（〇〇 1)和t麵平 面。如图6C和6D的照片中所示，该〈010>条纹取向导致具有基本上平坦表面610c、610d 和约15ym的厚度的连续顔__膜602〇、602(1的生长，可以使其在与用来生长图6A和6B的 膜的近似相同的持续时间上生长。因此，通过在具有在图6C-6D中所示的那些的取向 (或者类似取向）的衬底605c、605d中限定斜向生长表面620c、620d，可以实现适合于器件处 理的基本上平坦且聚结的热电膜(具有由图6C和6D中的阴影线所示的结晶取向）的生长。 应当注意的是，与基本上平坦的表面610c、610d(其限定与膜602c、602d在其上生长的斜向 生长表面620c、620d相反地对应的形状）相对的生长膜602c、602d表面上的突出部可以小 到足以也被认为是基本上平坦的，或者可以在后续处理中被移除。
[0097] 相应地，图6A-6D图示了虽然本文中描述的热电膜的结晶取向可以限定以等于或 大于这些膜在其上生长的小平面或侧壁表面的角度的角度斜向或倾斜的平面，但是并非所 有的小平面取向将导致依照本发明的实施例的膜聚结。
[0098] 图7A-7C图示了依照本发明的另外的实施例的制造热电膜的方法。现在参考图 7A，利用掩模(光刻胶、SK>:;、等)图案化衬底705的（100)表面715以在衬底表面中限定 斜向特征720。本文中描述的衬底或晶片可以指的是硅（Si)、砷化镓（GaAs)、氟化钡（BaF)、 碳化硅（SiC)、氮化镓（GaN)、氮化铝（A1N)、蓝宝石和/或玻璃。所参考的晶体平面通常指 的是立方体系统指数，但是其他相当的平面意图用于六边形或其他晶体结构。特别地，衬底 表面715被掩模暴露的部分利用各向同性成分进行湿蚀刻以限定具有从衬底表面715突出 约0. 1到2ym或更多（约沟槽侧壁之间节距的5-50%)的高斜向侧壁表面720的沟槽。将 理解的是，如本文中使用的，节距也可以指的是如在其中突出部不是细长的周期性条纹然 而却增大TE材料的倾斜的情况下在突出部720p之间的平均间隔。沟槽可以与[010]方向 对齐或者否则与之基本上平行地延伸，以限定其间的突出脊720p。并且，沟槽/脊720p的 侧壁720可以限定相对于由生长衬底705的表面715所限定的（100)平面斜向一直到约90 度的平面。
[0099] 如图7B中所示，V-VI热电薄膜702在图案化生长表面715上外延生长。特别地， 在侧壁720上生长的膜702的分离部分和沟槽的底部(其可以由表面715的部分限定)可以 聚结以限定具有基本上平坦的表面710的连续热电薄膜702。如上所述，图案化生长表面 715的晶格对齐可以影响所生长的热电膜702的结晶取向（由图7B中的阴影线图示)。更特 别地，具体地选择所蚀刻的沟槽形状和沟槽方向以增大所生长的膜702中C-平面相对于其 的斜向，以便使得能够实现相对于生长表面715的约45度或更大(或者相对于沿着膜702 的厚度的方向约45度或更小）的C-倾斜。例如，图7C图示了具有依照本文中描述的实施 例形成的约58度的C-倾斜的热电膜的SEM横截面图像。
[0100] 图8-10C图示了依照本发明的又另外的实施例的制造热电膜的方法。现在参考图 8,利用掩模(光刻胶、li洛、:翁等）图案化衬底805的（100)生长表面810以在衬底表面 810中限定斜向特征820。特别地，生长表面810被掩模暴露的部分利用物理成分进行干蚀 刻以在生长表面815中创建高长宽比沟槽820t(例如，具有约1 :1到约10 :1或更大的宽度 对高度比)，如图8中所示的。这些高长宽比沟槽820t利用各向同性成分进行湿蚀刻以提供 包括如图9中所示的高斜向侧壁表面或小平面920的曲线或摆线形侧壁。侧壁表面920可 以包括或包含近垂直平面，例如，（100)和彳_||平面。特别地，图9图示了相对于衬底805 的（100)生长表面810斜向一直到约90度的{001}或小平面/表面920。侧壁表面 920可以限定从衬底805的表面815突出约3ym或更多的顶峰920p。邻近顶峰920p之间 的节距可以优选地小于5ym以便于聚结或者更优选地小于约2ym。在一些实施例中，为了 创建具有约1ym节距的高倾斜条件，可以使用突出多于约0. 5ym的顶峰；在具有约2ym 的节距的情况下，可以使用大于约1ym的顶峰。
[0101] 图10A-10C图示了V-VI膜在图9的图案化生长表面815上的外延生长和聚结。 由于图案化生长表面815的晶格对齐影响所生长的热电膜的结晶取向（由图10A-10C中的 阴影线所示)，所以可以具体地选择蚀刻的沟槽形状和沟槽方向以增大在所生长的膜中的 C-平面的斜向。特别地，当如参考图8和9所描述的那样使用干和湿蚀刻的组合来形成时， 生长表面815中的沟槽920t可以使得能够实现具有约45度或更大（1002a;图10A)、约70 度或更大（1002b;图10B)或一直到约90度（1002c;图10C)的C-倾斜的V-VI膜的生长。 并且，如图10B中所示，在具有高的C-平面平均倾斜的高取向的晶体1002b中可以存在或 共存若干不同斜向。换言之，图10B中所示的膜1002b包括多个非均匀结晶取向，但是该多 个非均匀结晶取向中的至少一半以约70度或更大的相应角度倾斜。
[0102] 图11-13B图示了依照本发明的再另外的实施例的制造热电膜的方法。现在参考 图11，在如图9中所示的衬底805的（100)生长表面815中形成包括{001 和（100) 表面的沟槽920t之后，沿着衬底805和其中的高长宽比沟槽920t的表面920沉积(例如，通 过溅射或蒸发）相对薄的中间材料层1135 (例如，约20-500 _丨)。中间材料层1135被配置 成更改它被沉积在其上的生长衬底805的一个或多个表面性质，并且在本文中可以被称为 表面改变层。中间材料层1135可以是铂（Pt)、镍（Ni)、金（Au)、铝（A1)、其他金属(诸如过 渡金属或其合金)、金属氧化物(诸如氧化硅氧化铟锡（IT0)，等)和/或替换的表面改 变种类。中间材料层1135相对薄(例如，小于约500浼)，但是足够厚从而基本上影响它在其 上被沉积的表面的特性。在一些实施例中，中间层1135可以被图案化和/或包括具有不同 厚度的部分，这可以本身就引起斜向生长表面。像这样，如图12-13B中图示的，中间材料层 1135的存在可以提供不预期的益处，因为它可以使得能够实现具有以比在没有中间材料层 113 5的表面上更大的角度倾斜的结晶取向的热电膜的生长。
[0103] 图12图示了外延V-VI热电薄膜1202在图11的其上包括如上面描述的中间层 1135的图案化GaAs生长表面815的侧壁/小平面920上的成核和初始生长。如图12中 所示，热电膜1202的结晶倾斜可以匹配或超过侧壁/小平面920从衬底805突出的角度斜 向。特别地，由于衬底-至-印i层晶体平面的对齐的原因可以进一步增大热电膜1202中C 平面的斜向。外延生长在具有较高斜向角度(相对于（100)表面）的侧壁表面/小平面920 的上部分上的速率也显著大于在侧壁表面/小平面920的下部分上(例如，在每个沟槽920t 的基底处）的速率，从而促进较高倾斜结晶取向的生长(并且最终的聚结）以及有效地抑制 较低倾斜结晶取向在热电膜1202中的生长。
[0104] 图13A和13B图示了持续的生长和聚结，导致具有基本上平坦的表面1310a、1310b 的热电薄膜1302a、1302b。由于图案化生长表面815的晶格对齐影响外延热电膜1302a、 1302b的结晶取向（由图13A和13B中的阴影线图示)，所以可以具体地选择蚀刻的沟槽形状 和沟槽方向以提供具有带有约45度或更大的倾斜的C-平面的所生长的膜1302a、1302b。 中间层1135帮助高倾斜V-VI热电膜在衬底805上的生长。在一些实施例中，可以实现具有 大于约75度（1302a;图13A)或一直到约90度（1302b;图13B)的结晶倾斜的热电膜。并 且，如图13A中所示，若干不同的或非均匀的斜向可以共存以提供具有带有约45度或更大 的倾斜的高平均或大部分的C-平面的高取向晶体1302a。相比之下，如图13B所示，C-平 面的斜向可以遍及膜1302b是基本上均匀的。
[0105] 图14A和14B是图示出具有高倾斜他即，在近垂直方向上低电阻率C平面的取向） 的外延热电膜的两个示例的SEM横截面图像。特别地，图14A的热电膜1401包括多个非均 匀或异质结晶倾斜，而图14B的热电膜1402包括更多的基本上均匀或同质的结晶倾斜。所 生长的膜1401、1402具有约45度或更大的主导倾斜(例如，多于在所生长的膜1401和1402 中存在的倾斜的约一半)。
[0106] 图14C-14H是图示出依照本发明的一些实施例的可能的C-平面倾斜和范围的图 解。如图14C和14D中所示，在根据本文中描述的本发明的实施例的一些热电膜中，（0015) 平面(包括最低电阻率的方向的C-平面）的主导倾斜可以是约45度或更大（图14C)，或者 在一些实施例中甚至大于约65度（图14D)。图14E-14H是图示出可以依照本发明的一些 实施例实现的更多同质C-平面倾斜（图14E和14F)和/或C-平面倾斜的范围（图14G和 14H)的图解。
[0107] 图15-21图示了依照本发明的一些实施例的制造包括高结晶倾斜热电膜的热电 模块的方法。可以依照上面描述的实施例中的任实施例来生长热电膜。图案化生长衬底 1505是可牺牲的，并且因此热电膜1502在合并到热电模块中期间可以被从生长衬底移除。 虽然在图15-17中被图示为n型，但是将理解的是，所生长的热电膜1502可以具有n型或p 型导电率。并且，虽然在图18-21中参考其中n型和p型元件1502n、1502p两者都具有增 大的结晶倾斜的TE模块进行图示，但是将理解的是，本发明的实施例不限于此，并且模块 中的n型/p型元件1502n/1502p中的任一个或两者都可以具有增大的倾斜。
[0108] 现在参考图15,在包括限定从衬底1505突出的有峰特征1520f的斜向生长表面 1520的图案化衬底1505上形成n型热电膜1502。有峰特征1520f包括相对于衬底表面 1515的结晶或物理取向以约45度或更大的角度倾斜的侧壁表面1520。有峰表面1520f的 侧壁表面1520相对于衬底表面1515 (和/或中间层的存在）的倾斜足以促进在邻近侧壁 表面上生长的热电膜1502的各部分的聚结，导致具有C-平面相对于宏观衬底表面约45度 或更大的结晶倾斜的连续热电膜结构1502。
[0109]n型（或p型）热电膜1502可以被形成为适合于制作热电器件的n型（或p型）薄 膜元件1502n、1502p，该热电器件利用更有利的倾斜方向/晶体取向以提供改进的热电性 能。更特别地，当完成时，n型和/或p型元件1502n和/或1502p与标准热电薄膜相比可 以具有C-平面与热量/电流动方向的改进的对齐。
[0110] 特别地，如图16中所示，在热电膜1502的基本上平坦的表面1510上执行金属化 工艺(例如，经由光刻和电镀和/或蒸发）以在其上形成触点1630。蚀刻(干或湿）热电膜 1502或者以其他方式使其在衬底上单片化成分离的热电元件1502n。图17图示了通过划 切穿过可牺牲衬底1505来进一步单片化成各个元件。这允许各个的或成组的n型(或p型） 元件1502n、1502p被处理并被放置到模块中，这取决于这些元件在衬底上被如何电路由。
[0111] 如图18中所示，n型和p型薄膜热电元件1502n、1502p(其可以依照图15-17来 形成）被交替放置在第一头部18051^1，第一头部1805h:包括用于串行电连接热电元件 1502n、1502p的触点1825/金属化1824。在一些实施例中第一头部1805b可以是金属化 陶瓷头部。使用焊料隆起焊盘和回流来在单片化热电元件1502n、1502p与第一头部1805^ 之间形成电和热连接。
[0112] 如图19中所示，可牺牲衬底被移除以暴露或以其他方式允许访问热电元件 1502n、1502p的后侧。在一些实施例中，可以移除或抛光或以其他方式平坦化热电元件 1502n、1502p的后侧的各部分以提供具有基本上平坦的表面的热电元件的后侧；然而，这 样的移除可以是可选的，并且，在一些实施例中，外延膜元件1502n、1502p的后侧可以包括 至少一些图案化或突出特征，所述至少一些图案化或突出特征具有与其上形成热电元件的 图案化衬底的那些斜向角度反向对应的斜向角度。
[0113] 图20图示了在热电元件1502n、1502p的后侧上的金属化。特别地，如图20中所 示，可以使用光刻和电镀和/或其他金属化方法在热电元件1502n、1502p的后侧表面上形 成后侧焊料隆起焊盘2030。如图21中所示，将包括用于串行电连接热电