集成热电冷却制造技术

本公开内容的实施例描述了用于集成热电冷却的技术和构造。在一个实施例中，冷却组件包括：半导体衬底；第一电路，其设置在所述半导体衬底上并且被配置为在操作时产生热量；以及第二电路，其设置在所述半导体衬底上并且被配置为通过热电冷却来移除热量。可以描述和/或要求保护其它实施例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容的实施例总体上涉及集成电路领域，并且更具体而言涉及用于集成热 电冷却的技术和构造。
技术介绍
对形成在管芯上的电路（例如，晶体管）的局部加热是在挑战当前散热技术的极 限，尤其是作为用于采用较新架构的这种电路的技术，例如基于鳍状物的技术，例如三栅极 晶体管器件、量子阱、基于纳米线的晶体管等。在这些技术中，鳍状物结构或类似的结构可 以由用作晶体管的沟道的半导体材料组成。鳍状物结构的较高且较窄的剖面可以刻意地提 高器件的性能。另外，可以用电介质材料来使每个鳍状物或器件电绝缘，所述电介质材料可 以使鳍状物结构热绝缘。 随着鳍状物结构继续缩放至更小的尺寸（例如，小于10纳米的鳍状物宽度）以 提供具有更好性能的更小管芯，鳍状物结构的半导体材料的导热性可能由于声子散射而降 低。因此，每个晶体管操作所产生的热量可以被限制于沟道区中的小体积（例如，在栅极下 面），并且所述热量无法通过沿薄的鳍状物到块体材料（例如，半导体衬底的体硅）的热传 导或者通过栅极或源极/漏极接触部金属而消散。在这些情况下，可以在沟道区中观察到 有时被称作"热点"的高度局部化的热量，所述"热点"可能对器件和/或互连件可靠性产 生不利影响。【附图说明】 结合附图通过以下【具体实施方式】将容易地理解实施例。为了便于描述，相似的附 图标记表示相似的结构元件。在附图中的图中，通过示例的方式而不是限制的方式示出了 实施例。 图1示意性地示出了根据一些实施例的采用晶片形式和单一化形式的示例性管 芯的顶视图。 图2示意性地示出了根据一些实施例的集成电路（IC)组件的截面侧视图。 图3示意性地示出了根据一些实施例的热电冷却（TEC)设备。 图4示意性地示出了根据一些实施例的半导体衬底上的发热电路和TEC电路的示 例性构造的截面透视图。 图5示意性地示出了根据一些实施例的半导体衬底上的发热电路和TEC电路的另 一个示例性构造的截面透视图。 图6示意性地示出了根据一些实施例的半导体衬底上的发热电路和TEC电路的另 一个示例性构造的截面图。 图7示意性地示出了根据一些实施例的半导体衬底上的发热电路和TEC电路的另 一个示例性构造的截面透视图。 图8示意性地示出了根据一些实施例的图7的TEC电路的示例性构造的截面图。 图9示意性地示出了根据一些实施例的半导体衬底上的发热电路和TEC电路的另 一个示例性构造的截面图。 图10示意性地示出了根据一些实施例的制造 TEC电路的方法的流程图。 图11示意性地示出了根据一些实施例的可以包括如本文中所述的TEC电路的示 例性系统。【具体实施方式】 本公开内容的实施例描述了用于集成热电冷却的技术和构造。例如，根据各种实 施例，可以与晶体管电路或管芯的其它发热电路整体形成热电冷却电路。在以下具体实施 方式中，参考了形成【具体实施方式】的一部分的附图，其中在整个说明书中，相似的附图标记 表示相似的部分，并且其中通过可以实践本公开内容的主题内容的说明实施例的方式示出 了【具体实施方式】。应当理解的是，可以利用其它实施例，并且在不脱离本公开内容的范围的 情况下可以做出结构上或逻辑上的改变。因此，下面的【具体实施方式】不能被理解为限制性 意义，并且实施例的范围由所附权利要求及其等同物来限定。 出于本公开内容的目的，术语"A和/或B"表示（A)、（B)或（A和B)。出于本公开 内容的目的，术语"A、B、和/或C"表示（A)、（B)、（C)、（A和B)、（A和C)、（B和C)或（A、B 和C) 〇 描述可以使用基于透视的描述，例如顶部/底部、侧面、之上/之下等。这种描述 仅用于方便论述，并且并非旨在将本文中所描述的实施例的应用限制于任何特定方向。 描述可以使用短语"在实施例中"或"在多个实施例中"，其均可以指代相同或不同 实施例中的一个或多个。此外，关于本公开内容的实施例所使用的术语"包括"、"包含"、"具 有"等是同义词。 本文中可以使用术语"与…耦合"及其衍生物。"耦合"可以表示以下内容中的一 个或多个。"耦合"可以表示两个或更多元件直接物理接触或电接触。然而，"耦合"还可以 表示两个或更多元件彼此间接接触，但仍彼此协作或相互作用，并且可以表示一个或多个 其它元件耦合或连接在所述的彼此耦合的元件之间。术语"直接耦合"可以表示两个或更 多元件直接接触。 在各种实施例中，短语"第一特征形成、淀积、或以其它方式设置在第二特征上"可 以表示第一特征形成、淀积、或设置在第二特征之上，并且第一特征的至少一部分可以与第 二特征的至少一部分直接接触（例如，直接物理和/或电接触）或间接接触（例如，在第一 特征与第二特征之间具有一个或多个其它特征）。 如本文中所使用的，术语"模块"可以指代以下部件、可以是以下部件的一部分或 包括以下部件：专用集成电路（ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理 器（共享、专用或组）和/或存储器（共享、专用或组）、组合逻辑电路、和/或提供所描述 的功能的其它合适的部件。 图1示意性地示出了根据一些实施例的采用晶片形式10和单一化形式100的示 例性管芯102的顶视图。在一些实施例中，管芯102可以是晶片11的多个管芯（例如，管 芯102、102a、102b)中的一个，所述晶片11由诸如硅或其它合适的材料等半导体材料组成。 多个管芯可以形成在晶片11的表面上。管芯中的每一个管芯可以是包括如本文中所述的 发热电路和热电冷却（TEC)电路的半导体产品的重复单元。 发热电路可以包括被配置为在操作时产生热量的任何合适的电路，其包括例如晶 体管等。可以使用如本文中所述的晶体管元件104来形成发热电路，晶体管元件104例如 是可以用于形成晶体管的沟道体的鳍状物结构、量子阱（QW)、纳米线或平面结构。TEC电路 可以包括TEC元件105,使用与晶体管元件104类似的技术和结构或根据本文中所述的其它 实施例来形成所述TEC元件105。可以由控制模块或由设置在管芯102上或设置在与管芯 102耦合的IC封装（例如，图2的IC封装200)的另一个部件上的相应的控制模块来独立 控制发热电路和TEC电路。例如，可以控制TEC电路来提供周期性或间歇性冷却或根据任 何其它预定标准的冷却。 尽管在图1中采用横贯管芯102的相当大部分的行的形式描绘了晶体管元件104 和TEC元件105,但是主题并不限于此，并且根据各种实施例可以使用管芯102上的晶体管 元件104和TEC元件105的任何其它合适的布置。 在完成体现在管芯中的半导体产品的制造过程之后，晶片11可以经历单一化过 程，其中，管芯中的每一个管芯（例如，管芯102)彼此分开以提供半导体产品的分立的"芯 片"。晶片11可以是多种尺寸中的任何尺寸。在一些实施例中，晶片11的直径范围是从大 约25. 4mm到大约450mm。在其它实施例中，晶片11可以包括其它尺寸和/或其它形状。根 据各种实施例，晶体管元件104和/或TEC元件105可以设置在采用晶片形式10或单一化 形式100的半导体衬底上。本文中所述的晶体管元件104和/或TEC元件105可以包含在 管芯102中以用于逻辑单元或存储器、或它们的组合。在一些实施例中，晶体管元件104和 /或TEC元件105可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路(IC)冷却组件，包括：半导体衬底；第一电路，其设置在所述半导体衬底上并且被配置为在操作时产生热量；以及第二电路，其设置在所述半导体衬底上并且被配置为通过热电冷却来移除热量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜磊，E·B·拉玛亚，D·潘图索，R·里奥斯，K·J·库恩，S·金，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US