元件1502n、1502p 的触点2125/金属化2124的第二头部2105112放置到占据在第一头部1805hi上的热电元件 1502n、1502p上。在一些实施例中第二头部2105112可以是金属化陶瓷头部。可以使用焊料 隆起焊盘和回流来在热电元件1502n、1502p与第二头部2105匕之间形成电和热连接。
[0114] 相应地，使用本文中描述的制造工艺，可以将n型和p型元件放置或封装在金属 化陶瓷头部之间以形成由于热电元件1502n、1502p的C-平面与在热电模块2100的头部 1805b、2105112之间的热量和电流流动方向更紧密对齐的原因而具有改进的热电性能的、包 括串行电连接且并行热连接的热电元件1502n、1502p的热电模块2100。特别地，C-平面 的增大的结晶倾斜提供在第一和第二头部1805比和2105h2之间的电流流动方向上的电阻 率的降低。在一些实施例中，n型和p型元件1502n、1502p可以具有基本上类似的电阻。
[0115] 可以使用具有一个特别电导率或载流子类型(例如，n型或p型）的外延热电膜来 测量本文中描述的热电模块的电阻的降低。将利用一个电导率类型沿着垂直或z-方向（也 即，在沿着其厚度或者在被安装在热电模块中时与头部垂直的方向上）建立的模块电阻率 与沿着水平或xy_方向as-生长的外延膜的电阻率(通过霍尔效应测量且计及几何因数)相 比较。xy-方向上的电阻率与z-方向上的电阻率的比可以被用作测量外延生长膜中存在的 有利倾斜(例如，改进热电性能的结晶倾斜）的量的度量。
[0116] 表1 (下面）和图22的柱状图示出使用本发明的实施例可以实现这个比中的5倍 和9倍的增大。如表1中所示，当xy-方向上的电阻率{p.u)的比对热电膜的z-方向上的电 阻率的比大于1时，这指示c-轴的有效倾斜大于45度：
表1。
[0117] 将理解的是，可以使用本文中描述的方法来制造依照本发明的实施例的薄膜热电 模块以包括n型和p型元件两者，导致图23的结构2300。特别地，如图23中所示，热电模块 或器件2300的N型元件2302n和P型元件2302p具有C-平面与热量/电流动方向2310n、 2310p的改进的对齐，并且可以具有相对于器件中的热量/电流动2310n和/或2310p的 方向小于45度、并且甚至小于25度的偏差角度0n和/或0p。将n型和p型元件2302n 和2302p放置在金属化陶瓷头部23051^23051^之间，使得n型和p型元件2302n和2302p 在头部23051^23051^2间串行电连接，并且并行热连接。
[0118] 用两种不同的倾斜热电薄膜的配对制成模块，两种不同的倾斜热电薄膜的配对： 组（1)，其包括具有小于约20°的C-平面倾斜的n型和p型元件；和组（2)，其包括具有约 25-35°的C-平面倾斜的p型元件和具有大于约60°的有效C-平面倾斜的n型元件。通 过改变元件的横截面积和/或接触面积来增大n元件的电阻以匹配p元件的电阻/优化电 流（1_)。来自组2的模块的（在25摄氏度的热侧温度下）为约55°C或更大(并且在 一些情况下大于eor)并且比从组1测量的:名為_大40%。相应地，在本发明的一些实施例 中，在P型和n型元件两者都具有如本文中描述的增大的结晶倾斜时可以提供改进的热电 性能，并且其在P型和n型元件两者在电阻和/或1_方面匹配时可以被进一步改进。
[0119] 可以与本文中描述的实施例中的一个或多个一起使用或者以其他方式向其应用 另外的变型(如下面描述的)。
[0120] 在一些实施例中，可以利用掩模(光刻胶、SR'>2、Bi而等）来图案化开始/生长晶片 以暴露晶片表面中的开口。可以使用使得蚀刻能够显露下面衬底中的斜向生长表面的任何 掩模/蚀刻技术，包括自对齐方法。
[0121] 在一些实施例中，可以使用湿和/或干蚀刻工艺来将沟槽蚀刻到衬底中。沟槽可 以包括斜向生长表面或侧壁，其包括或至少部分地暴露例如{ 110}、{ 111 }、{ 101 }、{210}、 {211}和/或{001}晶体平面族。也可以使用有利于热电层的印i生长和聚结的其他斜向 平面。
[0122] 在一些实施例中，可以使用具有多个斜向小平面/生长表面的纹理化生长衬底。 可以经由覆盖层（blanket)各向异性蚀刻来实现纹理化生长表面。例如，可以使用多孔掩 模来蚀刻穿过其中的小孔/开口，这可以在生长衬底的表面上导致许多斜向生长表面。
[0123] 在一些实施例中，斜向小平面/生长表面可以准备好被外延as-蚀刻，或者可以在 蚀刻或掩模移除后被进一步清理或制备。
[0124] 在一些实施例中，可以使用利用各向异性成分的湿蚀刻来显露沿着（101)和（丨) 平面延伸的高斜向生长表面。这些晶体平面可以有利于具有本文中描述的倾斜c-平面的 热电膜的生长。
[0125] 在一些实施例中，可以使用利用各向异性或各向同性成分的湿蚀刻来在与[010] 方向平行取向的生长衬底中限定沟槽。
[0126] 在一些实施例中，可以使用利用各向同性成分的湿蚀刻来限定沿着（001)和 平面或其他近垂直平面延伸的高斜向生长表面。这样的晶体平面可以有利于具有如本文中 描述的倾斜C平面的热电膜的生长。
[0127] 在一些实施例中，可以使用利用各向同性成分的湿蚀刻来限定与[010]方向基本 上平行取向的沟槽以部分地显露沿着（〇〇1)和_|_:平面延伸、包括（〇〇1)和平面和/ 或至少部分地暴露（〇〇 1)和平面的斜向生长表面。
[0128] 在一些实施例中，可以使用利用各向同性成分的湿蚀刻来限定与[010]方向平行 取向的沟槽以显露沿着{210}和/或{211}晶体平面族延伸、包括{210}和/或{211}晶 体平面族和/或至少部分地暴露{210}和/或{211}晶体平面族的斜向生长表面。
[0129] 在一些实施例中，可以使用干蚀刻来在衬底中限定高长宽比沟槽，其在一些实施 例中可以与[010]方向平行地延伸。
[0130] 更一般地，本发明的实施例包括沟槽和/或小平面形成的方法以通过干蚀刻和/ 或湿蚀刻的任何组合提供高倾斜、epi准备好的斜向生长表面。在这样的斜向生长表面上生 长的相应的热电材料层聚结以限定连续的热电膜。因此可以使用本发明的实施例来制造被 聚结且在若干平方厘米上平坦的完整晶片，其适合于半导体处理。在一些实施例中，可以使 热电膜单片化以限定沿着与其相对的表面基本上平行的方向延伸大于约50微米、大于约 100微米、大于约200微米或者大于约500微米的各个热电元件。像这样，依照本文中描述的 本发明的实施例的热电膜可以适合于例如在制作热电模块时的如晶片或检查片（coupon) 的半导体处理。
[0131] 在一些实施例中，可以在斜向生长表面上沉积表面改变材料的薄的中间层以改变 晶体平面的表面化学和/或结构从而选择性地使得能够实现更高的倾斜外延生长和/或 防止低倾斜生长。可以将中间材料层溅射、蒸发或以其他方式沉积在依照本文中描述的实 施例形成的斜向生长表面上。可能的表面改变材料可以包括限定具有小于约500埃(人;)的 厚度的层的过渡金属，诸如铬（Cr)、铜（Cu)、金（Au)、铱（Ir)、铁（Fe)、镍（Ni)、铌（Nb)、钯 (Pb)、铂（Pt)、银（Ag)、钽（Ta)、钛（Ti)、钨（W)，和/或其合金，诸如Au:Pd、Pt:Pd，或者氧化 物，诸如氧化硅<SK>3、氧化铟锡（IT0)等。并且，由于溅射粒子的颗粒大小可以影响随后 的epi生长，所以Pt或者像是Au:Pd或Pt:Pd的合金可以是有益的。可以在用湿和/或干 蚀刻技术形成的沟槽的表面或侧壁上沉积中间材料层。
[0132] 在一些实施例中，可以在斜向小平面上生长外延热电薄膜，使得C平面的斜向例 如由于衬底-至-epi层晶体平面的对齐的原因而匹配或超过小平面的斜向。
[0133] 在一些实施例中，可以在斜向生长表面上生长外延热电薄膜以产生具有相对于衬 底表面倾斜大于45度、大于65度或大于75度的C平面的热电膜。
[0134] 在一些实施例中，可以在限定由湿和/或干蚀刻技术形成的沟槽的侧壁的斜向生 长表面上生长外延热电薄膜。
[0135] 在一些实施例中，可以在限定由湿和/或干蚀刻技术形成且涂覆有被配置成更改 其一个或多个表面性质的中间材料层的沟槽侧壁的斜向生长表面上生长外延热电薄膜。
[0136] 可以参考生长衬底和/或其表面的结晶取向、从生长衬底的表面突出的斜向表面 的结晶取向、和/或在斜向表面上形成的热电膜的结晶取向来描述本文中的实施例。将理 解的是，在本文中参考相对于沿着表面的方向的倾斜角度描述的结晶取向和/或平面也包 括相对于与该表面垂直的方向的互补角度，或者反之亦然。
[0137] 在一些实施例中，可以以与较低倾斜表面或沟槽侧壁相比更大的速率在沿着 (1〇1)和/或piil晶体平面延伸的斜向生长表面上生长外延热电薄膜。
[0138] 在一些实施例中，可以以与较低倾斜表面或沟槽侧壁相比更大的速率在沿着 (101)、延伸的斜向生长表面或具有大于60度的倾斜的其他晶体平面上生长外延热 电薄膜。
[0139] 在一些实施例中，可以以与较低倾斜表面或沟槽侧壁相比更大的速率在{210}和 /或{211}晶体平面族上生长外延热电薄膜。
[0140] 在一些实施例中，可以生长外延热电层并且在分离的斜向生长地点上的初始生长 阶段可以聚结以限定具有相对于宏观衬底表面的C-平面的高倾斜的连续结构。特别地，本 发明的实施例可以提供分离的斜向生长地点上的初始生长阶段到具有相对于宏观衬底表 面约45度或更大的C-平面的倾斜(或者在一些实施例中，大于约54度或75的倾斜）的平 坦结构的聚结。这样的平坦热电膜可以适合于制作包括具有高倾斜晶体取向的热电元件的 热电模块。这样的聚结的热电材料层可以具有多个取向（多晶的)，但具有高的平均倾斜度。
[0141] 在一些实施例中，邻近沟槽之间的距离可以形成为尽可能地小，使得邻近沟槽的 侧壁限定从衬底突出的顶峰，因为侧壁之间的平坦表面可以促进不规则生长。从衬底突出 约0. 15微米到约2微米的沟槽或斜向表面可以导致较早的聚结并防止较低角度表面上的 生长。
[0142] 在一些实施例中，一个侧壁相对于另一个的甚至轻微的倾斜或不对称（S卩，2度） 可能足以促进在一个侧壁上的优先或选择性生长。
[0143] 在本文中描述的一些实施例中，可以初始生长p型和n型BVT句两者或其他热电 材料层；然而，将理解的是，生长成核阶段的导电率类型可以不同于大多数生长以增强成核 条件。可以通过修改生长条件或组分来改变导电率类型，这是薄膜生长的一个特别的优点。
[0144] 尽管在本文中参考沿着诸如{110}、{001}、{211}、{210}、{111}的特别平面的特 定斜向生长表面进行描述，但是本发明的实施例不限于这样的斜向表面并且可以包括引起 在其上外延生长的热电膜中大于约45°的结晶倾斜的任何斜向小平面/表面。同样地，虽 然可以使用沿着[010]方向延伸的条纹化沟槽来实现外延TE膜的聚结，但是也可以使用其 他沟槽取向和/或形状。并且，参考从生长衬底突出的斜向表面的描述可以指的是适合于 热电薄膜的生长的任何衬底，包括但不限于Si、GaAs、BaF、SiC、GaN、蓝宝石、玻璃和/或依 照本发明的实施例的其他生长衬底。
[0145] 本文中已经结合上面的描述和图公开了许多不同实施例。将理解的是，在文字上 描述和图示这些实施例的每个组合和子组合将是过度重复和模糊的。相应地，包括图的本 说明书应当被解释成构成本文中描述的实施例的所有组合和子组合以及制成和使用它们 的方式和工艺的完整书面描述，并且应当支持对任何这样的组合或子组合要求权利。
[0146] 在说明书中，已经公开了本发明的实施例，并且尽管采用特定的术语，但是它们仅 在一般和描述意义上被使用且不用于限制目的。
【主权项】
1. 一种制造热电器件的方法，该方法包括： 提供具有从其表面突出的多个斜向生长表面的衬底；以及 在聚结以共同地限定连续的热电膜的所述斜向生长表面上生长相应的热电材料层。2. 权利要求1所述的方法，其中，热电膜与衬底表面相对的表面是基本上平坦的。3. 权利要求2所述的方法，其中，热电膜具有相对于沿着在其表面之间限定的厚度的 方向以约45度或更小的角度倾斜的结晶取向。4. 权利要求3所述的方法，其中，由热电膜的结晶取向限定的平面包括热电膜中的最 低电阻率的方向。5. 权利要求3所述的方法，其中，由热电膜的结晶取向限定的平面包括热电膜中的最 低参歡乘积。6. 权利要求3所述的方法，其中，由热电膜的结晶取向限定的平面包括热电膜中的最 尚ZT〇7. 权利要求3所述