IT201600109345A1

IT201600109345A1 - Generatore termoelettrico integrato e relativo metodo di fabbricazione

Info

Publication number: IT201600109345A1
Application number: IT102016000109345A
Authority: IT
Inventors: Enrico Iulianella; Dario Narducci; Fabio Spaziani; Danilo Mascolo; Antonietta Buosciolo; Giuseppe Latessa; Italo Gison
Original assignee: Consorzio Delta Ti Res
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2018-04-28
Also published as: EP3533085A1; WO2018078515A1; US20190252462A1; JP2020513713A; JP7015304B2; EP3533085B1; CN109891590A

Description

GENERATORE TERMOELETTRICO INTEGRATO E RELATIVO METODO DI FABBRICAZIONE

CAMPO TECNICO

Questa divulgazione concerne in generale i dispositivi termoelettrici a stato solido, in particolare ai generatori termoelettrici (TEG) che possono essere fabbricati con tecnologie CMOS o BiCMOS, e un relativo metodo di fabbricazione.

BACKGROUND DELL'INVENZIONE

I generatori termoelettrici (TEG) sono attivamente studiati come possibili dispositivi di sfruttamento di cascame termico a bassa entalpia di eccezionale robustezza, affidabilità e virtualmente di vita operativa illimitata, oltre al fatto di poter essere fatti con materiali di basso impatto sull’ambiente.

Con la costante riduzione del consumo di potenza di apparecchi elettronici di crescente popolarità, i TEG cominciano a essere presi in considerazione come sorgenti supplementari di potenza in cooperazione o persino in sostituzione di batterie o di altri dispositivi di accumulo di energia quali i super-condensatori.

C’è un numero crescente di pubblicazioni concernenti TEG realizzabili in tecnologia a film sottile, sfruttando consolidate tecniche di processo sviluppate nei settori della microelettronica e di sistemi micro-elettromeccanici (MEMS), quali i processi planari, le lavorazioni micrometriche, l’impiantazione ionica, i trattamenti post impianto, le tecniche di assiemaggio a flip-chip, di bonding e così via.

La tesi di dottorato “Silicon-Micromachined Thermoelectric Generators for Power Generation from hot gas streams” di Israel Boniche, Università della Florida, 2010, e “Monolithic integration of VLS silicon nanowires into planar thermoelectric generators” di Diana Davila Pineda, Università Autonoma di Barcellona, 2011, offrono un’estesa rassegna introduttiva sulle pratiche di stato dell’arte nel campo dei dispositivi termoelettrici a stato solido, pompe di calore e generatori.

I documenti citati spaziano anche su due famiglie di TEG fabbricabili mediante micro e nano tecnologie di “silicon processing”. Nei dispositivi di una prima famiglia il flusso di calore è parallelo e nell’altra famiglia è ortogonale rispetto al piano di un wafer di silicio di substrato. Le architetture di questi TEG integrati comprendono generalmente un numero di celle elementari aventi rami conduttori rispettivamente a drogaggio di tipo n e a drogaggio di tipo p, disposte in modo tale che le celle siano termicamente in parallelo ed elettricamente in serie tra loro.

Tipicamente, i dispositivi TEG integrati nei quali il flusso di calore fluisce parallelamente al substrato possono avere rami conduttori di materiali termoelettricamente attivi depositati sopra un materiale o membrana a bassa conduttività termica, sospesa di diverse centinaia di micro metri sopra il substrato, o i rami di materiale termo elettricamente attivo sono essi stessi sospesi [membrane-less].

Altri esempi rilevanti sono divulgati nei documenti:

1. Huesgen, T.; Wois, P.; Kockmann, N. Design and fabrication of MEMS thermoelectric generators with high temperature efficiency. Sens. Actuators A 2008, 145-146, 423-429.

2. Xie, J.; Lee, C.; Feng, H. Design, fabrication and characterization of CMOS MEMS-based thermoelectric power generators. J. Micromech. Syst. 2010, 19, 317-324.

3. Wang, Z.; Leonov, V.; Fiorini, P.; van Hoof, C. Realization of a wearable miniaturized thermoelectric generator for human body applications. Sens. Actuators A 2009, 156, 95-102.

4. Wang, Z.; Fiorini, P.; Leonov, V.; van Hoof, C. Characterization and optimization of polycrystalline Si70%Ge30% for surface micromachined thermopiles in human body applications. J. Micromech. Microeng. 2009, doi: 10.1088/0960-1317/19/9/094011.

5. Su, J.; Leonov, V.; Goedbloed, M.; van Andel, Y.; de Nooijer, M.C.; Elfrink, R.;

Wang, Z.; Vullers, R.J. A batch process micromachined thermoelectric energy harvester: Fabrication and characterization. J. Micromech. Microeng. 2010, doi: 10.1088/0960-1317/20/10/104005.

6. Yang, S.M.; Lee, T.; Jeng, C.A. Development of a thermoelectric energy harvester with thermal isolation cavity by standard CMOS process. Sens. Actuators A 2009, 153, 244-250.

7. Kao, P.-H.; Shih, P.-J.; Dai, C.-L.; Liu, M.-C. Fabrication and characterization of CMOS-MEMS thermoelectric micro generators. Sensors 2010, 10, 1315-1325.

8. Wang, Z.; van Andel, Y.; Jambunathan, M.; Leonov, V.; Elfrink, R.; Vullers, J.M. Characterization of a bulk-micromachined membraneless in-plane thermopile. J. Electron. Mater. 2011, 40, 499-503.13.

9. Il brevetto US 7,875,791 B1 "Method for manufacturing a thermopile on a membrane and a membrane-less thermopile, thè thermopile thus obtained and a thermoelectric generator comprising such thermopiles" Vladimir Leonov, Paolo Fiorini, Chris Van Hoof (2011)

10. Termopile miniaturizzate sopra una membrane sono descritte da A.

Jacquot,W.L Liu, G. Chen, , J.P Flrial, A. Dauscher, B. Lenoir, in "Fabrication and Modeling of an in-plane thermoelectric micro-generator", Proceedings ICT'02.

21st International Conference on Thermoelectrics, p. 561-564 (2002).

Altri esempi di strutture TEG a flusso termico parallelo si basano sull’abilità di crescere o definire popolazioni di conduttori (nanowires). Gli articoli: “A. I. Hochbaum, R. K. Chen, R. D. Delgado, W. J. Liang, E. C. Gameti, M. Najarian, A. Majumdar, e P. D. Yang, Nature 451, 163-U5 (2008)” e “A. I. Boukai, Y. Bunimovich, J. Tahir-Kheli, J.-K. Yu, W. A. Goddard Iii, e J. R. Heath, Nature 451, 168-171 (2008)”; “F. Suriano, M. Ferri, F. Moscatelli, F. Mancarella, L. Beisito, S. Solmi, A. Roncaglia, S. Frabboni, G.C. Gazzadi, e D. Narducci, ‘Influence of Grain Size on thè Thermoelectric Properties of Polycrystalline Silicon Nanowires’, Journal of Electronic Materials, 44 (2015) 371 (USA)” e “N. Neophytou, X. Zianni, M. Ferri, A. Roncaglia, G. F. Cerofolini, e D. Narducci, ‘Nanograin effects on thè thermoelectric properties of poly-Si nanowires’, Journal of Electronic Materials, 42 (2013) 2393 (USA)”; WO2009/125317; EP1,083,610; WO20 11/007241; WO201 1/073142; offrono un’ampia rassegna di pratiche secondo questo approccio architetturale.

II documento US 7,875,791 B1 (by Leonov et al.) descrive termopile supportabili da una membrana o autosostenenti. Nonostante Γ apparentemente facile fabbricabilità di questi dispositive, il calore è forzato a propagarsi in una struttura complicata con significative perdite termiche. Inoltre, in alcuni casi è necessario l’uso di adesivi per migliorare il contatto termico con una sorgente di calore alla superficie superiore e inferiore del substrato iniziale. Questo può diventare causa di accoppiamento termico deficitario a livello di sistema, di percorsi termici interni a forte perdita e fragilità meccaniche, tutte caratteristiche che penalizzano le caratteristiche prestazionali della termopila.

Una seconda famiglia di dispositivi TEG integrati è spesso riferita con la qualifica di TEG di tipo “out-of-plane”. Questi dispositivi sono caratterizzati dal fatto che il calore fluisce in una direzione ortogonale al piano di substrato. In questi dispositivi, i materiali termo-elettricamente attivi sono normalmente stesi sopra o sono parte di strutture di supporto di elevato “aspect-ratio” che si ergono dalla superficie del substrato. Nonostante un apparentemente più sofisticato e costoso processo di fabbricazione, questa configurazione minimizza le perdite termiche, semplifica l’accoppiamento termico a livello di sistema, migliorando la prestazione generale del dispositivo.

I TEG a flusso termico “out-of-plane” si prestano alla miniaturizzazione e all’integrazione in dispositivi microelettronici e optoelettronici, oltre ad avere altre applicazioni. Esempi sono descritti in documenti di M. Strasser et al. quali: “Miniaturized Thermoelectric Generators Based on Poly-Si and Poly-SiGe Surface Micromachining”, (presentato in The 11<th>International Conference on Solid-State Sensors and Actuators, Munich, Germany, June 10-14, 2001) e “Micromachined CMOS Thermoelectric Generators as On-Chip Power Supply” (presentato in The 12<th>International Conference on Solid-State Sensors and Actuators and Microsystems, Boston, USA, June 8-12, 2003). Le strutture a film sottile per flusso termico ortogonale ovvero “out-of-plane”, sono idealmente utili in innumerevoli applicazioni, per esempio per la generazione di micro potenze, per gestire la temperatura in sistemi integrati complessi, per recupero di energia o sfruttamento di cascami termici.

Il documento US2014/0246066 (Chen et al.), sul cui insegnamento è stato redatto il preambolo della rivendicazione 1, divulga un sistema di recupero di energia, mostrato in figura 1, che ha un pluralità di elementi termoelettrici di tipo P e di tipo N connessi in serie. Il sistema di recupero di energia termoelettrico può essere formato con elementi termoelettrici separati 610A, 610B realizzati su due diversi substrati 630 e 640 che possono essere montati insieme.

Le rese in termini di potenza elettrica a partire da un dato flusso di calore e per unità d’area di impronta di dispositivi a flusso di calore ortogonale noti, basati su comuni materiali semiconduttori o comunque compatibili con i processi di fabbricazione dei circuiti integrati (IC), devono essere migliorati. Vi è quindi la necessità di disporre di TEG più efficienti e compatti che possono essere realizzati per mezzo di un processo completamente compatibile con tecnologie standard CMOS o BiCMOS.

SOMMARIO

Come nei dispositivi noti, il generatore di questa divulgazione ha contatti metallici di giunzione di sommità di colline e contatti metallici di giunzione di fondovalle che uniscono estremità giustapposte di segmenti alternatamente drogati di tipo P e di tipo N definiti lungo fianchi opposti inclinati di colline e di valli di un materiale dielettrico, utili per convertire in elettricità parte del calore che fluisce in una direzione ortogonale al generatore planare, e uno strato di copertura planare elettricamente non conduttivo che giace sui contatti metallici di giunzione di sommità di colline e sospesi sopra le valli, che sono spazi vuoti delimitate sulla sommità dallo strato conduttivo non conduttore.

La richiedente ha trovato un generatore termoelettrico integrato di configurazione di flusso termico ortogonale che può essere fabbricato con un processo pienamente compatibile con tecnologie standard front-end CMOS o BiCMOS. Secondo questa divulgazione, porzioni dello strato piano di copertura elettricamente non conduttivo sopra le valli hanno fori passanti sufficientemente larghi per lasciar passare soluzioni di attacco isotropico o plasma di attacco, attraverso lo spessore dello strato di copertura elettricamente non conduttivo (9), in modo da realizzare cavità vuote attaccando uno strato sacrificale. Il generatore comprende inoltre uno strato di copertura superiore (11) depositato su una superficie libera di detto strato di copertura planare elettricamente non conduttivo (9) in modo da occludere i fori passanti (10) dello strato di copertura elettricamente non conduttivo (9).

È anche divulgato un metodo di fabbricazione di un generatore termoelettrico integrato a configurazione flusso termico ortogonale.

Le rivendicazioni come depositate sono parte integrante di questa descrizione e sono qui incorporate per riferimento.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La figura 1 illustra un dispositivo noto di recupero di energia termoelettrica.

Le figure da 2 a 11 illustrano in successione le fasi di un processo di fabbricazione di una cella di generatore termoelettrico integrato secondo questa divulgazione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

La figure da 2 a 11 illustrato le fasi di fabbricazione di una singola cella di un generatore termoelettrico di questa divulgazione. La struttura illustrata può essere replicata in maniera identica su un wafer di silicio per realizzare un generatore termoelettrico integrato con un processo di fabbricazione pienamente compatibile con tecnologie CMOS e BiCMOS.

Con riferimento alle figure da 2 a 11, un substrato di fondo 1, che può essere un wafer di silicio, è usato per fabbricare su di esso il TEG integrato di tipo a flusso termico ortogonale. Possono essere utilizzati wafer di silicio commercialmente disponibili di qualsiasi dimensione.

Uno strato di base dielettrico 2 di spessore sostanzialmente uniforme (figura 2), che per esempio può essere fatto di biossido di silicio, è accresciuto o depositato mediante ossidazione termica o deposizione PECVD sul substrato di fondo 1. Per mezzo di tecniche ben rodate, lo strato di base dielettrico 2 è sagomato in modo da avere uno spessore disuguale per definire colline, in corrispondenza di porzioni più spesse, spaziate da valli 3, in corrispondenza di porzioni più sottili dello strato dielettrico 2. Lo strato di base dielettrico 2 ha uno spessore minimo in corrispondenza delle valli 3 sufficiente a fornire un necessario isolamento elettrico di fondo senza introdurre una resistenza termica significativa. L'altezza delle colline distanziate generalmente può essere compreso tra 0,1 e 50 µm. I fianchi tipicamente inclinati delle colline definiscono valli 3 tra loro, il cui fondo sostanzialmente piano generalmente può avere una larghezza compresa tra 0,1 e 100 µm, più preferibilmente tra 0,2 e 50 µm, similmente alla larghezza della cima delle colline. Le colline possono essere definite attraverso una successione di passi di mascheratura e attacco in modo da inclinare le pareti di valli 3 progressivamente approfondite verso un fondo sostanzialmente piano, per un angolo di inclinazione rispetto al piano di base che preferibilmente è compreso tra 45 e 85 gradi. I segmenti a film sottile 4 e 5 di materiali termoelettrici (TE) sono depositati sulle colline e valli 3 definite dallo strato dielettrico di base 2. Secondo una forma di realizzazione, i segmenti a film sottile 4 e 5 sono fatti di materiale semiconduttore policristallino di tipo p e di tipo n come, per esempio Si o SiGe drogato. I segmenti 4 e 5, depositati in forma di un film sottile di spessore sostanzialmente uniforme sul dielettrico di fondo 2 e le colline distanziate, costituiscono i due rami di materiale termoelettrico che connette elettricamente una giunzione sul fondo della valle alle due giunzioni adiacenti di sommità delle colline. Per avere un effetto termoelettrico, i segmenti a film sottile possono essere depositati fianco a fianco per formare giunzioni di materiali termoelettrici diversi, come mostrato in figura 4, o, secondo un'alternativa non mostrata nelle figure allegate, ci può essere un gap riempito con metallo tra segmenti adiacenti 4 e 5.

Il materiale delle colline deve avere una bassa conduttività termica, significativamente più bassa della conduttività termica dei segmenti di linee di film sottile semiconduttore di tipo p e di tipo n definite sopra le colline, così da penalizzare ulteriormente percorsi di by-pass del calore per conduzione, alternativi ai percorsi di conduzione del calore utili, lungo i segmenti di film sottile di conduttore policristallino drogato o rami definiti sopra le opposte superfici inclinate delle colline a forma di piramide tronca a base rettangolare o di colline con una sezione trapezoidale lungo un asse e lati o fianchi eretti ortogonali allo stesso.

Esempi di materiale adatti aventi una conduttività termica più bassa della conduttività termica del termo-elettricamente attivo semiconduttore policristallino e dei loro rispettivi coefficienti di conduzione del calore sono riportati nella seguente tabella.

-1 -1 Materiale Spessore[nm] Conduttività [W m K ] SiO2 termico > 250∼ 1.2

SiO2 30 -50 0.82 ± 0.02 (PECVD@300C)

SiO2 90 -180 1.00 ± 0.10 (PECVD@300C)

SiO2 >200 ∼ 1.2 (Bulk)

(PECVD@300C)

SiNx 20 -40 0.55 ± 0.05

(PECVD@300C)

SiNx 60 -120 0.65 ± 0.05

(PECVD@300C)

SiNx<180>∼1.45

(APCVD@900C)

Lo strato depositato di semiconduttore policristallino drogato dei segmenti 4 e 5 può avere uno spessore generalmente compreso tra 10 e 1000 nm, ma può anche essere più spesso, nell’ordine di uno o più micrometri, dipendentemente dalle applicazioni contemplate del dispositivo, della scala della struttura elementare di cella, delle proprietà del materiale semiconduttore policristallino usato e di scelte di progetto del TEG integrato. Le giunzioni fredde e calde, rispettivamente sui fondovalle e sulle sommità di colline o viceversa, sono entrambi costituiti da contatti metallici di rapporto di aspetto basso, rispettivamente 6 e 7, elettricamente colleganti le estremità di segmenti adiacenti 5 di tipo p e segmenti 4 di tipo n. I contatti metallici 6 e 7 possono essere fatti, per esempio, di una lega alluminio-silicio.

Diversamente da quanto è comunemente considerato vero nell'arte, non è obbligatorio avere segmenti 5 drogati di tipo p e di segmenti 4 drogati di tipo n separati da un gap riempiti di metallo per evitare formazione di giunzioni p-n. La richiedente ha notato che i contatti metallici 6 e 7, che possono essere realizzati per agire come elettrodi caldi e freddi del generatore termoelettrico, sono abbastanza grandi da cortocircuitare le giunzioni p-n coprendo l'intera regione di svuotamento, quindi le giunzioni non impediscono alla corrente di circolare attraverso il generatore. Definire segmenti termoelettrici fianco a fianco può essere convenienti perché le performance del generatore non sono peggiorate, ma il processo di fabbricazione è notevolmente semplificato perché non è necessario un passo di mascheratura aggiuntivo per definire i gap (da riempire con metallo) tra i segmenti 4 e 5.

Lo strato metallico depositato dei contatti metallici di giunzione 6 e 7 che si estendono sopra e nel contatto elettrico con le porzioni terminali dei due segmenti 4 e 5 di semiconduttore policristallino, possono avere uno spessore che va da circa 0.1 a circa 5 µm.

Per aumentare l'isolamento termico tra contatti metallici di sommità di colline 6, che costituiranno gli elettrodi caldi o freddi del generatore termico, e contatti metallici 7 di fondovalle, che costituiranno gli elettrodi freddi o caldi, è molto conveniente sigillare sottovuoto le valli vuote. Per chiudere le valli vuote 3 tra le colline con uno strato di copertura 11 (figura 11) usando un processo di fabbricazione pienamente compatibile con una tecnologia di fabbricazione front-end CMOS o BiCMOS, sono eseguite le operazioni illustrate nelle figure da 6 a 11.

Uno strato 8 di materiale sacrificale (figura 6), adatto per essere isotropicamente attaccato con soluzioni di attacco in umido o con un plasma di attacco, è depositato sulla struttura di figura 5 in modo da riempire le valli 3 e per seppellire i contatti metallici 6 e 7 e i segmenti 4 e 5. Questo materiale sacrificale può essere biossido di silicio o un materiale a base di carbonio (Carbon Based Material), depositato per esempio ad una bassa temperatura. Lo strato sacrificale 8 è quindi planarizzato (figura 7) in modo da scoprire una superficie superiore dei contatti metallici di sommità di colline 6, per esempio con una tecnica di Chemical Mechanical Polishing (CMP) o con una tecnica di etch back o con una combinazione delle due.

Uno strato di copertura elettricamente non conduttiva è depositato (figura 8) sulla superficie planarizzata dello strato sacrificale 8 e sulle superfici superiori dei contatti metallici di sommità di colline 6. Per esempio, lo strato di copertura 9 può essere fatto di nitruro di silicio o biossido di silicio depositato usando una tecnica convenzionale a bassa temperatura PECVD. Allora le porzioni dello strato di copertura elettricamente non conduttivo 9 sono forati in corrispondenza delle valli in modo da definire fori 10 (figura 9) attraverso il suo spessore, per esempio con operazioni standard fotolitografiche e di attacco a secco. I fori 10 sono sufficientemente grandi da lasciare passare soluzioni di attacco isotropico o attacco al plasma e sono posti e sagomati per rimuovere efficientemente lo strato sacrificale 8 (figura 10) con un processo di attacco in umido, per esempio usando vapori di acido fluoridrico, o un processo di attacco a secco, per esempio usando plasma a ossigeno. Quando l'intero strato sacrificale è stato rimosso, porzioni dello strato di copertura 9 sono sospese sopra gli spazi vuoti in corrispondenza delle valli 3.

Infine, uno strato superiore di copertura 11 è depositato (figura 11), per esempio con un processo di sputtering, sopra lo strato non conduttore 9 per occludere i fori passanti 10 dello strato di copertura non conduttore 9. Numerosi materiali possono essere usati per quest'ultima operazione: preferibilmente, un metallo come l'alluminio può essere usato per realizzare uno strato di copertura superiore 11 con un buon accoppiamento sia elettrico e termico.

Preferibilmente, il substrato di fondo 1 e lo strato di copertura superiore 11, che sarà posto in contatto con lo sorgente calda o con la sorgente fredda, rispettivamente, sono soggetti ad un processo di assottigliamento, dopo la fabbricazione del dispositivo, finalizzato a ridurre perdite termiche tra il substrato 1 o lo strato 11 e le giunzioni di segmenti termoelettrici 4 e 5. Secondo una forma di realizzazione, gli spessori del substrato di fondo 1 e dello strato di copertura superiore 11 variano rispettivamente tra 0,5 e 2,0 micron e tra 0,1 e 2 micron.

Gli spazi vuoti in corrispondenza delle valli 3 sono permanentemente sigillate durante operazioni di packaging o di back-end occludendo gap laterali tra il substrato di fondo 1 e lo strato di copertura non conduttivo 9, e sono posti sottovuoto al momento del packaging.

La cella mostrata in figura 11 può essere identicamente replicata numerose volte su un wafer di silicio e i corrispondenti elettrodi caldi e freddi 6 e 7 possono essere elettricamente e termicamente connessi insieme per formare elettrodi caldi e freddi di un generatore termoelettrico multi-cella.

Il generatore termoelettrico di questa divulgazione ha i seguenti vantaggi:

- esso può essere fabbricato con un processo CMOS o BiCMOS pienamente compatibile senza usare alcuna tecnica di bonding, come un tecnica di flip chip o waferto-wafer;

- non c'è alcun rischio di disallineamento e nemmeno è necessario usare resine, come nelle tecniche di bonding, che aumenterebbero le perdite termiche e quindi ridurrebbero l'efficienza complessiva del generatore termoelettrico;

- il vuoto nelle cavità permette di minimizzare le perdite termiche.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Generatore termoelettrico a flusso termico ortogonale, detto generatore comprendente: un substrato di fondo (1); uno strato dielettrico (2) depositato su una faccia di detto substrato di fondo (1) con spessore disuguale, per definire colline e valli di materiale dielettrico; segmenti giustapposti (4, 5) alternatamente drogati di tipo p e di tipo n, di linee definite di segmenti a film sottile di un semiconduttore policristallino, che si estendono su fianchi opposti inclinati di dette colline, utili per convertire in elettricità parte del calore che fluisce in una direzione ortogonale al generatore planare, contatti metallici di giunzione di sommità di collina (6) e contatti metallici di giunzione di fondovalle (7) che uniscono estremità giustapposte di detti segmenti (4, 5) alternatamente drogati di tipo p e di tipo n, uno strato piano elettricamente non conduttivo (9) che giace su detti contatti metallici di giunzione di sommità di colline e sospesi sopra dette valli, tutte le valli tra dette colline (3) essendo spazi vuoti delimitati superiormente dallo strato di copertura non conduttivo (9), caratterizzato dal fatto che porzioni di detto strato piano di copertura elettricamente non conduttivo (9) sospeso sopra ciascuna valle di dette valli hanno fori passanti (10) sufficientemente larghi da lasciar passare soluzioni di attacco isotropico o plasma di attacco, attraverso lo spessore dello strato di copertura elettricamente non conduttivo (9); detto generatore comprende inoltre uno strato di copertura superiore (11) depositato su una superficie libera di detto strato piano di copertura elettricamente non conduttivo (9) in modo da occludere i fori passanti (10) dello strato di copertura elettricamente non conduttivo (9).
2. Generatore termoelettrico della rivendicazione 1, in cui detti spazi vuoti sono permanentemente sigillati durante il confezionamento o operazioni di back-end occludendo gap laterali tra il substrato di fondo (1) e detto strato di copertura elettricamente non conduttivo (9).
3. Generatore termoelettrico della rivendicazione 1 o 2, in cui detti spazi vuoti sono messi sottovuoto al momento del packaging.
4. Generatore termoelettrico di una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui detti segmenti drogati di tipo p e n (4, 5) sono uniti insieme in modo alternato per formare giunzioni p-n, ciascuno di detti contatti metallici di giunzione di sommità di colline (6) e detti contatti metallici di giunzione di fondovalle (7) essendo disposti per cortocircuitare una rispettiva di dette giunzioni p-n.
5. Generatore termoelettrico di una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detto strato di copertura superiore (11) è uno strato di metallo.
6. Generatore termoelettrico della rivendicazione 1, in cui detti segmenti a film sottile drogati di tipo n e di tipo p (4, 5) sono fatti di silicio policristallino.
7. Generatore termoelettrico della rivendicazione 1, in cui dette colline (3) sono regolarmente distanziate e hanno una forma di tronco di piramide rettangolare o una sezione trasversale trapezoidale lungo un asse e lati o fianchi diritti ortogonali ad esso.
8. Metodo di fabbricazione di un generatore termoelettrico integrato di configurazione a flusso termico ortogonale, comprendente le operazioni seguenti: depositare uno strato dielettrico (2) con spessore disuguale su una faccia di un substrato di fondo (1), per definire colline e valli di materiale dielettrico, depositare segmenti giustapposti (4, 5) alternatamente drogati di tipo p e di tipo n, di linee definite di segmenti a film sottile di un semiconduttore policristallino, che si estendono su fianchi opposti inclinati di dette colline, depositare contatti metallici di giunzione di sommità di colline (6) e contatti metallici di giunzione di fondovalle (7) che uniscono estremità giustapposte di detti segmenti (4, 5) alternatamente drogati di tipo p e di tipo n, depositare uno strato di materiale sacrificale (8) per riempire dette valli e per coprire detti segmenti giustapposti (4, 5), lasciando scoperte solo superfici superiori di detti contatti metallici di giunzione di sommità di colline (6), depositare uno strato piano elettricamente non conduttivo (9) che giace su detti contatti metallici di giunzione di sommità di colline, caratterizzato dal fatto che il metodo è pienamente compatibile con una tecnologia di fabbricazione front-end CMOS o BiCMOS, e comprende inoltre le operazioni di: realizzare fori passanti (10) sufficientemente larghi da lasciar passare soluzioni di attacco isotropico o plasma di attacco, attraverso lo spessore dello strato di copertura elettricamente non conduttivo (9); rimuovere detto materiale sacrificale (8) iniettando una soluzione di attacco isotropico o un plasma di attacco attraverso detti fori (10), per far sì che lo strato planare di copertura elettricamente non conduttivo (9) giaccia su detti contatti metallici di giunzione di sommità di colline e sia sospeso sopra dette valli, tutte le valli tra dette colline (3) essendo spazi vuoti delimitati superiormente dallo strato di copertura elettricamente non conduttivo (9); depositare uno strato di copertura superiore (11) su una superficie libera di detto strato di copertura planare elettricamente non conduttivo (9) in modo da occludere i fori passanti (10) dello strato di copertura elettricamente non conduttivo (9).
9. Metodo della rivendicazione 8, comprendente inoltre le operazioni di: mettere sottovuoto detti spazi vuoti al momento del packaging; sigillare permanentemente detti spazi vuoti durante operazioni di packaging o di back-end occludendo i gap laterali tra il substrato di fondo (1) e detto strato di copertura elettricamente non conduttivo (9).