JP2004516653A - Ｒｆおよびマイクロ波通信集積回路用熱電スポット冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線周波集積回路で使用される能動トランジスタまたは受動回路要素のような集積回路内の選ばれた要素を冷却するための装置を提供すること。
【解決手段】一実施形態では、冷却装置は、集積回路要素の直ぐ近くの領域に熱的に結合された低温プレート、この低温プレートに熱的に結合された熱電冷却装置、およびこの熱電冷却装置に熱的に結合された高温プレートを含む。熱は低温プレートを通して集積回路要素から除去され、熱電冷却装置を通して高温プレートに伝達される。１つの形態では、高温プレートは集積回路の外面に位置づけされるか結合されるので、集積回路要素から周囲に伝達された熱は集積回路を囲繞する雰囲気中に放散されるようになる。他の形態では、高温プレートは、集積回路基板中に埋め込まれて、熱を基板中に放出しながら、集積回路の要素を局部的に冷却する。
【選択図】図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術範囲】
本発明は一般的に集積回路の分野に関し、より詳細には、集積回路を冷却する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線周波数（ＲＦ）およびマイクロ波周波数の使用は、２０世紀の大部分で通信を行うために利用されてきた。ＲＦおよびマイクロ波技術の初期の使用には、同報通信と２方向通信の両方の無線通信、および侵入してくる航空機を検出するレーダが含まれていた。この初期の技術の大部分は、第二次世界大戦を戦う際に役立つように１９４０年代に開発された。
【０００３】
戦争後、ＲＦおよびマイクロ波技術は他の通信領域に拡張された。電話会社は、マイクロ波技術を使用して、例えば非常に山の多い地域のような伝送線を築くことが実際的でない地域を横断して音声通信を伝えた。また、ＲＦ周波数は、出現するテレビジョン産業でも人々の家庭にテレビジョン放送を伝えるために使用され、家庭ではテレビジョン・セットで放送信号が受信された。
【０００４】
極最近は、衛生信号を搬送するためにＲＦ伝送が使用されており、この衛生信号は例えば、軍用と商業用途の両方の衛星信号、並びに、極最近はテレビジョン内容の加入者家庭への配信およびインターネット・アクセスのための衛星信号である。また、ＲＦおよびマイクロ波の周波数は、無線（セルラー式）電話サービスを提供するためにも使用され、これらのサービスには、アナログ通信サービス、ディジタル通信サービス、およびパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）がある。
【０００５】
ＲＦ伝送による電子通信の伝送容量は、周波数信号の範囲（帯域幅）および帯域幅内のチャネルの数によって決定される。伝送容量は、１秒当たりのビット、１秒当たりのバイトの単位で、またはヘルツ（１秒あたりのサイクル）の単位で表される。ますます多くの情報がＲＦ回路を通して伝送されるようになるにつれて、この情報伝送の増大に対処するために、より広い帯域幅が求められている。しかし、ＲＦシステム、セルラー・システムおよびマイクロ波システムの帯域幅およびチャネル容量は、システム内の増幅プロセスおよびフィルタ処理プロセスの信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比で制限されている。Ｓ／Ｎ比を高める１つの重要な方法は、回路の動作温度を下げて熱雑音を低減することである。したがって、ＲＦ回路の帯域幅およびチャンネル容量を増大するようにＲＦ回路を冷却する装置、システム、および方法を所有していることが望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、無線周波トランジスタまたは受信機で使用される電界効果トランジスタ回路のような集積回路部品を冷却するための装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の態様において、本発明は集積回路の要素を冷却するための装置を提供し、この装置は、集積回路の選ばれた要素に熱的に結合された低温プレートと、この低温プレートに熱的に結合された熱電冷却装置と、この熱電冷却装置に熱的に結合された高温プレートとを備え、熱は集積回路の選ばれた要素から低温プレートを通して除去され、熱電冷却装置を通して高温プレートに伝達される。そして、熱は高温プレートから放散される。
【０００８】
一実施形態では、本冷却装置は、集積回路部品に熱的に結合された低温プレートと、この低温プレートに熱的に結合された熱電冷却装置と、この熱電冷却装置に熱的に結合された高温プレートとを含む。熱は低温プレートを通して集積回路部品から除去され、熱電冷却装置を通して高温プレートに伝達される。集積回路部品から高温プレートに伝達された熱が集積回路チップを囲繞する雰囲気に放散されるように、高温プレートは、集積回路の表面に位置づけらている。
【０００９】
他の実施形態では、集積回路の要素を冷却するための装置が提供され、この装置は、集積回路の選ばれた要素に熱的に結合された低温プレートと、この低温プレートに熱的に結合された熱電冷却装置と、この熱電冷却装置に熱的に結合された高温プレートとを備え、高温プレートは集積回路のバルク基板中に熱を流し込むように熱的に結合され、さらに、集積回路要素からの熱は低温プレートから熱電冷却装置を通して運ばれ、高温プレートを通してバルク基板中に放散される。
【００１０】
これから、本発明の好ましい実施形態を、単に例として、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図を参照すると、特に図１から５を参照すると、冷却動作の恩恵を受ける一般的な無線周波（ＲＦ）回路の例の回路図を示す。図１は、受動アンテナ・システムの例を示す。図２は、入力低雑音増幅器（ＬＮＡ）の例を示す。図３は、ＲＦ回路のミクサ段の例を示す。図４は直角位相発信器の例を示す。図５は、出力の電力増幅器（ＰＡ）の例を示す。信号経路に使用されるこれらの回路およびフィルタのチャネル選択度は、受動インダクタおよびコンデンサのＱ、およびトランジスタの熱雑音電圧によって決定される。Ｑも熱雑音電圧も、動作温度に強く依存している。
【００１２】
ここで、図６を参照すると、チップ上に形成された渦巻き形インダクタのＱの一般的な温度依存性のグラフを示す。図６に示すグラフは、ＣＭＯＳテスト・チップのクロック成生器に実現された１５０×１５０μｍ^２の３．１ナノヘンリー（ｎＨ）渦巻き形インダクタ・コイルのＱとギガヘルツ（ＧＨｚ）単位の動作周波数との関連を３つの温度について示す。図６に示すように、全ての動作周波数で、インダクタの温度が下がるにつれて渦巻き形インダクタ・コイルのＱは連続的に大きくなる。摂氏１００度のインダクタ温度で、インダクタ・コイルのＱは、１．０から１０．０ＧＨｚまでの周波数範囲にわたって、ほぼ２〜３の範囲にある。インダクタ・コイルの温度が摂氏２５度に下がると、Ｑは同じ周波数範囲でほぼ５．０に増大する。インダクタ・コイルの温度がさらに摂氏−１２３度に下がると、同じ周波数範囲にわたって、Ｑはさらにほぼ１５．０から１８．０にも増大する。このようにして、誘導コイルの動作温度を下げることで、著しい利点を達成することができる。他のＲＦ回路に関して、温度低下の同様な利点が得られる。発信器の位相雑音Ｌは、また、回路の動作温度の影響を直接受ける。発信器の位相雑音の温度依存性は、次の式で与えられる。
【数１】

ここで、Ｒ＝（ＬＣ）タンクの実効抵抗（温度に依存する）
ω_０＝発振の中心周波数
Δω＝周波数オフセット
Ｆ＝能動デバイスからの雑音に関係する項
Ｐ_{ｓｉｇｎａｌ}＝発振の電力レベル
Ｔ＝ケルビン単位の絶対動作温度
【００１３】
この式から、発信器の温度が上昇するにつれて、位相雑音が増大することが明らかである。したがって、位相雑音の量を減少させるために、発信器をより低温で動作させることが有利である。
【００１４】
図７を参照すると、本発明に従った熱電冷却（ＴＥＣ）デバイス３００の高レベル・ブロック図を示す。ＴＥＣデバイス３００は、温度敏感要素に近い集積回路デバイスに結合するのが好ましい。よく知られている原理である熱電冷却は、ペルチェ効果に基づいている。このペルチェ効果によって、電源３０２からの直流電流が２つの異なる材料の両端間に加えられて、この２つの異なる材料の接合で熱が吸収されるようになる。一般的な熱電冷却デバイスでは、熱伝導特性が優れ電気伝導の悪い導体３０８の間にサンドイッチ状に挟まれたｐ型半導体３０４とｎ型半導体３０６が利用される。電子が電気導体３１０を介してｐ型半導体３０４からｎ型半導体３０６に移動するとき、熱源３１２から吸収する熱エネルギーによって、電子のエネルギー状態は高くなる。このプロセスは、ｐ型半導体３０４および電気導体３１０を通過する電子流によって熱エネルギーを熱源３１２からヒート・シンク３１６に伝達するという効果を有する。電子は、電気導体３１０でより低いエネルギー状態に落ち、熱エネルギーを放出する。
【００１５】
図８を参照すると、本発明に従ったＩＣのＲＦ回路を冷却する直接結合冷却装置の上面図を示す。集積回路４００は、受動渦巻き形コイル４０２に熱的に結合された２個の冷却装置４０４および４０６を含む。冷却装置４０４および４０６は、例えば、図７のＴＥＣデバイス３００として実現することができる。この実施形態で、冷却装置４０６の低温プレートは、ビア構造４０８および４１０を使用して受動渦巻き形コイル４０２の一端に直接結合する。ビア構造４０８と４１０および、より下のレベルの相互接続４１４は、熱および電気伝導性の銅組成であるのが好ましい。冷却装置４０４の低温プレートは、好ましくは同じく銅組成の渦巻き形コイル４０２の他端４２０に熱的に直接結合する。
【００１６】
冷却装置４０４および４０６並びに渦巻き形コイル４０２の部分は、集積回路４００の同じ層内に組み立てる。相互接続４１４は、渦巻き形コイル４０２の層から集積回路４００のより下の層に作る。２個の冷却装置４０４〜４０６を使用して渦巻き形コイル４０２を冷却するように示しているが、単一の冷却装置を利用することもできる。しかし、直列で動作する２個の冷却装置は、単一冷却装置よりも渦巻き形コイル４０２を強力に冷却することができ、さらに渦巻き形コイル４０２の異なる部分間の熱勾配を減少するのに役立つ。
【００１７】
冷却装置４０６と受動渦巻き形コイル４０２の間の電気的な分離は、電流モードの回路を使用して、または、化学気相成長（ＣＶＤ）二酸化シリコンまたは陽極酸化アルミニウムのような極薄誘電体パシベーション層を使用して実現することができる。アルミニウムの陽極酸化がＣＶＤ二酸化シリコンよりも好ましい。その理由は、１〜１０ナノメートル（ｎｍ）の誘電体層を容易に形成することができ、かつアルミナ（酸化アルミニウム）の熱伝導率は二酸化シリコンのそれよりも優れているからである。
【００１８】
図９を参照すると、本発明に従った電流制御熱電冷却装置（ＴＥＣ）の回路を示す。電流制御ＴＥＣ回路５００は電流モード回路の例であり、この電流モード回路は、受動渦巻き形コイル４０２からの冷却装置４０４〜４０６の電気的分離を維持するために、直接結合冷却装置４００とともに使用することができる。電流制御ＴＥＣ回路５００は、ｐチャネル電界効果トランジスタ５０２〜５０６、ｎチャネル・トランジスタ５０８、インバータ５１０と５１２〜５１４、およびＴＥＣ５１６を含む。ＴＥＣ５１６は、熱を放散する高温端部５１８および、冷却すべきデバイスに熱的に結合される低温端部５２０を有する。
【００１９】
トランジスタ５０８のゲートは、バイアス制御電圧Ｖ_ｂｃ並びにインバータ５１０の入力に結合する。インバータ５１０の出力は、トランジスタ５０６のゲートに結合する。トランジスタ５０６のドレインおよびトランジスタ５０８のドレインは、トランジスタ５１２のソースおよびトランジスタ５１２〜５１４のゲートに結合するので、その結果、トランジスタ５１２および５１４は、カレント・ミラー構成となる。トランジスタ５１２〜５１４のドレインは、接地Ｇ_ｎｄに結合する。トランジスタ５１４のソースは、ＴＥＣ５１６の第２の端部に結合する。このようにして、電流制御ＴＥＣ回路５００は、バイアス電圧Ｖ_ｂｃに基づいてＴＥＣ５１６を流れる一定電流の流れＩ_０を維持する。たとえＴＥＣ５１６の低温端部５２０がデバイスに電気的に接続されても、キルヒホッフの法則によって、ＴＥＣ５１６とデバイスの間を流れる電流はない。このようにして、電流モード・バイアス回路５００によって、ＴＥＣ５１６の電気的な分離が保証される。
【００２０】
図１０および１１を参照すると、図１０は、本発明に従ってＲＦ用ＩＣ回路を冷却するための集積回路チップのパターン形成された低温プレートの上面図を示し、図１１は、この集積回路チップの部分の断面図を示す。この実施形態で、図８に示すような直接結合冷却装置の使用に代わるものとして、例えば図１〜９に示すＲＦ回路の１つのようなＲＦ回路６５０の下に低温プレート６０２を配置する。ＲＦ回路６５０の下に低温プレート６０２を配置することで、ＲＦ回路６５０の中のインダクタおよびコンデンサの大きな面積が冷却される。しかし、低温プレート６０２は、ＲＦ回路６５０内のどの回路にも物理的に接触しないで、誘電体材料６０４で分離されている。低温プレート６０２は、熱導体６０８を介して熱電冷却装置６０６に熱的に結合されている。
【００２１】
低温プレート６０２を金属で作り、かつこれをＲＦ回路６５０内のインダクタの下で使用する場合、インダクタとの磁気結合に起因する金属層内の循環渦電流の誘起を回避するように、低温プレート６０２をパターン形成する。
【００２２】
集積チップ６００は、過大な量の熱を発生しないので冷却を必要としない、ＲＦ回路６５０以外の他の領域を含むことができる。このようにして、かなりの熱を発生し冷却を必要とする集積回路６００の部分（すなわち、ＲＦ回路６５０）だけをスポット冷却することで、本発明によって、電力節約の効率を達成することができる。
【００２３】
図１２および１３を参照すると、図１２は、本発明に従った、集積回路（ＩＣ）の本体／基板レベルを経由したＴＥＣ冷却装置への直接熱結合を図示する上部切り取り平面図を示し、図１３は、集積回路（ＩＣ）の本体／基板レベルを経由したＴＥＣ冷却装置への直接熱結合の切り口７５０に沿った断面図を示す。ビア７０２〜７１２は、ＩＣ７００の低温プレート７６２をＩＣ７００の本体／基板レベル７５２に熱的に結合する。本体／基板レベル７５２は、低雑音増幅器回路を含むことができる。ＴＥＣ冷却装置７１４の低温プレート７６２は、介在する金属化層または酸化膜層７５４あるいはその両方によって、ＩＣ７００の本体／基板レベル７５２から分離されている。
【００２４】
電気導体７６０は、ｐ形不純物サーモエレメント７５８をｎ型不純物サーモエレメント７５６に結合して、電流が電気導体７６８からサーモエレメント７５６および７５８を通って流れ、さらに電気導体７６６を通って流れ出ることができるようにする。電気的に絶縁性で熱的に伝導性の高温プレート７６４は、電気導体７６６〜７６８と物理的に接触し、熱がサーモエレメント７５６〜７５８から高温プレート７６４に流れ込むことができるようにする。この高温プレートで、熱は放散される。
【００２５】
図１４を参照すると、本発明に従って、ＲＦ用ＣＭＯＳＩＣ上に製造された例示の熱電スポット冷却装置の断面図を示す。この例示の実施形態では、集積回路（ＩＣ）チップ８００は低雑音増幅器（ＬＮＡ）トランジスタ８０８を含み、この低雑音増幅器（ＬＮＡ）トランジスタ８０８は、シリコン基板８９０の上にある埋込み酸化膜８９４の中にシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）トランジスタとして形成されている。熱電冷却装置（ＴＥＣ）８３２は、ＬＮＡトランジスタ８０８を冷却するために、ＬＮＡトランジスタ８０８の上に配置されている。ＴＥＣ８３２用の電流源を実現する第２のトランジスタ８０６は、また、埋込み酸化膜８９４中にＳＯＩトランジスタとして形成される。酸化膜層８１６を貫通する伝導性ビア構造８１０は、トランジスタ８０６のドレイン８２６をＴＥＣ８３２に結合して、ＴＥＣ８３２のｐ型半導体材料８３８およびｎ型半導体材料８４０に電流を供給する。ｐ型半導体領域８３８およびｎ型半導体領域８４０は、図７のｐ型半導体３０４およびｎ型半導体３０６と同様な機能を実現する。
【００２６】
熱を放散するための熱スプレッダ８３０は、例えば図７のヒート・シンク３１６のようなヒート・シンクとして作用し、層８３４を介してＴＥＣ８３２の高温側要素に熱的に結合されているが電気的には結合されていない。層８３４は、例えば極薄酸化物またはアルミナで製造することができる。熱スプレッダ８３０は、半田で層８３４に結合されるかもしれない。
【００２７】
Ｎ型半導体８４０は、薄い層８３６を介して低温プレート８２８に熱的に結合する。層８３６は、例えば、極薄酸化物またはアルミナから製造することができる。
【００２８】
低温プレート８２８は、それぞれビア８１４および８１２を使用して酸化物層８１６を通して、トランジスタ８０８のドレイン８２４とソース８２２の両方に熱的に結合する。ビア８１２および８１４並びにビア８１０は、一般に、例えば銅（Ｃｕ）またはタングステン（Ｗ）のような金属で製造され、電気と熱の両方の優れた伝導体である。ビア８１４は、ドレイン拡散８２４と反対の不純物型である拡散領域８１８を通してドレイン８２４に熱的に結合する。この拡散領域８１８は、ビア８１４および低温プレート８２８のドレイン８２４からの電気的分離を維持しながら熱的結合を実現する。ビア８１２は、同様な拡散領域８２０を通してソース８２２に熱的に結合する。この拡散領域８２０は、ビア８１２および低温プレート８２８のソース８２２からの電気的分離を維持しながら、熱的結合を実現する。
【００２９】
このようにして、ＲＦ動作によってトランジスタ８０８で熱が発生するとき、この熱は、ビア８１２および８１４を通してＴＥＣ８３２の低温プレート８２８に運び去られる。そして、この熱は低温プレート８２８から熱スプレッダ８３０に伝達され、そこでＩＣチップ８００から放散される。
【００３０】
随意に、部分８４４の反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）を行うことができる。ＲＩＥエッチングによって、部分８４４に溝を形成し、この溝によって、高温プレート８３８に接続されたビア８１０から、低温プレート８２８をさらに確実に熱的に分離することができる。
【００３１】
図１４に示す構造は、ＲＦ用ＩＣデバイスに直接結合された熱電スポット冷却装置の例として与えるものであり、本発明を限定する意図ではない。例えば、もっと多くの、またはもっと少ない金属化層Ｍ１〜Ｍ５およびＬＭを、例えばトランジスタ８０８のようなＲＦデバイスと低温プレート８２８の間に使用することができる。さらに、トランジスタ８０８は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、任意の単一または複合の温度敏感デバイスであることができる。また、留意すべきことであるが、本発明は、ＳＯＩトランジスタとして組み立てられたＲＦトランジスタに限定されることはなく、バルク・トランジスタおよびトランジスタ以外のＲＦデバイスにも適用することができる。さらに、ＩＣチップ８０２の要素は、図示したもの以外の物質および化合物で作ることができる。
【００３２】
ここで図１５を参照すると、本発明に従って、熱電冷却装置が受動インダクタ中に組み込まれ、熱がバルク基板中に排出される例示のＲＦ渦巻き形インダクタ回路の断面図を示す。ＩＣチップ９００は、示した図に見ることが出来る部品９０８および９１０を有する渦巻き形インダクタを含む。渦巻き形インダクタの部品９０８および９１０は、例えば銅（Ｃｕ）のような電気伝導性材料から形成する。渦巻き形インダクタを低温端部９０４に形成し、インダクタ部品であるインダクタのリード線９０８および９１０を低温端部９０４に熱的に結合する。この低温端部９０４は、今度は、フォトレジスト（ＰＲ）支持９１２を用いてＩＣチップ９００の表面９３０の上に部分的に支持する。
【００３３】
熱電冷却装置９０２は、低温端部９０４をＴＥＣのｐ型要素９１４およびｎ型要素９１６の低温端部に結合する、電気伝導性であるが熱伝導性でない薄い層９０６を含む。ＴＥＣを駆動する電流は、導体９３２を通して供給され、この導体９３２は、図示の例では、第２の金属化層Ｍ２中に存在する。また、熱電冷却装置９０２は、ビア９２０への熱結合を実現するように、熱伝導性であるが電気伝導性でない第２の薄い層９１８を含む。そして、ビア９２０は、酸化物層９２２を貫通して基板９２６の高温端部９２４への熱接続を実現する。渦巻き形インダクタで熱が発生するとき、その熱はＴＥＣ９０２によって低温端部９０４から高温端部９２４に、そしてバルク・シリコン基板９２６に運ばれて、渦巻き形インダクタを冷やす。
【００３４】
集積回路の表面にある高温プレートを介してバルク基板中か集積回路を囲繞する雰囲気中かに熱を放散することに関連して、主に本発明を説明したが、熱は他の手段でも放散することができる。例えば、熱は、空気中に直接ではなくヒート・パイプを介して排出することができる。さらに、熱電冷却装置は、単一型の熱電冷却装置に限定されることなく、例えば量子点冷却装置のようないくつかの異なる型の熱電冷却装置のいずれか１つとして実施することができる。
【００３５】
また、留意すべきことであるが、本発明は、フォトレジストまたは誘電体の支持物が容易に冷却プロセスに組み込まれる状態にある金属構造を可能にする。さらに、本発明は図示の例示構造で限定されないこと、および、本発明の範囲および精神から逸脱することなく使用することができる多数の代替え構造があることにも留意すべきである。
【００３６】
本発明の記述は、実例と説明のために表現され、網羅的である意図でなく、または開示された形態の発明に限定される意図でない。多くの修正物および変化物が当業者には明らかになるであろう。本発明の原理および実際的な応用を適切に説明するために、および当業者が、意図する特定の使用に適しているような様々な修正物を有する様々な実施形態に関して、本発明を理解することができるようにするために、実施形態を選びかつ説明した。
【図面の簡単な説明】
【図１】
冷却動作の恩恵を受ける一般的な無線周波数（ＲＦ）回路の例を示す回路図である。
【図２】
冷却動作の恩恵を受ける一般的な無線周波数（ＲＦ）回路の例を示す回路図である。
【図３】
冷却動作の恩恵を受ける一般的な無線周波数（ＲＦ）回路の例を示す回路図である。
【図４】
冷却動作の恩恵を受ける一般的な無線周波数（ＲＦ）回路の例を示す回路図である。
【図５】
冷却動作の恩恵を受ける一般的な無線周波数（ＲＦ）回路の例を示す回路図である。
【図６】
チップ上に形成された渦巻き形インダクタのＱの一般的な温度依存性を示すグラフである。
【図７】
本発明に従った熱電冷却（ＴＥＣ）デバイスを示す高レベル・ブロック図である。
【図８】
本発明に従ったＩＣのＲＦ回路を冷却するための直接結合冷却装置を示す上面図である。
【図９】
本発明に従った電流制御熱電冷却装置（ＴＥＣ）の回路を示す図である。
【図１０】
本発明に従ったＲＦ用ＩＣ回路を冷却するためのパターン形成された低温プレートを示す上部切り取り平面図である。
【図１１】
本発明に従ったＲＦ用ＩＣ回路を冷却するためのパターン形成された低温プレートを示す上部切り取り断面図である。
【図１２】
本発明に従った集積回路（ＩＣ）のＬＮＡ／ＰＡレベルおよび本体／基板レベルと冷却装置との直接熱結合を示す上部切り取り平面図である。
【図１３】
本発明に従った集積回路（ＩＣ）のＬＮＡ／ＰＡレベルおよび本体／基板レベルと冷却装置との直接熱結合を示す上部切り取り断面図である。
【図１４】
本発明に従ったＲＦ用ＣＭＯＳＩＣの上に製造された例示の熱電スポット冷却装置を示す断面図である。
【図１５】
本発明に従って、熱電冷却装置が受動インダクタ中に組み込まれ、熱がバルク基板中に排出される例示のＲＦ渦巻き形インダクタ回路を示す断面図である。

Claims (22)

1. 集積回路の要素を冷却するための装置であって、
   前記集積回路の選ばれた要素に熱的に結合された低温プレートと、
   前記低温プレートに熱的に結合された熱電冷却装置と、
   前記熱電冷却装置に熱的に結合された高温プレートとを備え、
   熱が前記集積回路の前記選ばれた要素から前記低温プレートを通して除去され、前記熱電冷却装置を通して前記高温プレートに伝達され、さらに
   熱が前記高温プレートから放散される装置。
2. 前記高温プレートが、熱を周囲雰囲気に放散するように前記集積回路の表面に露出している、請求項１に記載の装置。
3. 前記高温プレートが、熱を放散するための受動要素に熱的に結合されている、請求項１に記載の装置。
4. 前記高温プレートが、前記集積回路のバルク基板に熱を流し込むように熱的に結合され、その結果、前記集積回路要素からの熱が、前記低温プレートから前記熱電冷却装置を通して伝達され、さらに前記高温プレートを通して前記バルク基板中に放散される、請求項３に記載の装置。
5. 電流が前記集積回路内の電界効果トランジスタから前記熱電冷却装置に供給され、前記電界効果トランジスタのドレインがビア構造によって前記熱電冷却装置に電気的に結合されている、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記低温プレートが、熱伝導体によって前記集積回路の前記選ばれた要素に熱的に結合され、前記熱伝導体が、前記集積回路の前記選ばれた要素から前記低温プレートを少なくとも部分的に電気的に分離する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記集積回路の前記選ばれた要素がトランジスタであり、前記低温プレートが前記トランジスタのドレインとソースの両方に熱的に結合されている、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記トランジスタが、低雑音増幅器トランジスタである、請求項７に記載の装置。
9. 前記トランジスタが、ＳＯＩ型トランジスタである、請求項７または請求項８に記載の装置。
10. 前記集積回路の前記選ばれた要素がコンデンサである、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記集積回路の前記選ばれた要素がインダクタである、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記インダクタが渦巻き形インダクタである、請求項１１に記載の装置。
13. 前記集積回路の前記選ばれた要素が、無線周波回路で使用される、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記無線周波回路がアンテナを備える、請求項１３に記載の装置。
15. 前記無線周波回路が受動アンテナを備える、請求項１４に記載の装置。
16. 前記無線周波回路が低雑音増幅器を備える、請求項１３ないし１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記無線周波回路がミクサを備える、請求項１３ないし１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 前記無線周波回路が直角位相発信器を備える、請求項１３ないし１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記無線周波回路が電力増幅器を備える、請求項１３ないし１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 前記熱電冷却装置が量子点冷却装置である、請求項１ないし１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 前記低温プレートが、支持物によって、前記集積回路の表面から離れて部分的に支持されている、請求項１ないし２０のいずれか一項に記載の装置。
22. 前記支持物がフォトレジストを含む、請求項２１に記載の装置。

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