CN106716640B - 硅集成的平面外热通量热电发电机 - Google Patents

硅集成的平面外热通量热电发电机 Download PDF

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Abstract

增强的电场利用在基板晶片(1)上的平面外热通量构造的集成热电发电机(iTEG)实现，其中基板晶片(1)具有连接多晶半导体片段的限定薄膜线的交替p‑掺杂和n‑掺杂的片段(4，5)的并置端的山顶接头金属触点(7)和谷底接头金属触点(6)，其在具有比所述热电活性多晶半导体的热导率低的热导率的材料的山丘(3)的倾斜相对侧翼上延伸，通过使山丘(3)当中的谷空间(V)保持为空的并且由平面不导电覆盖物(8)限定在顶部，具有限定在耦合表面上的金属键合焊盘(10)，适于与相应的山顶接头金属触点(7)键合。接头金属触点(6，7)具有低纵横比的横截面轮廓，其中两个臂或翼与片段的并置端部分重叠。优选地，内部空隙在包装iTEG时被抽空。

Description

硅集成的平面外热通量热电发电机
技术领域
本公开总体上涉及固态热电器件，具体地涉及适于利用平面处理技术和异质或混合3D集成的相关技术制造的热电发电机(TEG)。
背景技术
热电发电机(TEG)除了由环保材料制成以外，作为具有优异的坚固性、可靠性和几乎无限的服务寿命的低焓废热利用器件而被认真研究。
随着越来越流行的电子器件的功耗不断地最小化，TEG开始被认为是结合或者甚至代替电池或诸如超级电容器的其它能量存储器件的补充电源。
有越来越多数量的出版物涉及薄膜技术TEG，其利用在微电子和微机电***(MEMS)中开发的良好建立的处理技术，诸如平面处理、微加工植入和后植入处理、倒装芯片(flip-chip)和键合技术等等。
由加利福尼亚大学的Israel Boniche于2010年的博士论文“Silicon-Micromachined Thermoelectric Generators for Power Generation from hot gasstreams”以及由巴塞罗那自治大学的Diana Davila Pineda于2011年的博士论文“Monolithic integration of VLS silicon nanowires into planar thermoelectricgenerators”提供了用于固态热泵和发电机的热电器件领域中的最先进实践的广泛介绍性综述。
该综述还包括用硅相容的微米和纳米技术制造的两个TEG族：在第一族的器件中，热流是平行的，而在另一族中，热流垂直于基板。这些集成TEG的体系架构通常包括具有n-p掺杂管脚(leg)的若干基本单元，其以基本单元被热并联且电串联的方式进行布置。
通常，其中热流平行于基板的集成TEG器件可以具有沉积在非常高的热阻材料或膜上、悬浮在基板上方几百微米的热电活性材料的导电管脚，或者活性材料本身的管脚是不需要支撑物的[无膜]。
其它相关例子在以下中报告：
■Huesgen,T.；Wois,P.；Kockmann,N.Design and fabrication of MEMSthermoelectric generators with high temperature efficiency.Sens.Actuators A2008,145–146,423–429。
■Xie,J.；Lee,C.；Feng,H.Design,fabrication and characterization ofCMOS MEMS-based thermoelectric power generators.J.Micromech.Syst.2010,19,317–324。
■Wang,Z.；Leonov,V.；Fiorini,P.；van Hoof,C.Realization of a wearableminiaturized thermoelectric generator for human bodyapplications.Sens.Actuators A 2009,156,95–102。
■Wang,Z.；Fiorini,P.；Leonov,V.；van Hoof,C.Characterization andoptimization of polycrystalline Si70％Ge30％for surface micromachinedthermopiles in human body applications.J.Micromech.Microeng.2009,doi:10.1088/0960-1317/19/9/094011。
■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 energyharvester:Fabrication and characterization.J.Micromech.Microeng.2010,doi:10.1088/0960-1317/20/10/104005。
■Yang,S.M.；Lee,T.；Jeng,C.A.Development of a thermoelectric energyharvester with thermal isolation cavity by standard CMOSprocess.Sens.Actuators A 2009,153,244–250。
■Kao,P.-H.；Shih,P.-J.；Dai,C.-L.；Liu,M.-C.Fabrication andcharacterization of CMOS-MEMS thermoelectric micro generators.Sensors 2010,10,1315–1325。
■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。
■专利US 7,875,791B1“Method for manufacturing a thermopile on amembrane and a membrane-less thermopile,the thermopile thus obtained and athermoelectric generator comprising such thermopiles”Vladimir Leonov,PaoloFiorini,Chris Van Hoof(2011)。
■膜上的小型化热电堆也由A.Jacquot,W.L Liu,G.Chen,,J.P Flrial,A.Dauscher,B.Lenoir在“Fabrication and Modeling of an in-plane thermoelectricmicro-generator”,Proceedings ICT'02.21st International Conference onThermoelectrics,第561-564页，(2002)中描述。
平行热流TEG结构的其它例子依赖于在低热导率的平面基板上生长或限定具有几十纳米的平均直径的平行和极细长导体(纳米线)的群体并且最终堆叠瓦片模块以形成热量沿与平行纳米线相同方向流过的热电活性隔膜的能力。文章：“A.I.Hobabaum，R.K.Chen，R.D.Delgado，W.J.Liang，E.C.Garnett，M.Najarian，A.Majumdar和P.D.Yang，Nature 451，163-U5(2008)”和“A.I.Boukai，Y.Bunimovich，J.Tahir-Kheli，J.-K.Yu，W.A.Goddard Iii和J.R.Hath，Nature 451，168-171(2008)”；WO2009/125317；EP1,083,610；WO2011/07241；WO2011/073142；提供了对按照这种方法进行实践的综述。
US 7,875,791 B1(由Leonov等人)公开了可以由膜层支撑或可以是自支撑的热电堆。虽然这些器件明显地容易制造，但是热量被迫在具有显著热损失的复杂结构中移动。此外，在一些情况下，需要粘合剂以便确保与初始基板的顶部或底部表面处的热源的热接触。这导致差的***级热耦合、有损耗的热路径以及机械脆性，所有这些都会损害热电堆的性能。
第二族TEG器件通常被称为“平面外”热通量TEG。它们的特征在于热垂直于基板流动的事实。在这些器件中，热电活性材料通常铺设在基板上站立的高纵横比支撑结构上或者是基板上站立的高纵横比支撑结构的一部分。虽然这种构造是更复杂并且显然昂贵的制造工艺，但是这种构造使热损失最小化、简化了***级的热耦合，从而增强了整体性能。
“平面外”热通量TEG利用常规的CMOS/BiCMOS/MEM材料和工艺制造，其适于微电子和光电子器件中的小型化和集成，以及其它应用。
例子由M.Strasser等人在“Miniaturized Thermoelectric Generators Basedon Poly-Si and Poly-SiGe Surface Micromachining”中(在2001年6月10-14日，德国慕尼黑的第11届固态传感器和致动器国际会议中给出)和“Micromachined CMOSThermoelectric Generators as On-Chip Power Supply”中(在2003年6月8-12日，美国波士顿的第12届固态传感器和致动器以及微***国际会议中给出)报告。
平面外或正交热通量薄膜结构对于无数应用都是有用的，例如用于微发电或用于复杂集成***中的温度管理、用于能量回收或收获。
基于公共半导体或与IC制造工艺相兼容的任何材料，来自给定热流的电功率产出以及电功率产出相对于现有技术的平面外或正交热通量器件的覆盖面积仍然很差，并且需要更高效和功率密集的器件。
发明内容
利用具有新颖“Z-器件”结构的硅集成兼容平面外(或正交)热通量TEG实现了显著增加的转换效率。
本公开的实施方案提供了一种平面外热通量构造的集成热电发电机，包括：
基板晶片，
沉积在所述基板晶片上形成山丘和谷的单一材料的层，所述山丘和谷均由所述单一材料组成，
完全限定在由所述单一材料组成的所述层的所述山丘的倾斜相对侧翼上并在所述倾斜相对侧翼上延伸的多晶半导体的交替p-掺杂和n-掺杂的片段的薄膜线；
所述材料的热导率低于所述多晶半导体的热导率，
沉积在所述多晶半导体片段的所述薄膜线的交替p-掺杂和n-掺杂的片段的并置端上并连接所述并置端的山顶接头金属触点和谷底接头金属触点，其特征在于，
所述山丘之间的所有所述谷都是从上方由平面不导电覆盖物限定的空隙空间，具有限定在所述平面不导电覆盖物的耦合表面上，与相应的所述山顶接头金属触点键合的金属键合焊盘，
其中组成所述层的所有所述山丘和谷的所述单一材料选自由氧化硅、氮化硅、增强的抗热传导的沉积氧化物和纳米级薄膜硅的超晶格组成的组，
其中所述山顶接头金属触点具有其中两个臂或翼分别与所述多晶半导体片段的所述薄膜线的p-掺杂和n-掺杂片段的并置端部分重叠的横截面轮廓。
在一个实施方案中，所述基板晶片和所述平面不导电覆盖物之间的侧间隙被封闭以永久密封所述空隙空间。
在一个实施方案中，所述基板晶片和所述平面不导电覆盖物之间的侧间隙被封闭以使所述空隙空间被永久密封在真空下。
在一个实施方案中，其中所述平面不导电覆盖物是类似于所述基板晶片的晶片，并且具有在所述耦合表面上、使限定在其上的所述金属键合焊盘(10)彼此电绝缘的介电膜。
在一个实施方案中，所述基板晶片或所述平面不导电覆盖物是薄化或超薄硅晶体晶片。
在一个实施方案中，所述平面不导电覆盖物是类似于所述基板晶片的硅晶片。
在一个实施方案中，所述基板晶片和所述平面不导电覆盖物是键合在一起的微加工晶片。
在一个实施方案中，所述山顶接头金属触点和所述谷底接头金属触点是铝、铜、银或其合金。
在一个实施方案中，所述山顶接头金属触点与所述多晶半导体薄膜的电接触经由界面多层发生，所述界面多层包括选自由TiSi2、WSi2、MoSi2、PtSi2和CoSi2组成的组的硅化物膜。
在一个实施方案中，所述山顶接头金属触点与所述多晶半导体薄膜的电接触经由界面多层发生，所述界面多层包括选自由W、Ti、Ta组成的组的难熔金属的中间膜和与所述山顶接头金属触点接触的氮化钛膜。
在一个实施方案中，所述山丘沿与所述多晶半导体的所述片段正交的平行线规则地间隔开，并且具有截顶的四棱锥形状或沿着一个轴线的梯形横截面和与其正交的直侧面或侧翼。
基本上，通常通过介电填充物(典型地是沉积在顺序交替的p-型和n-型沉积半导体薄膜的限定束(tract)或片段上以及在谷底接头处的p-型和n-型半导体的限定片段的并置端之间、在大致梯形横截面的间隔山丘之间提供电连续性的金属桥上，在放置典型的Z-器件轮廓的基本单元的限定半导体薄膜管脚的相对倾斜侧翼上的谷中的氧化物(例如氧化硅))发生的热传导的内部旁路热传递通过实现相对低轮廓(即，低纵横比)的接头金属接触和减小的阻碍并且通过使谷空间保持为空的并因此不再用介电氧化物填充并且不再承担p-型和n-型管脚的并置端的电连接的高轮廓的金属桥而被显著减少。
鉴于除其它因素之外，集成热电发电机(iTEG)的输送电功率与两层金属触点之间的温度差的第二功率有关的事实，减少从热金属接头到Z-器件的冷金属接头的内部旁路热传递对效率具有显著影响。
根据优选实施例，空隙空间在包装完成的器件时抽空，以便基本上消除通过其对沿着旁路路径而不是沿着Z-器件结构的半导体薄膜线的热电有用的热传导路径从热接头金属触点到冷接头金属触点的热传递的热对流贡献。
根据新颖体系架构的方面，连接(例如重掺杂多晶硅或多晶锗硅的)掺杂多晶半导体线的p-掺杂和n-掺杂薄膜片段、分别在规则间隔的山丘的山丘线的每个介电\绝热的一侧和相对侧侧翼上延伸的谷底和山顶接头金属触点是沉积的金属层的限定束的形式，部分地与半导体薄膜的p-掺杂和n-掺杂管脚的并置端部分重叠，用于电连接串联交替的冷和热热电接头，从而组织成单个或多个链。
山丘通常可以具有截顶的四棱锥形状，或者它们可以具有沿着一个轴线的梯形横截面和与其正交的直侧面或侧翼，但是可以使用包括截顶圆锥形状的其它形状。
山丘材料应当具有低的导热性，低于其上支撑的材料的p-型和n-型管脚的材料的导热性。山丘可以是热生长的(例如所谓的locos氧化物)，或者是诸如氧化物、氮氧化物、氮化硅之类的材料的沉积层，或者甚至是有意形成的声子材料的纳米长度尺度结构，诸如硅的纳米级薄膜的超晶格，其最终在控制的蚀刻条件下和/或以最终逐步的方式被连续地掩蔽和蚀刻，以便将蚀刻的谷的壁朝基本平坦的底部倾斜。
接头金属触点的这种形状，就谷底接头(相对于连贯的冷或热山顶接头的热或冷)而言，在相邻山丘之间、在放置p-掺杂和n-掺杂半导体的薄膜导电管脚的倾斜侧翼之上留下内部分隔空间，对于完全利用由空的空间提供的减少的热传递，基本上不受阻碍。
这些内部空隙空间在顶部处被平面覆盖物封闭，平面覆盖物具有在平面覆盖物的耦合表面上限定的金属触点，适于与相应的山顶接头金属触点键合。
附图说明
图1是根据本公开的基本实施例的集成Z-器件的基本单元的横截面图。
图2是示出集成Z-器件结构的两行基本单元的不连续的、三维横截面图。
图3示出了基本单元的平行导电线的可能布局，其中基本单元构成具有到电路的连接焊盘的电串联的若干单元的串的集成TEG模块。
图4是串联的集成单元的导电部件的布置的三维视图，其示出了在热山顶金属接头和冷谷底金属接头之间的温度差下由集成TEG器件生成的电流的流动路径。
具体实施方式
参考图1和图2，硅晶片1被用作用于在其上制造平面外(正交)热通量类型的集成TEG的新颖Z-器件结构的基板。
可以使用任何尺寸并且具有通常不超过675微米(μm)厚度的市售硅晶片。
通常可以在1纳米(nm)和1微米(μm)之间(优选地为大约10nm)包括的基本上均匀厚度的介电基层2提供必要的底部电绝缘而不引入显著的热阻。
根据良好建立的微加工处理技术，相对低热导率材料(诸如厚氧化物)的间隔山丘3的布置热生长或沉积在首先生长的基层2的未掩蔽区域上，直到通常可以包括在0.1和50μm之间的高度。山丘3的典型倾斜侧翼限定其间的谷，其基本平坦的底部通常可具有包括在0.1和100μm之间，最优选地在0.2和50μm之间的宽度，类似于山丘3的顶部的宽度。
可替代地，山丘3可以在受控的各向同性蚀刻条件下，通过一系列掩蔽和蚀刻步骤，从沉积的氧化物或其它材料(诸如氮化硅)的层开始限定，以便使逐渐蚀刻的谷的壁朝基本平坦的底部倾斜了与基平面的倾斜角，该倾斜角优选地包括在45和85度之间。
利用不同量的磷和/或氢杂质以及促进结构紊乱的特定处理和后处理条件进行沉积的LPCVD氧化硅(参考：Y.S.Ju和K.E.Goodson，“Process-dependent thermal transportproperties of silicon-dioxide films deposited using low-pressure chemicalvapor deposition”，AIP Journal of Applied Physics，第85卷，第10期，第7130-7134页)也是有效的材料，利用该材料可以在基板晶片1的氧化表面上形成具有增强的耐热导性的山丘3。
利用其可以在基板晶片的氧化表面上形成具有增强的耐热导性的具有两个适当倾斜的相对侧的山丘3的还有另一种替代材料是声子硅的纳米网结构的族(参考：由Jen-Kan Yu，S.Mitrovic，D.Tham，J.Varghese和J.R.Heath的“Reduction of thermalconductivity in phononic nanomesh structures”，Nature Nanotechnology，第5卷，2010年10月，Macmillan Publishers Lim.)。
山丘材料应当具有低的热导率，显著低于其上支撑的导电材料的p-型和n-型管脚的材料的热导率，以便进一步损害热传导流的旁路路径，该路径是沿着多晶掺杂半导体薄膜片段或管脚的生产性热传导的路径的替代，其中多晶掺杂半导体薄膜片段或管脚被限定在截顶四棱锥形山丘3或具有沿着一个轴线的梯形横截面以及与其正交的直侧面或侧翼的相对倾斜表面上。
具有比热电活性多晶半导体的热导率低的热导率的合适材料及其相应的导热系数的例子在以下表中报告。
在基板表面上的介电基层上实现的声子硅的纳米级薄膜的超晶格的山丘3是能够显著降低集成TEG结构的山丘3的热导率的另一种替代方案。
以基本上均匀厚度的薄膜形式沉积在底部隔离电介质2和间隔山丘3上方的、多晶半导体材料(诸如掺杂的Si或SiGe)的分别为4和5的交替p-掺杂和n-掺杂的限定束或片段的平行线构成热电材料的两个管脚，其将谷底部处的接头电连接到山丘3顶部上的两个相邻接头(即，Z-器件结构的单元或基本单元)。片段4和5的沉积掺杂多晶硅层可以具有通常包括在10和1000nm之间的厚度，但是甚至可以厚至一个或多个微米，这取决于预期的应用、基本单元结构的尺度、所使用的多晶半导体材料的属性以及集成TEG的设计选择。
在物理上，分别在谷底和山顶或反之亦然的冷接头和热接头都由低纵横比的金属触点(分别为6和7)构成，其电桥接多晶薄膜半导体的p-掺杂片段或管脚5的限定端和n-掺杂热电片段或管脚4的限定端之间的中断间隙，以便避免沿着基本集成模块的串或系列导电线(链)单元中的单元形成p-n结。
在多晶半导体的两个片段4和5的端部上延伸并与其电接触的接头金属触点6和7的沉积金属层，对于其置于基本平坦的谷底和山顶上的部分中的大部分，可以具有大约0.1至大约5μm的厚度。
视图的横截面图很好地表示了基本单元的热电活性材料的导电管脚4和5的“Z轮廓”特性。
优选地，在与多晶半导体薄膜重叠的金属之间存在多层界面，以控制金属和其间的半导体材料之间的电界面电阻，并且最终导致不成比例的导电率与热导率，以便减少朝金属接头，即谷底接头6和山顶接头7的金属本体的热传导。如放大透镜所示，有效界面多层可以包括与多晶掺杂半导体接触的属于以下组的硅化物的1-50nm膜6a：TiSi2、WSi2、MoSi2、PtSi2和CoSi2，中间的W或Ti的1-10nm厚的膜6b以及与Al或Al-Si合金或铜的金属层6，7接触的TiN的5-30nm厚的膜6c。
根据新颖的集成平面外TEG结构的优选实施例，平行线当中的空隙谷空间或间隔山丘3的其它布置在顶部由第二晶片8封闭，第二晶片8被提供有在晶片的表面上形成的薄介电层9，以使其不导电，并且然后在其上限定金属键合焊盘10，其适于根据许多倒装芯片键合技术中的一种与相应的山顶金属触点7键合，优选地在CMP平面化之后使用具有或不具有扩散层的热压金属对金属键合(Cu-Cu、W-W、Ti-Ti等)的对准键合技术，或经由等离子体键合(Y-Ox/Y-Ox)、PECVD SiO2-SiO2、苯并环丁烯(BCB)与BCB键合。可以替代地使用诸如BCB和各种聚合物或聚酰亚胺的混合键合技术、诸如Ti膜和金属间化合物(IMC)的金属层、Cu-Sn固液相互扩散(SLID)键合、Au-Sn或Au-In共晶键合，以及阳极键合或微凸块堆叠。
也可以使用在美国专利No.5,374,564中描述的所谓智能切割处理或Soitec的层转移技术Smart StackingTM。
倒装芯片对准结合可以在TEG器件晶粒(dice)从其被连续地切割以被封装的整个处理后晶片上，或者替代地在其切割的晶粒上执行。通常，取决于具体应用，用于实现本公开的TEG器件的对准结合可以芯片到芯片、芯片到晶片、晶片到晶片模式或根据基板上晶片上芯片(chip-on-wafer-on-substrate)或基板上芯片上芯片(chip-on-chip-on-substrate)的方法来执行。
优选地，在器件制造之后，顶部和底部晶片都可以经受旨在减小商业晶片厚度的背面减薄工艺，包括机械或化学处理，诸如机械研磨、干抛光、化学-机械研磨、旋转蚀刻化学机械抛光和等离子体干蚀刻。目的是将原始厚度减小到小于100μm或者小于40μm的超薄值。晶片的变薄减小了集成平面外TEG结构的总体热阻，并使其适合在下一代3D集成电路中部署。
示出集成Z-器件结构的基本单元的两行L的特征的不连续的、三维横截面草图可以在图2中观察到。
其中正交于间隔山丘3的阵列线，通过谷底和山顶接头金属触点6和7连接的、半导体材料的交替p-掺杂和n-掺杂的4和5的限定束或片段的平行导电线被创建的方式可以被立即识别。
导电线L的宽度通常可以包括在0.1和500μm之间，更优选地在0.5和10μm之间。
微单元的多个线L通常以电串联连接，例如以若干相邻集成平行线的布置的方式。图3示出了基本单元的五条平行线L的导电部分的示例性布局，用于构成集成TEG模块，该集成TEG模块由对应于以连接焊盘A和B终止的所有线L的若干单元之和的电串联的单元的串组成。
两条线L的相邻端部的连接通过在已从平面表面中去除用于填充多晶半导体管脚4和5的相对端之间的间隙空间的第一沉积金属层之后，限定横向金属连接6'，即通过掩蔽和选择性蚀刻步骤限定第二沉积金属层来实现。
在图4的串联单元的导电部件的布置的三维视图中，箭头头部描述了在热山顶金属接头7和冷谷底金属接头6之间的温度差下由集成TEG器件生成的电流的流动路径。
当然，在端子A和B处产生的DC电压对应于由串的每个基本串联连接的单元产生的DC电压的和。
TEG器件可以包括许多模块化集成多单元TEG，每个需要两个焊盘用于连接到根据应用需要收集或利用所生成的电功率的一个或多个外部电路。为了从外部组织封装器件的多个单片集成TEG中的一个或多个串联/并联网络，该器件必须考虑每个单独集成TEG的两个引脚。因此，除了提供期望数量的单独集成TEG之外，单片集成的适当的多TEG布局必须与封装器件可能具有的最大数量的引脚相兼容。
可替代地，通过选择最大化串行化以便实现大的开路输出电压，完成的TEG器件可以具有少数输出引脚对或甚至为双引脚器件。

Claims (11)

1.一种平面外热通量构造的集成热电发电机，包括：
基板晶片(1)，
沉积在所述基板晶片(1)上形成山丘(3)和谷的单一材料的层，所述山丘和谷均由所述单一材料组成，
完全限定在由所述单一材料组成的所述层的所述山丘(3)的倾斜相对侧翼上并在所述倾斜相对侧翼上延伸的多晶半导体的交替p-掺杂和n-掺杂的片段(4，5)的薄膜线；
所述材料的热导率低于所述多晶半导体的热导率，
沉积在所述多晶半导体片段的所述薄膜线的交替p-掺杂和n-掺杂的片段(4，5)的并置端上并连接所述并置端的山顶接头金属触点(7)和谷底接头金属触点(6)，其特征在于，
所述山丘(3)之间的所有所述谷都是从上方由平面不导电覆盖物(8)限定的空隙空间(V)，具有限定在所述平面不导电覆盖物(8)的耦合表面上，与相应的所述山顶接头金属触点(7)键合的金属键合焊盘(10)，
其中组成所述层的所有所述山丘(3)和谷的所述单一材料选自由氧化硅、氮化硅、增强的抗热传导的沉积氧化物和纳米级薄膜硅的超晶格组成的组，
其中所述山顶接头金属触点(7)具有其中两个臂或翼分别与所述多晶半导体片段的所述薄膜线的p-掺杂和n-掺杂片段(4，5)的并置端部分重叠的横截面轮廓。
2.如权利要求1所述的热电发电机，其中所述基板晶片(1)和所述平面不导电覆盖物(8)之间的侧间隙被封闭以永久密封所述空隙空间(V)。
3.如权利要求1或2所述的热电发电机，其中所述基板晶片(1)和所述平面不导电覆盖物(8)之间的侧间隙被封闭以使所述空隙空间(V)被永久密封在真空下。
4.如权利要求1所述的热电发电机，其中所述平面不导电覆盖物(8)是类似于所述基板晶片(1)的晶片，并且具有在所述耦合表面上、使限定在其上的所述金属键合焊盘(10)彼此电绝缘的介电膜(9)。
5.如权利要求4所述的热电发电机，其中所述基板晶片(1)或所述平面不导电覆盖物(8)是薄化或超薄硅晶体晶片。
6.如权利要求5所述的热电发电机，其中所述平面不导电覆盖物(8)是类似于所述基板晶片(1)的硅晶片。
7.如权利要求5所述的热电发电机，其中所述基板晶片(1)和所述平面不导电覆盖物(8)是键合在一起的微加工晶片。
8.如权利要求1所述的热电发电机，其中所述山顶接头金属触点(7)和所述谷底接头金属触点(6)是铝、铜、银或其合金。
9.如权利要求1所述的热电发电机，其中所述山顶接头金属触点(7)与所述多晶半导体薄膜的电接触经由界面多层发生，所述界面多层包括选自由TiSi2、WSi2、MoSi2、PtSi2和CoSi2组成的组的硅化物膜。
10.如权利要求1所述的热电发电机，其中所述山顶接头金属触点(7)与所述多晶半导体薄膜的电接触经由界面多层发生，所述界面多层包括选自由W、Ti、Ta组成的组的难熔金属的中间膜和与所述山顶接头金属触点(7)接触的氮化钛膜。
11.如权利要求1所述的热电发电机，其中所述山丘(3)沿与所述多晶半导体的所述片段(4，5)正交的平行线规则地间隔开，并且具有截顶的四棱锥形状或沿着一个轴线的梯形横截面和与其正交的直侧面或侧翼。
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