DE10132763A1 - Integrierte Halbleiterschaltung, Verfahren zum Kühlen eines Mikrowellenschaltungsbereiches und Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung - Google Patents

Integrierte Halbleiterschaltung, Verfahren zum Kühlen eines Mikrowellenschaltungsbereiches und Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltung mit einem Substrat (10) und mindestens einem Mikrowellenschaltungsbereich (12), der von dem Substrat (10) getragen wird, wobei mindestens ein Kühlbereich (14), der von dem Substrat (10) getragen wird, zum Kühlen des Mikrowellenschaltungsbereiches (12) vorgesehen ist und der Kühlbereich (14) elektrische Kontakte und Regionen mit unterschiedlichen Dotierungstypen aufweist, so dass das Kühlen mittels Peltier-Effekt erfolgen kann. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Kühlen eines von einem Substrat (10) getragenen Mikrowellenschaltungsbereiches (12) einer integrierten Halbleiterschaltung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltung mit einem Substrat und mindestens einem Mikrowellenschaltungsbereich, der von dem Substrat getragen wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Kühlen eines von einem Substrat getragenen Mikrowellenschaltungsbereiches einer integrierten Halbleiterschaltung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung.
    • Stand der Technik
  • Der Einsatzbereich von Halbleiterschaltungen umfasst neben zahlreichen anderen Anwendungen auch die Erzeugung von Mikrowellen. Durch Halbleiterschaltungen erzeugte Mikrowellen kommen beispielsweise im Zusammenhang mit Kraftfahrzeuganwendungen zum Einsatz, wie zum Beispiel bei "Adaptive Cruise Control" (ACC) und bei "Short Range Radar" (SRR). Bei diesen und bei vielen anderen Anwendungen ist man bestrebt, Mikrowellen mit möglichst hohen Frequenzen erzeugen zu können. Die Bereitstellung höherer Frequenzen wird insbesondere dadurch erreicht, dass diskrete Halbleiter in Mikrowellenschaltungen zu MMICs ("Microwave Monolithic Integrated Circuits") zusammengefasst werden. Bei GaAs-Systemen erreicht man derzeit Transitfrequenzen von 150 GHz, bei SiGe-Systemen werden 50 GHz erreicht, und bei Si-Systemen ist es möglich, Transitfrequenzen von 5 GHz zur Verfügung zu stellen.
  • Problematisch ist allerdings, dass sich die Transitfrequenzen und damit auch die erreichbaren Betriebsfrequenzen bei zunehmenden Temperaturen verschlechtern. Es ist daher erwünscht, die Mikrowellenschaltungsbereiche auf niedriger Temperatur zu halten, was beispielsweise durch eine Kühlung erreicht werden kann.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltung dadurch auf, dass mindestens ein Kühlbereich, der von dem Substrat getragen wird, zum Kühlen des Mikrowellenschaltungsbereiches vorgesehen ist und dass der Kühlbereich elektrische Kontakte und Regionen mit unterschiedlichen Dotierungstypen aufweist, so dass das Kühlen mittels Peltier-Effekt erfolgen kann. Dabei handelt es sich um eine hochfrequenzverträgliche und preiswerte Möglichkeit, Mikrowellenschaltungen zu kühlen. Im Vergleich zu externen Peltier-Elementen, auf die die integrierten Schaltungen aufgesetzt werden können, ist daher ein Vorteil gegeben, da derartige Lösungen aufgrund vieler unstetiger Übergänge hochfrequenztechnisch problematisch sind. Außerdem bietet die erfindungsgemäße Lösung eine Kühlmöglichkeit, die äußerst platzsparend ist.
  • Die erfindungsgemäße integrierte Halbleiterschaltung ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass das Substrat eine Dotierung des ersten Dotierungstyps aufweist und dass der Kühlbereich eine Region des ersten Dotierungstyps, eine über der Region des ersten Dotierungstyps liegende Isolationsschicht und eine über der Isolationsschicht liegende Region eines zweiten Dotierungstyps aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, elektrische Kontakte an den dotierten Regionen so anzuordnen, dass ein Peltier-Effekt zur Kühlung des Mikrowellenschaltungsbereiches zustande kommt.
  • Die erfindungsgemäße integrierte Halbleiterschaltung ist weiterhin dadurch in bevorzugter Weise fortgebildet, dass die Region des ersten Dotierungstyps einen ersten elektrischen Kontakt zum Zuführen eines ersten elektrischen Potentials aufweist, dass die Region des zweiten Dotierungstyps einen zweiten elektrischen Kontakt zum Zuführen eines zweiten elektrischen Potentials aufweist und dass die Region des ersten Dotierungstyps und die Region des zweiten Dotierungstyps mit einem dritten elektrischen Kontakt verbunden sind. Bei einer solchen Anordnung kann an elektrischen Kontakten der dotierten Regionen eine Spannung in der Weise zugeführt werden, dass an dem dritten elektrischen Kontakt zwischen den dotierten Regionen ein Kühlungseffekt auftritt, während die Wärme in Richtung der Spannungszuführungskontakte abgeführt wird.
  • Es ist besonders zu bevorzugen, dass der Mikrowellenschaltungsbereich von dem Kühlbereich elektrisch isoliert ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Mikrowellenschaltungsfunktion des Höchstfrequenzbauteils nicht elektrisch durch den Kühlbereich beeinflusst wird. Gleichwohl kann die elektrische Isolierung so ausgeführt sein, dass ein ausreichender Wärmeübergang zur Verfügung steht. Die Isolierung kann beispielsweise in Form sogenannter "Deep Trenches" realisiert sein.
  • Weiterhin ist besonders zu bevorzugen, dass der dritte elektrische Kontakt näher an dem Mikrowellenschaltungsbereich liegt als der erste und der zweite elektrische Kontakt. Durch diese geometrische Anordnung wird der Kühleffekt am dritten elektrischen Kontakt zum Abführen der Wärme von dem Mikrowellenschaltungsbereich besonders gut genutzt.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, dass der erste Dotierungstyp ein p-Typ ist, dass der zweite Dotierungstyp eine n- Typ ist und dass die Isolationsschicht eine Oxidschicht ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Halbleiterordnung auf der Grundlage eines p-dotierten Substrats erfolgen.
  • Es kann aber auch nützlich sein, dass der erste Dotierungstyp ein n-Typ ist, dass der zweite Dotierungstyp ein p-Typ ist und dass die Isolationsschicht eine Oxidschicht ist. Die Erfindung ist also auch auf der Grundlage eines n-dotierten Substrats realisierbar, wobei dann die Polaritäten der zugeführten Spannung entsprechend angepasst werden müssen.
  • Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Halbleiterschaltung so ausgebildet, dass Wärmeenergie im Bereich des ersten und des zweiten elektrischen Kontaktes abgestrahlt werden kann. Da der erste und der zweite elektrische Kontakt in ausreichender Entfernung von dem Mikrowellenschaltungsbereich angeordnet werden können, ist eine Abstrahlung der Wärme von diesem Bereich ohne schädliche Beeinflussung des Mikrowellenschaltungsbereiches möglich. Für zahlreiche Anwendungen ist die Wärmeübertragung durch Strahlung ausreichend.
  • Es kann aber auch nützlich sein, dass der erste und/oder der zweite elektrische Kontakt mit Mitteln zum Ableiten von Wärmeenergie in Verbindung stehen. Dies kann beispielsweise so erfolgen, dass die MMICs mittels Flip- Chip-Technologie auf metallische Kontaktplatten aufgebracht werden. Von diesen wird die Wärme dann über thermische Vias zu Kühlkörpern mit großer Wärmekapazität abgeleitet.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltung ist vorgesehen, dass für einen Mikrowellenschaltungsbereich mehrere Kühlbereiche zur Verfügung stehen. Damit werden insbesondere mehrere pn-Übergänge bereitgestellt, die eine Peltier-Kühlung realisieren.
  • Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass mindestens ein Kühlbereich, der von dem Substrat getragen wird, zum Kühlen des Mikrowellenschaltungsbereiches vorgesehen ist und dass der Kühlbereich elektrische Kontakte und Regionen mit unterschiedlichen Dotierungstypen aufweist, so dass der Mikrowellenschaltungsbereich mittels Peltier-Effekt gekühlt wird. Somit werden die Vorteile der erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltung auch im Rahmen eines Verfahrens umgesetzt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform basiert das erfindungsgemäße Verfahren darauf, dass das Substrat eine Dotierung des ersten Dotierungstyps aufweist und dass der Kühlbereich eine Region des ersten Dotierungstyps, eine über der Region des ersten Dotierungstyps liegende Isolationsschicht und eine über der Isolationsschicht liegende Region eines zweiten Dotierungstyps aufweist. Somit können die elektrischen Kontakte an den dotierten Regionen in einer Weise angeordnet werden, dass die Kühlung des Mikrowellenschaltungsbereiches durch eine Peltier-Kühlung eines der elektrischen Kontakte bewirkt wird.
  • Ebenso ist das Verfahren in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass die Region des ersten Dotierungstyps einen ersten elektrischen Kontakt zum Zuführen eines ersten elektrischen Potentials aufweist, dass die Region des zweiten Dotierungstyps einen zweiten elektrischen Kontakt zum Zuführen eines zweiten elektrischen Potentials aufweist, dass die Region des ersten Dotierungstyps und die Region des zweiten Dotierungstyps mit einem dritten elektrischen Kontakt verbunden sind und dass die elektrischen Potentiale in Abhängigkeit der Dotierungen so gewählt werden, dass der dritte elektrische Kontakt gekühlt wird. In Abhängigheit der Dotierungstypen der jeweiligen Regionen kann somit eine Spannung an dem Kühlbereich angelegt werden, die eine Kühlung eines Bereiches bewirkt, der in der Nähe des Mikrowellenschaltungsbereiches angeordnet ist. Im Gegenzug wird ein Bereich erwärmt, der entfernt von dem Mikrowellenschaltungsbereich angeordnet ist.
  • Es ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, dass der erste Dotierungstyp ein p-Typ ist, dass der zweite Dotierungstyp eine n-Typ ist und dass das elektrische Potential an dem ersten elektrischen Kontakt kleiner als an dem zweiten elektrischen Kontakt gewählt wird. Auf diese Weise wird die erfindungsgemäße Kühlung des dritten elektrischen Kontaktes realisiert.
  • Es kann aber auch nützlich sein, dass der erste Dotierungstyp ein n-Typ ist, dass der zweite Dotierungstyp ein p-Typ ist und dass das elektrische Potential an dem ersten elektrischen Kontakt größer als an dem zweiten elektrischen Kontakt gewählt wird. Somit lässt sich auch auf der Grundlage eines n-dotierten Substrates mit entsprechend dotiertem zusätzlichen Bereich eine Peltier- Kühlung des Mikrowellenschaltungsbereiches zur Verfügung stellen.
  • Weiterhin ist vorteilhaft, dass Wärmeenergie im Bereich des ersten und des zweiten elektrischen Kontaktes abgestrahlt wird. Eine solche Abstrahlung von Wärmeenergie kann ohne weitere Maßnahmen stattfinden und je nach der speziellen Anordnung der Schaltungswege, der jeweiligen Umgebung und der abzuführenden Wärmemenge ausreichend sein.
  • Es kann aber auch nützlich sein, dass der erste und/oder der zweite elektrische Kontakt mit Mitteln zum Ableiten von Wärmeenergie verbunden werden. Somit kann die Abstrahlung von Wärmeenergie im Bereich des ersten und des zweiten elektrischen Kontaktes durch eine Ableitung von Wärme unterstützt werden.
  • Es ist besonders bevorzugt, dass für einen Mikrowellenschaltungsbereich mehrere Kühlbereiche verwendet werden. Auf diese Weise können größere Wärmemengen abgeführt werden, da eine größere Anzahl von pn-Übergängen zur Realisierung der Peltier-Kühlung vorgesehen sind.
  • Die Erfindung besteht ferner in einem Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung, insbesondere zum Herstellen einer erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltung, mit einem Substrat, mindestens einem Mikrowellenschaltungsbereich, der von dem Substrat getragen wird, und mindestens einem Kühlbereich, der von dem Substrat getragen wird, bei dem in einer ersten Gruppe von Verfahrensschritten der mindestens eine Mikrowellenschaltungsbereich ausgebildet wird und in einer zweiten Gruppe von Verfahrensschritten der mindestens eine Kühlbereich ausgebildet wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass eine hochfrequenzgerechte Leitungsführung möglich ist. Es werden zunächst die für die Mikrowellenfunktion relevanten Verbindungsleitungen konstruiert. Danach wird eine geeignete Zahl integrierter Peltier-Elemente ergänzt. Diese können dann wahlweise in Serie und/oder parallel verdrahtet werden.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es möglich ist, monolithische integrierte Mikrowellenschaltungen durch auf demselben Substrat integrierte Kühlanordnungen zu kühlen. Dabei wird der Peltier-Effekt unter der Verwendung von dotierten Bereichen ausgenutzt.
    • Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
  • Dabei zeigt:
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Kühlen eines Objektes unter Verwendung des Peltier-Effektes gemäß dem Stand der Technik;
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Halbleiteranordnung zur Bereitstellung eines Kühlkörpers gemäß dem Stand der Technik;
  • Fig. 3 ein Diagramm, bei dem die Transitfrequenz einer integrierten Mikrowellenschaltung in Abhängigkeit der Temperatur auf getragen ist;
  • Fig. 4 eine Schnittansicht durch eine monolithische integrierte Mikrowellenschaltung mit integrierter Kühlung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 5 eine Draufsicht auf eine monolithische integrierte Mikrowellenschaltung mit integrierter Kühlung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • Fig. 6 eine Schnittansicht durch einen Flip-Chip- Aufbau mit erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltungen.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Kühlen eines Objektes unter Verwendung des Peltier-Effektes gemäß dem Stand der Technik. Eine derartige Anordnung wird beispielsweise zur Abführung einer Wärmeleistung von hochgetakteten Computern verwendet. Ein zu kühlendes Objekt 110 steht über ein Substrat 112 und Leiterflächen 114 mit Te-Pellets 116 in Verbindung. Diese Pellets 116 stehen über weitere Leiterflächen 118 mit einer Wärmesenke 120 in Verbindung. Die Te-Pellets 116 sind unter Vermittlung der elektrischen Kontakte 114, 118 elektrisch in Reihe geschaltet. Durch Zuführen einer Gleichspannung durch die Gleichspannungsquelle 122 zu den elektrischen Kontakten 118 kommt es zu einem Stromfluss. Aufgrund des Stromübertritts zwischen den Te-Pellets 116 und den elektrischen Kontakten 114 beziehungsweise 118, die aus einem anderen Metall bestehen, kann es bei geeigneter Polarität zu einer Kühlung im Bereich des Objektes 110 kommen.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Halbleiteranordnung zur Bereitstellung eines Kühlkörpers gemäß dem Stand der Technik. Bei dieser Anordnung wird der Peltier-Effekt zur Kühlung durch die Verwendung von Halbleiter-Pellets 124, 126 mit unterschiedlichem Dotierungstyp realisiert. Durch das Zuführen einer geeignet polarisierten Spannung über die Leitungen 128, 130 kann es zu einem Stromfluss durch die Anordnung von Halbleiter-Pellets 124, 126 unter Vermittlung der elektrischen Leiter 132 kommen. Auf diese Weise kann das oben liegende Keramiksubstrat 134 Wärme 138 aufnehmen, während das untere Keramiksubstrat 136 Wärme 140 abgibt.
  • Fig. 3 zeigt ein Diagramm, bei dem die Transitfrequenz einer integrierten Mikrowellenschaltung in Abhängigkeit der Temperatur aufgetragen ist. Es ist erkennbar, dass die Transitfrequenz ft zwischen dem Temperaturbereich von zirka 20°C bis 200°C von 100 GHz auf 40 GHz, das heißt und zirka 60% abnimmt. Um bei möglichst hohen Frequenzen arbeiten zu können, ist es daher erforderlich, bei möglichst niedrigen Temperaturen zu arbeiten. Somit ist es sinnvoll, Mikrowellenschaltungsbereiche zu kühlen.
  • Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht durch eine monolithische integrierte Mikrowellenschaltung mit integrierter Kühlung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung wird auf der Grundlage eines positiv dotierten Substrats 10 erläutert, wobei durch Umkehrung der Dotierungsvorzeichen und der Polaritäten entsprechende Effekte erzielbar sind. Ein positiv dotiertes Substrat 10 ist dargestellt. In dem positiv dotierten Substrat 10 ist ein Mikrowellenschaltungsbereich 12 angeordnet, der nicht näher erläutert wird. Dieser Mikrowellenschaltungsbereich 12 ist gegen seine Umgebung durch Deep Trenches 32, 34 elektrisch isoliert, wobei gleichwohl ein Wärmeübergang in die Umgebung möglich ist. In der vorliegenden Schnittansicht sind auf beiden Seiten des Mikrowellenschaltungsbereiches 12 Kühlbereiche 14 angeordnet, wobei nur der rechte Kühlbereich 14 beispielhaft beschrieben wird. Der linke Kühlbereich, der in der Schnittansicht zu erkennen ist, sowie weitere Kühlbereiche in der Umgebung des Mikrowellenschaltungsbereiches 12 sind in gleicher oder ähnlicher Weise aufgebaut. Der Kühlbereich 14 hat eine untere schichtartige p-dotierte Region 16. Diese p-dotierte Schicht 16 ist teilweise von einer Isolationsschicht 18 bedeckt, die vorzugsweise als Oxidschicht ausgebildet ist. Die Oxidschicht 18 ist wiederum teilweise von einer darüber liegenden n-dotierten Region 20 bedeckt. Die dotierten Schichten 16, 20 sind mit elektrischen Kontakten 22, 24, 26 versehen, die als Durchkontaktierungen realisiert sind. Dabei ist die untere Schicht 16 mit einem elektrischen Kontakt 22 kontaktiert, der an der Oberseite des Substrats 10 eine Anschlussfläche 28 aufweist. Die obere n-dotierte Schicht 20 ist mit einem Kontakt 24 versehen, der mit einer Anschlussfläche 30 an der Oberfläche des Substrats 10 verbunden ist. Die beiden dotierten Schichten 16, 20 sind weiterhin über einen elektrischen Kontakt 26 miteinander verbunden, der dem Mikrowellenschaltungsbereich 12 beziehungsweise dem Deep Trench 34 unmittelbar benachbart ist. Wird den Kontakten 22, 24 beziehungsweise den entsprechenden Anschlussflächen 28, 30 eine Spannung geeigneter Polarität zugeführt, so kann es zu einer Peltier-Kühlung kommen. Konkret wird dem Kontakt 22 beziehungsweise der Anschlussfläche 28 ein negatives Potential zugeführt, während dem elektrischen Anschluss 24 beziehungsweise der Anschlussfläche 30 ein positives Potential zugeführt wird. Auf diese Weise entsteht ein Peltier-Element, das bei dem elektrischen Kontakt 26 kühlt und die Wärme in Richtung der Kontakte 22, 24 beziehungsweise der Anschlussflächen 28, 30 abführt. Der Mikrowellenschaltungsbereich 12 kann so effektiv gekühlt werden.
  • Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine monolithische integrierte Mikrowellenschaltung mit integrierter Kühlung gemäß der vorliegenden Erfindung. Neben den bereits im Zusammenhang mit Fig. 4 erläuterten Komponenten sind elektrische Verbindungen 40, 42 zu dem Mikrowellenschaltungsbereich 12 dargestellt. Außerdem ist erkennbar, dass eine Vielzahl von Kühlbereichen um den Mikrowellenschaltungsbereich 12 angeordnet ist. Diese Kühlbereiche können alle in der im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Weise aufgebaut sein. Die in der Draufsicht oben beziehungsweise unten dargestellten Kühlbereiche sind ebenfalls durch Deep Trenches 36, 38 gegen die Umgebung elektrisch isoliert. Durch das Bereitstellen einer Vielzahl von Kühlelementen kann eine effektive Kühlung des Mikrowellenschaltungsbereiches 12 realisiert werden. Die Kühlelemente können in Serie und/oder parallel verdrahtet werden.
  • Bei einem bevorzugten Herstellungsverfahren einer integrierten Halbleiterschaltung wie sie anhand der Fig. 4 und 5 dargestellt ist, werden zunächst die elektrischen Verbindungswege konstruiert, die für die Funktion des Mikrowellenschaltungsbereiches relevant sind. Auf diese Weise wird eine optimale Funktion sichergestellt. Danach werden die Kühlbereiche eingefügt.
  • Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht durch einen Flip-Chip- Aufbau mit erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltungen. Hier sind Maßnahmen dargestellt, durch die zusätzlich zu einer bloßen Wärmeabstrahlung Wärme gezielt durch Wärmeableitung in Richtung einer Wärmesenke erfolgen kann. Es sind zwei Substrate 10 dargestellt, wobei anhand des linken Substrats 10 die zusätzliche Wärmeableitung erläutert wird. Die monolithischen integrierten Mikrowellenschaltungen werden durch eine Flip- Chip-Technologie über Lötstellen 52 auf metallische Kontaktplatten 44 aufgebracht. Diese metallischen Kontaktplatten 44 sind auf einem Träger 48 angeordnet, der als Leiterplatte, Softboard, LTCC ("Low Temperature Cofired Cheramics") oder eine sonstige Keramik realisiert ist. Der Träger 48 sitzt auf einem Metallkörper 50, der als Wärmesenke dient. Zwischen den Leiterplatten 44 und dem Metallkörper 50 sind thermische Vias 46 vorgesehen, die die Wärme letztlich von den monolithischen integrierten Mikrowellenschaltungen ableitet.
  • Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims (19)

1. Integrierte Halbleiterschaltung mit:
einem Substrat (10) und
mindestens einem Mikrowellenschaltungsbereich (12), der von dem Substrat getragen wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein Kühlbereich (14), der von dem Substrat (10) getragen wird, zum Kühlen des Mikrowellenschaltungsbereiches (12) vorgesehen ist und
dass der Kühlbereich (14) elektrische Kontakte und Regionen (16, 20) mit unterschiedlichen Dotierungstypen aufweist, so dass das Kühlen mittels Peltier- Effekt erfolgen kann.
2. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Substrat (10) eine Dotierung des ersten Dotierungstyps aufweist und
dass der Kühlbereich (14)
eine Region (16) des ersten Dotierungstyps,
eine über der Region (16) des ersten Dotierungstyps liegende Isolationsschicht (18) und
eine über der Isolationsschicht (18) liegende Region (20) eines zweiten Dotierungstyps aufweist.
3. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Region (16) des ersten Dotierungstyps einen ersten elektrischen Kontakt (22) zum Zuführen eines ersten elektrischen Potentials aufweist,
dass die Region (20) des zweiten Dotierungstyps einen zweiten elektrischen Kontakt (24) zum Zuführen eines zweiten elektrischen Potentials aufweist und
dass die Region (16) des ersten Dotierungstyps und die Region (20) des zweiten Dotierungstyps mit einem dritten elektrischen Kontakt (26) verbunden sind.
4. Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrowellenschaltungsbereich (12) von dem Kühlbereich (14) elektrisch isoliert ist.
5. Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte elektrische Kontakt (26) näher an dem Mikrowellenschaltungsbereich (12) liegt als der erste elektrische Kontakt (22) und der zweite elektrische Kontakt (24).
6. Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Dotierungstyp ein p-Typ ist,
dass der zweite Dotierungstyp ein n-Typ ist und
dass die Isolationsschicht (18) eine Oxidschicht ist.
7. Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Dotierungstyp ein n-Typ ist,
dass der zweite Dotierungstyp ein p-Typ ist und
dass die Isolationsschicht (18) eine Oxidschicht ist.
8. Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeenergie im Bereich des ersten elektrischen Kontaktes (22) und des zweiten elektrischen Kontaktes (24) abgestrahlt werden kann.
9. Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Kontakt (22) und/oder der zweite elektrische Kontakt (24) mit Mitteln (44, 46, 50, 52) zum Ableiten von Wärmeenergie in Verbindung stehen.
10. Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Mikrowellenschaltungsbereich (12) mehrere Kühlbereiche (14) zur Verfügung stehen.
11. Verfahren zum Kühlen eines von einem Substrat (10) getragenen Mikrowellenschaltungsbereiches (12) einer integrierten Halbleiterschaltung, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein Kühlbereich (14), der von dem Substrat (10) getragen wird, zum Kühlen des Mikrowellenschaltungsbereiches (12) vorgesehen ist und
dass der Kühlbereich (14) elektrische Kontakte (22, 24, 26) und Regionen (16, 20) mit unterschiedlichen Dotierungstypen aufweist, so dass der Mikrowellenschaltungsbereich (12) mittels Peltier-Effekt gekühlt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
dass das Substrat (10) eine Dotierung des ersten Dotierungstyps aufweist und
dass der Kühlbereich (14)
eine Region (16) des ersten Dotierungstyps,
eine über der Region (16) des ersten Dotierungstyps liegende Isolationsschicht (18) und
eine über der Isolationsschicht (18) liegende Region (20) eines zweiten Dotierungstyps aufweist.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
dass die Region (16) des ersten Dotierungstyps einen ersten elektrischen Kontakt (22) zum Zuführen eines ersten elektrischen Potentials aufweist,
dass die Region (20) des zweiten Dotierungstyps einen zweiten elektrischen Kontakt (24) zum Zuführen eines zweiten elektrischen Potentials aufweist,
dass die Region (16) des ersten Dotierungstyps und die Region (20) des zweiten Dotierungstyps mit einem dritten elektrischen Kontakt (26) verbunden sind und
dass die elektrischen Potentiale in Abhängigkeit der Dotierungen so gewählt werden, dass der dritte elektrische Kontakt (26) gekühlt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Dotierungstyp ein p-Typ ist,
dass der zweite Dotierungstyp ein n-Typ ist und
dass das elektrische Potential an dem ersten elektrischen Kontakt (22) kleiner als an dem zweiten elektrischen Kontakt (24) gewählt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Dotierungstyp ein n-Typ ist,
dass der zweite Dotierungstyp ein p-Typ ist und
dass das elektrische Potential an dem ersten elektrischen Kontakt (22) größer als an dem zweiten elektrischen Kontakt (24) gewählt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeenergie im Bereich des ersten elektrischen Kontaktes (22) und des zweiten elektrischen Kontaktes (24) abgestrahlt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Kontakt (22) und/oder der zweite elektrische Kontakt (24) mit Mitteln (44, 46, 50, 52) zum Ableiten von Wärmeenergie verbunden werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet dass für einen Mikrowellenschaltungsbereich (12) mehrere Kühlbereiche (14) verwendet werden.
19. Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit:
einem Substrat (10),
mindestens einem Mikrowellenschaltungsbereich (12), der von dem Substrat (10) getragen wird, und
mindestens einem Kühlbereich (14), der von dem Substrat (10) getragen wird, bei dem:
mindestens in einer ersten Gruppe von Verfahrensschritten der mindestens eine Mikrowellenschaltungsbereich (12) ausgebildet wird und
in einer zweiten Gruppe von Verfahrensschritten der mindestens eine Kühlbereich (14) ausgebildet wird.
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