的具有高优值系数的热电材料；2、优化器件结构，使温差尽可能的落在热电偶臂两端。热电能量采集器的发展目标是运用具有较高热电优值系数的材料制备易于加工和集成的具有良好热流路径的器件。
因此，如何提供一种新型热电能量采集器及其制作方法，以提高热电能量采集器的集成度、提升器件的温差利用率和发电功率，并降低生产成本，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。
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双凸台结构的热电能量采集器及其制作方法，用于解决现有技术中热电能量采集器集成度不高、温差利用率差、成本较高的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种双凸台结构的热电能量采集器的制作方法，包括以下步骤：
S1：提供一自下而上依次包括第一导热板、第一绝缘层及第一类型掺杂结构层的基板；
S2：刻蚀所述结构层，形成若干分立的并由所述第一绝缘层隔离的双凸台结构；所述双凸台结构包括底部凸台及形成于所述底部凸台上的顶部凸台，其中，所述底部凸台及顶部凸台均具有倾斜侧壁，且所述顶部凸台在水平面上的投影面积小于所述底部凸台在水平面上的投影面积；
S3：形成覆盖所述双凸台结构的第二绝缘层；
S4：在所述第二绝缘层上形成若干分立的第二类型掺杂多晶硅块；所述多晶硅块的一端与一个所述双凸台结构的底部凸台部分重叠、另一端与另一个所述双凸台结构的底部凸台及顶部凸台部分重叠；
S5：制作与所述底部凸台连通的第一导电块及与所述顶部凸台连通的第二导电块，使所述双凸台结构与所述多晶硅块通过所述第一导电块及所述第二导电块相互交替依次相连；
S6：提供第二导热板，将所述第二导热板与所述双凸台结构顶部连接。
可选地，于所述步骤S1中，所述基板的形成方法包括：
S1-1：提供第一硅片及第二硅片，将所述第一硅片及第二硅片表面氧化，形成二氧化硅层；
S1-2：将所述第一硅片及第二硅片键合，其中，所述第一硅片及第二硅片键合面上的二氧化硅层作为所述第一绝缘层；
S1-3：将所述第一硅片作为所述第一导热板，并将所述第二硅片减薄至预设厚度作为所述结构层。
可选地，于所述步骤S2中，采用湿法腐蚀刻蚀所述结构层。
可选地，于所述步骤S2中，所述顶部凸台及底部凸台的纵截面均为梯形。
可选地，于所述步骤S3中，还包括刻蚀所述第二绝缘层，形成暴露出部分所述底部凸台的第一接触孔以及暴露出部分所述顶部凸台的第二接触孔，并通过所述第一接触孔及第二接触孔分别对所述底部凸台及顶部凸台进行第一类型重掺杂的步骤。
可选地，所述步骤S4包括：
S4-1：在所述第二绝缘层上沉积多晶硅层；
S4-2：对所述多晶硅层进行第二类型离子注入；
S4-3：图形化所述多晶硅层，得到若干所述第二类型掺杂多晶硅块；
S4-4：在所述第一接触孔及第二接触孔相对应的位置对所述多晶硅块开孔，分别暴露出部分所述底部凸台及顶部凸台。
可选地，所述步骤S5包括：
S5-1：沉积导电层，所述导电层填充进所述第一接触孔及第二接触孔；
S5-2：图形化所述导电层，得到所述第一导电块及第二导电块。
可选地，于所述步骤S6中，通过导热硅胶将所述第二导热板粘贴于所述双凸台结构顶部。
可选地，所述第一类型掺杂及第二类型掺杂分别为P型掺杂及N型掺杂；或者所述第一类型掺杂及第二类型掺杂分别为N型掺杂及P型掺杂。
可选地，所述顶部凸台的厚度大于所述底部凸台的厚度。
本发明还提供一种双凸台结构的热电能量采集器，包括：
第一导热板；
形成于所述第一导热板上的第一绝缘层；
形成于所述第一绝缘层上的若干分立的双凸台结构；所述双凸台结构包括底部凸台及形成于所述底部凸台上的顶部凸台，其中，所述底部凸台及顶部凸台均具有倾斜侧壁，且所述顶部凸台在水平面上的投影面积小于所述底部凸台在水平面上的投影面积；
覆盖所述双凸台结构的第二绝缘层；
形成于所述第二绝缘层上的若干分立的第二类型掺杂多晶硅块；所述多晶硅块的一端与一个所述双凸台结构的底部凸台部分重叠、另一端与另一个所述双凸台结构的底部凸台及顶部凸台部分重叠；
与所述底部凸台连通的第一导电块及与所述顶部凸台连通的第二导电块；所述双凸台结构与所述多晶硅块通过所述第一导电块及所述第二导电块相互交替依次相连；
以及与所述双凸台结构顶部连接的第二导热板。
可选地，所述顶部凸台及底部凸台的纵截面均为梯形。
可选地，所述底部凸台与所述第一导电块的接触部位及所述顶部凸台与所述第二导电块的接触部位均具有第一类型重掺杂层。
可选地，所述第一类型掺杂及第二类型掺杂分别为P型掺杂及N型掺杂；或者所述第一类型掺杂及第二类型掺杂分别为N型掺杂及P型掺杂。
可选地，所述顶部凸台的厚度大于所述底部凸台的厚度。
如上所述，本发明的双凸台结构的热电能量采集器及其制作方法，具有以下有益效果：本发明的双凸台结构的热电能量采集器中，所述双凸台结构与多晶硅块通过第一导电块及第二导电块相互交替依次相连，其中，所述双凸台结构作为第一类型掺杂热电偶臂，所述多晶硅块作为第二类型掺杂热电偶臂，形成相互串联的热电偶阵列，得到微型热电能量采集器。本发明的热电能量采集器与传统平面结构的采集器相比，其垂直的双凸台结构使热电偶臂与导热板之间具有较大的接触面积，可以降低接触热阻和接触电阻，提高器件的温差利用率和发电功率，并具有一定的机械强度；同时，相比传统垂直结构热电能量采集器，本发明中，所述双凸台结构与多晶硅块部分重叠，从而提高了单位面积的利用率，使得本发明的双凸台结构的微型热电能量采集器具有较高的集成度，并且所述双凸台结构的倾斜侧壁更有利于多晶硅块的沉积。更重要的是，本发明的热电能量采集器的制备工艺与CMOS-MEMS工艺兼容，可以实现低成本批量化生产。
附图说明
图1显示为本发明的双凸台结构的热电能量采集器的制作方法的工艺流程图。
图2-图4显示为本发明形成所述基板的示意图。
图5-图6显示为本发明形成所述双凸台结构的示意图。
图7显示为本发明形成覆盖所述双凸台结构的第二绝缘层的示意图。
图8显示为本发明形成第一接触孔及第二接触孔，并通过所述第一接触孔及第二接触孔分别对所述底部凸台及顶部凸台进行第一类型重掺杂的示意图。
图9-图10显示为本发明在所述第二绝缘层上形成若干分立的第二类型掺杂多晶硅块的示意图。
图11显示为本发明中所述多晶硅块与所述双凸台结构的一种相对位置示意图。
图12显示为本发明在所述第一接触孔及第二接触孔相对应的位置对所述多晶硅块开孔的示意图。
图13显示为本发明制作与所述底部凸台连通的第一导电块及与所述顶部凸台连通的第二导电块的示意图。
图14显示为本发明中所述第一导电块、第二导电块与所述双凸台结构的一种相对位置示意图。
图15显示为本发明将所述第二导热板与所述双凸台结构顶部连接的示意图。
元件标号说明
S1～S6 步骤
1 第一硅片
2 第二硅片
3 二氧化硅层
4 第一绝缘层
5 第一导热板
6 结构层
7 顶部凸台
8 底部凸台
9 第二绝缘层
10 第一接触孔
11 第二接触孔
12 第一类型重掺杂层
13 多晶硅层
14 多晶硅块
15 第一导电块
16 第二导电块
17 导热硅胶
18 第二导热板
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1至图15。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。
实施例一
本发明提供一种双凸台结构的热电能量采集器的制作方法，请参阅图1，显示为该方法的工艺流程图，包括以下步骤：
S1：提供一自下而上依次包括第一导热板、第一绝缘层及第一类型掺杂结构层的基板；
S2：刻蚀所述结构层，形成若干分立的并由所述第一绝缘层隔离的双凸台结构；
S3：形成覆盖所述双凸台结构的第二绝缘层；
S4：在所述第二绝缘层上形成若干分立的第二类型掺杂多晶硅块；所述多晶硅块的一端与一个所述双凸台结构的底部凸台部分重叠、另一端与另一个所述双凸台结构的底部凸台及顶部凸台部分重叠；
S5：制作与所述底部凸台连通的第一导电块及与所述顶部凸台连通的第二导电块，使所述双凸台结构与所述多晶硅块通过所述第一导电块及所述第二导电块相互交替依次相连；
S6：提供第二导热板，将所述第二导热板与所述双凸台结构顶部连接。
首先请参阅图4，执行步骤S1：提供一自下而上依次包括第一导热板5、第一绝缘层4及第一类型掺杂结构层6的基板。
作为示例，所述基板的形成方法包括：
如图2所示，执行步骤S1-1：提供第一硅片1及第二硅片2，将所述第一硅片1及第二硅片2表面氧化，形成二氧化硅层3。
如图3所示，执行步骤S1-2：将所述第一硅片1及第二硅片2键合，其中，所述第一硅片1及第二硅片2键合面上的二氧化硅层3作为所述第一绝缘层4。
如图4所示，执行S1-3：将所述第一硅片1作为所述第一导热板5，并将所述第二硅片2减薄至预设厚度作为所述结构层6。
本实施例中，采用Si-Si键合方法得到所述基板，不仅简单有效，并且Si结构层有利于后续采用成熟的半导体工艺来形成相应的结构。当然，在其它实施例中，所述第一导热板5也可采用其它材料，如Al片，陶瓷等。所述第一绝缘层4可采用化学气相沉积等方法形成于所述第一导热板5表面。所述结构层6可通过键合、化学气相沉积法等形成于所述第一绝缘层4表面。此外，除了Si材料，所述结构片6也可采用Ge、SiGe等其它半导体材料，此处不应过分限制本发明的保护范围。
然后请参阅图6，执行步骤S2：刻蚀所述结构层6，形成若干分立的并由所述第一绝缘层4隔离的双凸台结构。
具体的，所述双凸台结构包括底部凸台8及形成于所述底部凸台8上的顶部凸台7，其中，所述底部凸台8及顶部凸台7均具有倾斜侧壁，且所述顶部凸台7在水平面上的投影面积小于所述底部凸台8在水平面上的投影面积。
作为示例，所述顶部凸台7及底部凸台8的纵截面均为梯形，或者大致上为梯形，且所述顶部凸台7位于所述底部凸台8中心，所述底部凸台8的侧壁与所述顶部凸台的7的侧壁通过所述底部凸台8的顶部台面衔接。在其它实施例中，所述顶部凸台7也可以偏移所述底部凸台8中心，例如在一种情形下，所述顶部凸台8的一侧侧壁于所述底部凸台8相应一侧的侧壁可直接相连，二者另一侧的侧壁则通过所述底部凸台8的顶部台面衔接。此处不应过分限制本发明的保护范围。
所述顶部凸台7与所述底部凸台8的厚度可以相等，也可以不相等。本实施例中，所述顶部凸台7的厚度优选为大于所述底部凸台7的厚度。
作为示例，本步骤中采用湿法腐蚀刻蚀所述结构层6。如图5所示，首先通过涂光刻胶、曝光、显影等光刻工艺，并采用KOH溶液将Si结构层腐蚀出所述顶部凸台7，然后如图6所示，再次通过涂光刻胶、曝光、显影等光刻工艺，并采用KOH溶液继续将Si结构层腐蚀出所述底部凸台8。
再请参阅图7，执行步骤S3：形成覆盖所述双凸台结构的第二绝缘层9；
具体的，可通过热氧化方法或化学气相沉积法得到所述第二绝缘层9，所述第二绝缘层9包括但不限于二氧化硅或氮化硅。
如图所示，本实施例中还包括刻蚀所述第二绝缘层9，形成暴露出部分所述底部凸台8的第一接触孔10以及暴露出部分所述顶部凸台7的第二接触孔11，并通过所述第一接触孔10及第二接触孔11分别对所述底部凸台及顶部凸台进行第一类型重掺杂的步骤，形成第一类型重掺杂层12。
所述第一类型重掺杂层12可以降低所述双凸台结构与后续形成的导电块之间的接触电阻，提高互连稳定性。当然，在其它实施例中，也可以在多晶硅沉积后再统一形成所述第一接触孔及第二接触孔，并在接触孔位置对所述双凸台结构进行重掺杂，此处不应过分限制本发明的保护范围。
接着请参阅图10，执行步骤S4：在所述第二绝缘层9上形成若干分立的第二类型掺杂多晶硅块14；所述多晶硅块14的一端与一个所述双凸台结构的底部凸台8部分重叠、另一端与另一个所述双凸台结构的底部凸台8及顶部凸台7部分重叠。
具体的，所述第一类型掺杂及第二类型掺杂分别为P型掺杂及N型掺杂；或者所述第一类型掺杂及第二类型掺杂分别为N型掺杂及P型掺杂。其中，所述双凸台结构作为第一类型掺杂热电偶臂，所述多晶硅块作为第二类型掺杂热电偶臂。
如图11所示，显示为所述多晶硅块与所述双凸台结构的一种相对位置示意图(为了清楚显示所述多晶硅块与所述双凸台结构的位置对应关系，所述第二绝缘层9未示出)。本实施例中，所述多晶硅块14一端为“U”型，覆盖一个双凸台结构的底部凸台的部分台面及侧壁，另一端为一字型，经由另一双凸台结构的底部凸台，并“爬”上顶部凸台的台面。
这种布局能够充分利用所述双凸台结构的表面积，使得多晶硅热电偶臂与双凸台结构热电偶臂尽量重叠，而相邻两个双凸台结构之间的距离可以在保证隔离性能的条件下尽量缩小，从而提高了单位面积的利用率，使得本发明的双凸台结构的微型热电能量采集器具有较高的集成度。同时，所述双凸台结构的倾斜侧壁更有利于多晶硅块的覆盖。
当然，在其它实施例中，所述多晶硅块14两端也可与所述双凸台结构呈其它重叠方式，只要满足所述多晶硅块14的一端与一个所述双凸台结构的底部凸台8部分重叠、另一端与另一个所述双凸台结构的底部凸台8及顶部凸台7部分重叠，且相邻两个多晶硅块14之间不直接接触即可，此处不应过分限制本发明的保护范围。
作为示例，所述步骤S4包括：
如图9所示，执行步骤S4-1：在所述第二绝缘层9上沉积多晶硅层13；
然后执行S4-2：对所述多晶硅层13进行第二类型离子注入；
如图10所示，执行步骤S4-3：图形化所述多晶硅层13，得到若干所述第二类型掺杂多晶硅块14；
如图12所示，执行步骤S4-4：在所述第一接触孔10及第二接触孔11相对应的位置对所述多晶硅块14开孔，分别暴露出部分所述底部凸台8及顶部凸台7。
再请参阅图13，执行步骤S5：制作与所述底部凸台8连通的第一导电块15及与所述顶部凸台7连通的第二导电块16，使所述双凸台结构与所述多晶硅块14通过所述第一导电块15及所述第二导电块16相互交替依次相连。
作为示例，所述步骤S5包括：
首先执行步骤S5-1：沉积导电层，所述导电层填充进所述第一接触孔10及第二接触孔11；
如图13所示，执行步骤S5-2：图形化所述导电层，得到所述第一导电块15及第二导电块17。
如图14所示，显示为本发明中所述第一导电块15、第二导电块16与所述双凸台结构的一种相对位置示意图，其中，所述第一导电块为“U型”，其覆盖在底部凸台的部分台面上，所述第二导电块，其覆盖在顶部凸台的部分台面上。在其它实施例中，当所述第一接触孔10与第二接触孔12在其它位置时，所述第一导电块15、第二导电块16的位置也相应改变，此处不应过分限制本发明的保护范围。
所述第一导电块15及第二导电块16的材料包括但不限于Al、Cu、Ag等电的良导体。此外，在图形化所述导电层得到所述第一导电块15及第二导电块16的同时，也可同时制作能量采集器的导电互连引线。
最后请参阅图15，执行步骤S6：提供第二导热板18，将所述第二导热板18与所述双凸台结构顶部连接。
具体的，所述第二导热板18的材料包括但不限于Si、Al或陶瓷。作为示例，采用导热硅胶17或其它粘合层将所述第二导热板18粘贴于所述双凸台结构顶部。在其它实施例中，也可以在所述第二导热板18表面及所述顶部凸台7台面上制作键合层，将所述第二导热板18与所述凸台结构顶部键合。
至此，完成了双凸台结构的热电能量采集器的制作，本发明的热电能量采集器的制备工艺与CMOS-MEMS工艺兼容，可以实现低成本批量化生产，并有效提升热电能量采集器的温差利用率、发电功率及集成度。
实施例二
本发明还提供一种双凸台结构的热电能量采集器，如图15所示，该热电能量采集器包括：
第一导热板5；
形成于所述第一导热板5上的第一绝缘层4；
形成于所述第一绝缘层4上的若干分立的双凸台结构；所述双凸台结构包括底部凸台8及形成于所述底部凸台8上的顶部凸台7，其中，所述底部凸台8及顶部凸台7均具有倾斜侧壁，且所述顶部凸台7在水平面上的投影面积小于所述底部凸台8在水平面上的投影面积；
覆盖所述双凸台结构的第二绝缘层9；
形成于所述第二绝缘层9上的若干分立的第二类型掺杂多晶硅块14；所述多晶硅块14的一端与一个所述双凸台结构的底部凸台8部分重叠、另一端与另一个所述双凸台结构的底部凸台8及顶部凸台7部分重叠；
与所述底部凸台8连通的第一导电块15及与所述顶部凸台7连通的第二导电块16；所述双凸台结构与所述多晶硅块14通过所述第一导电块15及所述第二导电块16相互交替依次相连；
以及与所述双凸台结构顶部连接的第二导热板18。
作为示例，所述底部凸台8与所述第一导电块15的接触部位及所述顶部凸台7与所述第二导电块16的接触部位还均具有第一类型重掺杂层12。所述第一类型重掺杂层12可以降低所述双凸台结构与导电块之间的接触电阻，提高互连稳定性。
具体的，所述第一导热板5及所述第二导热板18的材料包括但不限于Si、Al或陶瓷。所述双凸台结构的材料包括但不限于Si、Ge、SiGe等半导体材料。所述第一类型掺杂及第二类型掺杂分别为P型掺杂及N型掺杂；或者所述第一类型掺杂及第二类型掺杂分别为N型掺杂及P型掺杂。其中，所述双凸台结构作为第一类型掺杂热电偶臂，所述多晶硅块作为第二类型掺杂热电偶臂。所述双凸台结构与多晶硅块通过第一导电块及第二导电块相互交替依次相连，形成相互串联的热电偶阵列，得到微型热电能量采集器。
作为示例，所述顶部凸台7及底部凸台8的纵截面均为梯形，或者大致上为梯形，且所述顶部凸台7位于所述底部凸台8中心，所述底部凸台8的侧壁与所述顶部凸台的7的侧壁通过所述底部凸台8的顶部台面衔接。在其它实施例中，所述顶部凸台7也可以偏移所述底部凸台8中心，例如在一种情形下，所述顶部凸台8的一侧侧壁于所述底部凸台8相应一侧的侧壁可直接相连，二者另一侧的侧壁则通过所述底部凸台8的顶部台面衔接。此处不应过分限制本发明的保护范围。
具体的，所述多晶硅块14一端为“U”型，覆盖一个双凸台结构的底部凸台的部分台面及侧壁，另一端为一字型，经由另一双凸台结构的底部凸台，并“爬”上顶部凸台的台面。
这种布局能够充分利用所述双凸台结构的表面积，使得多晶硅热电偶臂与双凸台结构热电偶臂尽量重叠，而相邻两个双凸台结构之间的距离可以在保证隔离性能的条件下尽量缩小，从而提高了单位面积的利用率，使得本发明的双凸台结构的微型热电能量采集器具有较高的集成度。同时，所述双凸台结构的倾斜侧壁更有利于多晶硅块的覆盖。
当然，在其它实施例中，所述多晶硅块14两端也可与所述双凸台结构呈其它重叠方式，只要满足所述多晶硅块14的一端与一个所述双凸台结构的底部凸台8部分重叠、另一端与另一个所述双凸台结构的底部凸台8及顶部凸台7部分重叠，且相邻两个多晶硅块14之间不直接接触即可，此处不应过分限制本发明的保护范围。
具体的，所述顶部凸台7与所述底部凸台8的厚度可以相等，也可以不相等。本实施例中，所述顶部凸台7的厚度优选为大于所述底部凸台7的厚度。
综上所述，本发明的双凸台结构的热电能量采集器中，所述双凸台结构与多晶硅块通过第一导电块及第二导电块相互交替依次相连，其中，所述双凸台结构作为第一类型掺杂热电偶臂，所述多晶硅块作为第二类型掺杂热电偶臂，形成相互串联的热电偶阵列，得到微型热电能量采集器。本发明的热电能量采集器与传统平面结构的采集器相比，其垂直的双凸台结构使热电偶臂与导热板之间具有较大的接触面积，可以降低接触热阻和接触电阻，提高器件的温差利用率和发电功率，并具有一定的机械强度；同时，相比传统垂直结构热电能量采集器，本发明中，所述双凸台结构与多晶硅块部分重叠，从而提高了单位面积的利用率，使得本发明的双凸台结构的微型热电能量采集器具有较高的集成度，并且所述双凸台结构的倾斜侧壁更有利于多晶硅块的沉积。更重要的是，本发明的热电能量采集器的制备工艺与CMOS-MEMS工艺兼容，可以实现低成本批量化生产。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 (15)
1.一种双凸台结构的热电能量采集器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：提供一自下而上依次包括第一导热板、第一绝缘层及第一类型掺杂结构层的基板；
S2：刻蚀所述结构层，形成若干分立的并由所述第一绝缘层隔离的双凸台结构；所述双凸台结构包括底部凸台及形成于所述底部凸台上的顶部凸台，其中，所述底部凸台及顶部凸台均具有倾斜侧壁，且所述顶部凸台在水平面上的投影面积小于所述底部凸台在水平面上的投影面积；
S3：形成覆盖所述双凸台结构的第二绝缘层；
S4：在所述第二绝缘层上形成若干分立的第二类型掺杂多晶硅块；所述多晶硅块的一端与一个所述双凸台结构的底部凸台部分重叠、另一端与另一个所述双凸台结构的底部凸台及顶部凸台部分重叠；
S5：制作与所述底部凸台连通的第一导电块及与所述顶部凸台连通的第二导电块，使所述双凸台结构与所述多晶硅块通过所述第一导电块及所述第二导电块相互交替依次相连；
S6：提供第二导热板，将所述第二导热板与所述双凸台结构顶部连接。
2.根据权利要求1所述的双凸台结构的热电能量采集器的制作方法，其特征在于：于所述步骤S1中，所述基板的形成方法包括：
S1-1：提供第一硅片及第二硅片，将所述第一硅片及第二硅片表面氧化，形成二氧化硅层；
S1-2：将所述第一硅片及第二硅片键合，其中，所述第一硅片及第二硅片键合面上的二氧化硅层作为所述第一绝缘层；
S1-3：将所述第一硅片作为所述第一导热板，并将所述第二硅片减薄至预设厚度作为所述结构层。
3.根据权利要求1所述的双凸台结构的热电能量采集器的制作方法，其特征在于：于所述步骤S2中，采用湿法腐蚀刻蚀所述结构层。
4.根据权利要求1所述的双凸台结构的热电能量采集器的制作方法，其特征在于：于所述步骤S2中，所述顶部凸台及底部凸台的纵截面均为梯形。
5.根据权利要求1所述的双凸台结构的热电能量采集器的制作方法，其特征在于：于所述步骤S3中，还包括刻蚀所述第二绝缘层，形成暴露出部分所述底部凸台的第一接触孔以及暴露出部分所述顶部凸台的第二接触孔，并通过所述第一接触孔及第二接触孔分别对所述底部凸台及顶部凸台进行第一类型重掺杂的步骤。
6.根据权利要求5所述的双凸台结构的热电能量采集器的制作方法，其特征在于：所述步骤S4包括：
S4-1：在所述第二绝缘层上沉积多晶硅层；
S4-2：对所述多晶硅层进行第二类型离子注入；
S4-3：图形化所述多晶硅层，得到若干所述第二类型掺杂多晶硅块；
S4-4：在所述第一接触孔及第二接触孔相对应的位置对所述多晶硅块开孔，分别暴露出部分所述底部凸台及顶部凸台。
7.根据权利要求6所述的双凸台结构的热电能量采集器的制作方法，其特征在于：所述步骤S5包括：
S5-1：沉积导电层，所述导电层填充进所述第一接触孔及第二接触孔；
S5-2：图形化所述导电层，得到所述第一导电块及第二导电块。
8.根据权利要求1所述的双凸台结构的热电能量采集器的制作方法，其特征在于：于所述步骤S6中，通过导热硅胶将所述第二导热板粘贴于所述双凸台结构顶部。
9.根据权利要求1所述的双凸台结构的热电能量采集器的制作方法，其特征在于：所述第一类型掺杂及第二类型掺杂分别为P型掺杂及N型掺杂；或者所述第一类型掺杂及第二类型掺杂分别为N型掺杂及P型掺杂。
10.根据权利要求1所述的双凸台结构的热电能量采集器的制作方法，其特征在于：所述顶部凸台的厚度大于所述底部凸台的厚度。
11.一种双凸台结构的热电能量采集器，其特征在于，包括：
第一导热板；
形成于所述第一导热板上的第一绝缘层；
形成于所述第一绝缘层上的若干分立的双凸台结构；所述双凸台结构具有第一类型掺杂；所述双凸台结构包括底部凸台及形成于所述底部凸台上的顶部凸台，其中，所述底部凸台及顶部凸台均具有倾斜侧壁，且所述顶部凸台在水平面上的投影面积小于所述底部凸台在水平面上的投影面积；
覆盖所述双凸台结构的第二绝缘层；
形成于所述第二绝缘层上的若干分立的第二类型掺杂多晶硅块；所述多晶硅块的一端与一个所述双凸台结构的底部凸台部分重叠、另一端与另一个所述双凸台结构的底部凸台及顶部凸台部分重叠；
与所述底部凸台连通的第一导电块及与所述顶部凸台连通的第二导电块；所述双凸台结构与所述多晶硅块通过所述第一导电块及所述第二导电块相互交替依次相连；
以及与所述双凸台结构顶部连接的第二导热板。
12.根据权利要求11所述的双凸台结构的热电能量采集器，其特征在于：所述顶部凸台及底部凸台的纵截面均为梯形。
13.根据权利要求11所述的双凸台结构的热电能量采集器，其特征在于：所述底部凸台与所述第一导电块的接触部位及所述顶部凸台与所述第二导电块的接触部位均具有第一类型重掺杂层。
14.根据权利要求11所述的双凸台结构的热电能量采集器，其特征在于：所述第一类型掺杂及第二类型掺杂分别为P型掺杂及N型掺杂；或者所述第一类型掺杂及第二类型掺杂分别为N型掺杂及P型掺杂。
15.根据权利要求11所述的双凸台结构的热电能量采集器，其特征在于：所述顶部凸台的厚度大于所述底部凸台的厚度。
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