JP2013140992A - 積層ｉｃ装置のための能動的熱制御 - Google Patents

Abstract

【課題】複層ＩＣ装置内の能動的熱制御のためのシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】積層ＩＣ装置３０の熱伝導度が、その積層ＩＣ内に１つまたは複数の能動温度制御装置を構成することによって改善される。制御装置は、ペルチェ装置のような熱電（ＴＥ）装置３００である。ＴＥ装置は、所定の温度範囲内に積層ＩＣ装置を維持するために、必要に応じて、熱を除去または追加するように選択的に制御されうる。能動温度制御素子は、積層ＩＣ装置内に生成されたＰ−Ｎ接合であってもよく、熱を横方向に移動させるように機能しうる。
【選択図】図３

Description

本開示は、集積回路（ＩＣｓ）に関する。さらに詳細には、本開示は、重層ＩＣ装置（multi-tiered IC devices）に関し、さらにまた詳細には複層ＩＣ装置内の能動的熱制御のためのシステムおよび方法に関する。

ＩＣ技術では、重層（３−Ｄ）ＩＣ装置（multi-tiered (3-D) IC devices）（多層ＩＣ装置（multi-layered IC devices）または積層ＩＣ装置（stacked IC devices）とも呼ばれる）を形成するためにチップを積み重ねる必要がある。チップが積み重ねられるときに生ずる１つの課題は、熱伝導率が低下することである。このようにして、熱源から熱を放散させる能力の少ないホットスポット（hot spots）が存在しうる。積層ＩＣｓの縮小寸法（基板厚は１００ミクロンから約６−５０ミクロンの範囲となる）により、電力密度は上るが、熱伝導率は下がる。

横方向熱伝導率を上げるための１つの方法は、基板厚を大きくすることである。これは、ひいては、積層ＩＣ装置の所望のフォームファクター（form factor）にマイナスの影響を与え、性能を低下させることになる。

２つより多い層（tiers）が存在する場合には、他の課題が存在する。

そのような状況では、積層ＩＣ装置は、積層（stacked tiers）の各対の１つずつ、複数の酸化物層を含みうる。不良熱導体である酸化物は、放熱問題を大きくする。

熱伝導率問題に対処するためのいくつかの手法がある。１つの手法は、層の間に熱伝導層を配置する。通常は、熱伝導層は金属であり、したがって層間の電気的接続を阻害するおそれがある。他の手法は、積層ＩＣ装置の内部層上に高熱伝導度材料を配置するような従来の方法を使用して内部から表面層へと熱を移動させ、そして表面層から熱を除去するために、シリコン貫通電極（Through Silicon Vias (TSVs)）を使用する。このような解決策では課題が生ずる。例えば、種々の層における回路レイアウト要件のために、ＴＳＶを必要な位置に配置することが必ずしも可能ではない。

他の手法は、ホットスポットを冷却するために積層ＩＣ装置を通じて冷却材を循環させることである。冷却循環解決策は、製造するのが効果であり、かつ移動する液体のために、ポンピング機構と液体チャネルに対する厳しい精度要件を必要とする。また、回路レイアウト要件のために、冷却材を必要な場所に送るために装置に「配管する」（“plumb”）ことが可能でないことがありうる。配管の問題は、基板自体に冷却材を強制的に送ることによって、ある程度は、克服することができるであろうが、この方法は、他の問題およびコストを伴う。

積層ＩＣ装置の熱伝導度は、その積層ＩＣ装置内に１つまたは複数の能動的温度制御装置を構成することにょって改善することができる。１つの実施の形態では、その制御装置は、ペルチェ装置のような熱電（ＴＥ）装置である。ＴＥ装置は、積層ＩＣ装置を所定の温度範囲内に維持するため、あるいは積層ＩＣ装置を所望の温度にするために必要に応じて熱を除去または追加するように選択的に制御されうる。能動的温度制御要素は、積層ＩＣ装置内に形成されたＰ−Ｎ接合であってもよく、所望に応じて横方向および／または垂直方法に熱を移動するように作用する。

上記は、下記における本発明の詳細な説明がより良く理解されうるように、本発明の特徴および技術的利点をかなり広義に略述したものである。本発明の請求項の主題を形成する本発明の付加的な特徴および利点が後述される。開示された概念および特定の実施の態様は、本発明の同じ目的を達成するために修正するためのまたは他の構成を設計するための根拠として容易に利用されうることが当業者によって認識されるべきである。そのような均等な構成は、添付請求項に記載された発明の精神および範囲から逸脱するものではないことも当業者によって認識されるべきである。本発明の特徴と考えられる新規な特徴は、他の目的および利点と共に、それらの構成および動作方法について、添付図面と関連して検討される場合に下記の説明からさらに良く理解されるであろう。しかし、図面のそれぞれは、例示および説明だけの目的のために提供されたものであり、本発明の範囲の定義としては意図されていないことが明確に理解されるべきである。

本発明のより完全な理解のために、添付図面に関連してなされる下記の説明をここで参照する。

図１は、ホットスポットを有する重層ＩＣ装置の概略図である。 図２は、ホットスポットからの熱を除去するための先行技術の解決策の一例を示す。 図３は、本発明の教示による能動的熱制御を有する重層ＩＣ装置の１つの実施の形態を示す。 図４Ａは、本発明の教示による能動的冷却能力を有する重層ＩＣ装置を製造する１つの方法を示す。 図４Ｂは、本発明の教示による能動的冷却能力を有する重層ＩＣ装置を製造する１つの方法を示す。 図４Ｃは、本発明の教示による能動的冷却能力を有する重層ＩＣ装置を製造する１つの方法を示す。 図４Ｄは、本発明の教示による能動的冷却能力を有する重層ＩＣ装置を製造する１つの方法を示す。 図４ＥＡは、本発明の教示による能動的冷却能力を有する重層ＩＣ装置を製造する１つの方法を示す。 図４Ｆは、本発明の教示による能動的冷却能力を有する重層ＩＣ装置を製造する１つの方法を示す。 図４Ｇは、本発明の教示による能動的冷却能力を有する重層ＩＣ装置を製造する１つの方法を示す。

詳細な説明

図１は、上部層１１および下部層１２を有する重層ＩＣ装置１０の概略図である。上部層１１は、能動回路（正面）１０２および基板（背面）１０１を有する。下部層１２は、能動回路（正面）１０３および基板（背面）１０４を有する。正面１０２／１０３は、各層上のコンポーネント１０９のようなコンポーネント（または端子）を接続する作用をする接続部１−８を含んでいる。これらの接続部は、経路１０７のようなコネクタ経路および層１０６のような層を用いて形成される。

例示の目的のために、この実施の形態では、場所１１０が熱的に障害がある。すなわち、場所１１０は、重層ＩＣ装置１０内に時々存在するまたは存在しうる「ホットスポット」（“hot spot”）である。ホットスポットは、この文脈では、重層ＩＣ装置１０が動作しているときに,場所１１０内のまたは周りの領域の温度が層１２の他の部分よりも望ましくない程度に高くなりうることを意味する。層１１を層１２上に積み重ねることにより、そして好ましくは、各層の減寸された厚さにより、層１２における横方向熱拡散が減少される。さらに、層１１、１２間に空隙１１１が形成されてもよく、それによってホットスポットから上方への熱流を減少させる。

上述のように、積層ＩＣ装置内に冷却機能または構造を含ませるためにはいくつかの理由がある。しかし、積層ＩＣ装置またはそれの複数の部分を加熱するためにも理由がある。例えば、適応型電圧スケーリング回路を設計する場合には、積層ＩＣ装置全体が均一な温度を有することが望ましい。したがって、積層ＩＣ装置内に１つの層の「熱くなる」（ “run hot”）いくつかの局所化領域（すなわち、ホットスポットそれ自体ではなくて、１つの層内において他の領域よりも暖かい温度で動作する局所化領域）が存在する場合には、その層のより冷たい領域を加熱して、その積層ＩＣ装置が比較的一定のまたは均一な温度を有するようにすることが望ましいかまたは必要となりうる。いくつかの状況では、積層ＩＣ装置を所要の温度に初期化することが望ましいかまたは重要である。例えば、センサは動作するために熱くなる必要があるかもしれず、そして初期加熱時間を短縮するためにＴＥが使用できるであろう。

さらに、積層ＩＣ装置では、選択的な加熱および／冷却が必要とされるかあるいは望ましいことがありうる。例えば、シリコンを横切る方向の温度勾配を均等にして、基板内の温度差によって生じる応力を軽減するために、選択的加熱または冷却あるいはそれらの組み合わせが使用されうる。また、積層ＩＣ装置を、少なくとも一時的に、それが動作するように設計されるようなことのない温度環境内で動作させるために、選択的温度制御が使用されうる。

図２は、ホットスポット１１０からの熱を軽減するための先行技術の解決策の一例を示す。この解決策では、ホットスポット１１０の上方にＴＳＶアレイ２００が配置され、そのホットスポット１１０から流れる熱が正面１０３を通り、空隙１１１を横切り、正面１０２を通り、そしてビア２０１を通って導かれうるようになされる。種々の層または空隙を通じて熱を移動させることに内在する熱伝導度の問題に加えて、ある状況においては、回路または要素２０２のような他の要素が熱流路内に配置されることができ、それによってＴＳＶアレイ２００の有効性を軽減する（およびある場合には除去する。

図３は、本発明の教示による能動的温度制御を有する積層ＩＣ装置３０の１つの実施の形態を示す。ＴＥ装置３００は、１対のＰ−Ｎ接合を含む。各Ｐ−Ｎ接合は、Ｐ型要素３０１およびＮ型要素３０２ならびに下部導体３０３を含む。電流がＰ−Ｎ接合を通じてどちらの方向に流れるかに応じて、下部導体３０３は熱を吸収しうるかあるいは熱を提供しうる。１つの実施の形態では、ＴＥ装置３００はペルチェ装置である。１対のＰ−Ｎ接合が示されているが、本発明はそのような構成には限定されない。むしろ、それより多いまたは少ないＰ−Ｎ接合が設けられてもよい。

制御回路３０４は、Ｐ−Ｎ接合を通る電流の方向を確立するために使用される。制御回路３０４は電流密度をも制御する。回路３０４は、入力３２１のような入力を介してＴＥ装置３００に選択的電流制御を提供する。１つの実施の形態では、ＴＥ装置３００は、電流方向に基づいて、上部側（参照番号で示されていない上部）が加熱し、他の側、例えば、下部３０３が冷却するように動作する。

ホットスポット１１０からの熱エネルギーは、正面１０３および１０２を上方に通過して装置３００に達する。この熱流は、もし所望されれば、正面を通過するチャネル（ビア）を構築することによって促進されうる。適切な電流密度、および電流の流れ方向を選択することによって、装置３００は、熱を除去するように機能し、それによって積層ＩＣ装置３０を冷却する。積層ＩＣ装置３０からの熱除去においてＴＥ装置３００を援助するために、ＴＥ装置に隣接した層１１の表面上に、熱流し、または他の伝熱装置が配置されうる。積層ＩＣ装置３０は、所望の数の異なる領域にＴＥ装置３００を設けられ、それらのＴＥ装置３００のうちのいくつかは、他のものが熱を除去している間に、熱を注入するようになされうることに注目されたい。

Ｐ−Ｎ接合材料は層１１の基板を完全に貫通して示されているが、他の実施の形態では、Ｐ−Ｎ接合材料は基板を部分的に充填し、その接合は下部導体３０３の近傍に形成されているこのとに注目されたい。この実施の形態では、各ビアの上部部分が金属によって充填され、ビア内に接点を形成する。

いくつかの実施の形態では、「ホットスポット」が冷却装置と同じ層内の同一場所に配置されて、横方向熱変位を生ずるにようになされうる。そのような状況では、同じ基板内で熱を横方向に伝達するために、水平方向のトレンチが基板内に構成されうる。そのトレンチの第１の部分は、Ｐ型材料を含み、そしてそのトレンチの他の部分はＮ型材料を含むであろう。

図４Ａ−４Ｇは、能動的温度制御を有する重層ＩＣ装置を製造する例示的な方法を示す。

図４Ａは、層１１が層１２に対して積み重ねられていること、および層１１の基板内の場所４０１−４０５のようないくつかの場所は上部から下部まで犠牲充填材を充填されることを示している。能動的温度制御要素は場所４００に構成されることが分かるであろう。

図４Ｂは、処理における次のステップに備えて場所４０１−４０４を覆う保護材料４１０を示している。覆われていない場所４０５は、処理が継続する場合に標準ＴＳＶｓとなるであろう。

図４Ｃは、標準ＴＳＶｓ４０５Ａを生成するための金属層４２０による覆われていない場所４０５Ａの金属化を示す。積層ＩＣ装置の他の要素に合致したこの目的のために、銅または任意所望の金属が使用されうる。したがって、図４Ｃでは、覆われていない場所は４０５Ａで示されているように金属を含んでいるが、要素４０１−４０４は犠牲材料で保護されかつその材料を充填されたままである。

図４Ｄは、部分４１０−１および４１０−３を所定の場所に残す保護材料４１０の部分４１０−２および４１０−４の除去を示す。ビア４０２および４０４内の犠牲材料も除去されて示されている。

図４Ｅは、場所４０２および４０４内に沈積されたＰ型熱電材料を示す。そのＰ型材料は場所４０１および４０３内には沈積されていない。なぜなら、これらの場所は、部分４１０−１および４１０−３によって保護されたままであり、したがって依然として犠牲材料を含んでいるからである。

図４Ｆは、ビア４０１および４０３を露呈さるための保護材料４１０の部分４１０−１および４１０−３の除去を示す。犠牲材料が次にビア４０１および４０３から除去される。

図４Ｇは、Ｎ型熱材料が場所４０１および４０３に沈積されて層１１内における温度制御装置の形成を完成することを示す。ペルチェ装置のための典型的な材料は、テルル化ビスマス、Ｓｂ_２Ｔｅ_３、ＰｂＴｅおよびＳｉＧｅであるが、クリスタル・フォノン・ガラスまたはナノ材料のような他の材料も使用できる。また、銅ーニッケルのような金属対金属接合における２つの金属を使用することも可能である。この実施の形態では、ニッケルはＴＳＶｓ４０１−４０４を充填し、銅は標準メタライゼーションである。したがって、すべてのＴＳＶ４０１−４０４が潜在的なペルチェ装置となるであろう。このペルチェ構造の２つの利点がある。第１の利点は、ＰおよびＮ型充填のためのマスキング工程が除去されることである。第２の利点は、ＴＳＶ４０１−４０４の１つの側が冷却ポイントとして作用し、他の側が加熱側であるので、ペルチェ装置の密度が増加することである。もちろん、Ｚ方向における熱輸送は改善されるが、ＸおよびＹ方向の熱伝達はより困難となる。

上記の説明では、Ｐ型材料が最初に沈積され、そして続いてＮ型材料が沈積されると示したが、その順序は重要ではない。すなわち、もしそれがより好都合であれば、Ｎ型材料が最初に沈積されてもよい。

基板内の回路素子によって生成される温度差は駆動するために使用されうることが指摘されるべきである。このように生成された電圧は、例えば、制御回路３０４からの図３の接続３２０によって示されるように、他の回路素子を駆動するために捕捉（scavenged）されうる。これは、ＴＥ装置３００の動作を効果的に反転させるであろう。熱エネルギーが電気エネルギーに変換にされることによりホットスポットから除去されるので、ＴＥ装置３００は、熱的障害領域（図３におけるホットスポット１１０であろう）を冷却するであろう。その場合の正味効果は、全体としての積層ＩＣ装置３０の正味冷却は存在しないが（他の場所ではエネルギーが積層ＩＣ装置３０に戻されるから）、「ほっとスポット」には局部的冷却が存在するであろう。したがって、積層ＩＣ装置３０に対する全体的なエネルギー節約が生ずる。

ペルチェ装置は、熱を１つの場所から他の場所に移動させるためにエネルギーを必要とするヒート・ポンプである。開示された実施の形態はシステム内に両方の場所を有しているから、熱エネルギーは、除去するのが困難な場所（高い熱抵抗）から除去するのがより容易な場所に移動され、したがって、熱はシステム内により均一に分布される。したがって、ペルチェ装置が熱を移動させるために使用される場合には、システムの全体的なエネルギー需要が増大する。ＴＥ装置は電流の流れ方向に応じて熱を除去するか追加することができるから、積層ＩＣ装置（またはそれの一部）を選択的に加熱または冷却するための装置が使用されうる。

１つの実施の形態では、ペルチェ装置はエネルギー捕捉器であり、積層ＩＣ装置動作によって生成された熱のいくらかが回収されうる。制御システムは、場所Ａから場所Ｂへと（順方向ベース）または場所Ｂから場所Ａへと（逆方向ベース）熱を移動させるようにまたはシステムを駆動するために場所ＡおよびＢ間の温度差から熱を捕捉するようにペルチェ装置を切り替えることができる。このＴＥシステムの熱バランスは、ペルチェ装置の効率とシステムのデューティサイクル（duty cycle）に依存するであろう。したがって、ペルチェ装置は、システム内の温度勾配の基づいて、全システムからある程度のエネルギーを回収することができる。２つより多い層が存在する実施の形態では、エネルギー捕捉効率を改善するために、積層ペルチェ装置が設けられうる。例えば、冷却ペルチェ装置は１つの層を冷却し、隣接した層に熱をポンピング（pumping）することができる。隣接した層は、付加的なエネルギーを回収するために、そのポンピングされる熱を使用することができる。

本発明およびそれの利点が詳細に説明されたが、添付された請求項によって定義される本発明の範囲から逸脱することなしに、それらにおける種々の変化、置換または変更がなされうることが理解されるべきである。さらに、本出願の範囲は、明細書に記載された処理、機械、製造物、組成物、手段、方法およびステップの特定の実施の形態に限定されるようには意図されていない。当業者は、本発明によれば、ここに開示された対応する実施の形態と実質的に同じ機能を果たすまたは実質的に同じ結果を達成する現在存在しているまたは後で開発される処理、機械、製造物、組成物、手段、方法、またはステップが利用できることを、本発明の開示から容易に認識するであろう。したがって、添付請求項は、このような処理、機械、製造物、組成物、手段、方法、またはステップをそれらの範囲内に含むことが意図されている。

本発明およびそれの利点が詳細に説明されたが、添付された請求項によって定義される本発明の範囲から逸脱することなしに、それらにおける種々の変化、置換または変更がなされうることが理解されるべきである。さらに、本出願の範囲は、明細書に記載された処理、機械、製造物、組成物、手段、方法およびステップの特定の実施の形態に限定されるようには意図されていない。当業者は、本発明によれば、ここに開示された対応する実施の形態と実質的に同じ機能を果たすまたは実質的に同じ結果を達成する現在存在しているまたは後で開発される処理、機械、製造物、組成物、手段、方法、またはステップが利用できることを、本発明の開示から容易に認識するであろう。したがって、添付請求項は、このような処理、機械、製造物、組成物、手段、方法、またはステップをそれらの範囲内に含むことが意図されている。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
（１）積層ＩＣ装置であって、
能動回路および熱電（ＴＥ）装置を内部に構成された層を具備し、前記ＴＥ装置は、前記積層ＩＣ装置の熱的に障害のある領域と前記ＴＥ装置との間における熱流を促進する、積層ＩＣ装置。
（２）能動回路を有する少なくとも１つの他の層をさらに具備する（１）の積層ＩＣ装置。
（３）前記ＴＥ装置は、前記層のうちの１つ内に構成され、前記障害のある領域は、前記ＴＥ装置が構成されている層以外の層内に存在する（２）の積層ＩＣ装置。
（４）前記ＴＥ装置を有効にするための選択的制御信号を受信するための入力をさらに具備する（３）の積層ＩＣ装置。
（５）前記ＴＥ装置はペルチェ装置である請求項３の積層ＩＣ装置。
（６）前記ＴＥ装置から前記積層ＩＣ装置内の能動素子への電気的接続をさらに具備し、前記ＴＥ装置が前記能動素子に電力を供給できるようになされ、前記電力は前記熱的に障害のある領域からの熱流から生成される（１）の積層ＩＣ装置。
（７）積層ＩＣ装置であって、
第１および第２の層と、
前記のうちの１つ内に構成された少なくとも１つのＰ−Ｎ接合とを具備しており、前記接合は前記接合に対する電流の選択的印加によって前記層の少なくとも１つ内の熱的に障害のある場所へ／からのエネルギー伝達のために動作可能である積層ＩＣ装置。
（８）前記熱的に障害のある領域は、前記積層ＩＣ装置内の素子によって生成されたホットスポットである（７）の装置。
（９）前記Ｐ−Ｎ接合を有効にするための選択的制御信号を受信するための入力をさらに具備する（８）の装置。
（１０）前記Ｐ−Ｎ接合はペルチェ装置を備える（８）の装置。
（１１）前記Ｐ−Ｎ接合から前記積層ＩＣ装置内の能動素子への少なくとも１つの電気的接続をさらに具備し、前記Ｐ−Ｎ接合が前記能動素子に電力を供給できるようになされ、前記電力は前記熱的に障害のある場所から提供されるエネルギーから生成される（７）の装置。
（１２）ＩＣ内における望ましくない熱勾配を制御するための方法であって、
前記ＩＣ内の熱的に障害のある場所と前記ＩＣ内の熱電（ＴＥ）装置との間でネルギーを流れさせること、および
前記エネルギーの流れを選択的に制御するように前記ＴＥ装置に対して電流が流れることを可能にすること、
を具備する方法。
（１３）前記可能にすることは、
前記ＴＥ装置が前記エネルギーの流れから熱を除去できるようにする方向の電流を前記ＴＥ装置に供給することを具備する（１２）の方法。
（１４）前記可能にすることは、前記ＴＥ装置が前記エネルギーの流れに熱を送ることがきるようにする方向の電流を前記ＴＥ装置に供給することを具備する（１２）の方法。
（１５）前記可能にすることは、前記ＴＥ装置が前記ＩＣ内の他の素子に電力を送ることができるようにするために前記ＴＥ装置からエネルギーを除去することを具備する（１２）の方法。
（１６）前記熱的に障害のある場所および前記ＴＥ装置は重層ＩＣ装置の異なる層内にある（１２）の方法。
（１７）重層ＩＣ装置内のホットスポットから熱を除去する方法であって、
前記ホットスポットからの熱が前記重層ＩＣ装置を通じて１つの層から少なくとも１つの他の層へと前記ホットスポットからの前記熱が流れるようにすること、および
前記少なくとも１つの他の層内に構成された熱電（ＴＥ）装置が前記重層ＩＣ装置から前記熱を転送することを可能にすること、
を具備する方法。
（１８）前記可能にすることは、
特定の方向における電流を前記ＴＥ装置に印加することを具備する（１７）の方法。
（１９）前記可能にすることは、前記ＴＥ装置からエネルギーを除去することを具備する（１７）の方法。
（２０） 前記重層ＩＣ装置内に構成された少なくとも１つの他の素子に前記除去されたエネルギーを印加することをさらに具備する（１９）の方法。
（２１）積層ＩＣ装置であって、
それぞれ内部に構成された回路素子を含む少なくとも２つの接合された層と、
前記層のうちの１つの特定の領域を選択的に加熱／冷却するために前記層のうちの少なくとも１つ内に構成された熱電（ＴＥ）装置と、
を具備する積層ＩＣ装置。
（２２）前記ＴＥ装置を制御するための電流を受け取るための入力をさらに具備する（２１）の積層ＩＣ装置。
（２３）前記積層ＩＣ装置内の温度勾配から電気的エネルギーを生成するために前記熱電装置を制御する制御システムをさらに具備する（２１）の積層ＩＣ装置。

Claims (23)

1. 積層ＩＣ装置であって、
   能動回路および熱電（ＴＥ）装置を内部に構成された層を具備し、前記ＴＥ装置は、前記積層ＩＣ装置の熱的に障害のある領域と前記ＴＥ装置との間における熱流を促進する、積層ＩＣ装置。
2. 能動回路を有する少なくとも１つの他の層をさらに具備する請求項１の積層ＩＣ装置。
3. 前記ＴＥ装置は、前記層のうちの１つ内に構成され、前記障害のある領域は、前記ＴＥ装置が構成されている層以外の層内に存在する請求項２の積層ＩＣ装置。
4. 前記ＴＥ装置を有効にするための選択的制御信号を受信するための入力をさらに具備する請求項３の積層ＩＣ装置。
5. 前記ＴＥ装置はペルチェ装置である請求項３の積層ＩＣ装置。
6. 前記ＴＥ装置から前記積層ＩＣ装置内の能動素子への電気的接続をさらに具備し、前記ＴＥ装置が前記能動素子に電力を供給できるようになされ、前記電力は前記熱的に障害のある領域からの熱流から生成される請求項１の積層ＩＣ装置。
7. 積層ＩＣ装置であって、
   第１および第２の層と、
   前記のうちの１つ内に構成された少なくとも１つのＰ−Ｎ接合とを具備しており、前記接合は前記接合に対する電流の選択的印加によって前記層の少なくとも１つ内の熱的に障害のある場所へ／からのエネルギー伝達のために動作可能である積層ＩＣ装置。
8. 前記熱的に障害のある領域は、前記積層ＩＣ装置内の素子によって生成されたホットスポットである請求項７の装置。
9. 前記Ｐ−Ｎ接合を有効にするための選択的制御信号を受信するための入力をさらに具備する請求項８の装置。
10. 前記Ｐ−Ｎ接合はペルチェ装置を備える請求項８の装置。
11. 前記Ｐ−Ｎ接合から前記積層ＩＣ装置内の能動素子への少なくとも１つの電気的接続をさらに具備し、前記Ｐ−Ｎ接合が前記能動素子に電力を供給できるようになされ、前記電力は前記熱的に障害のある場所から提供されるエネルギーから生成される請求項７の装置。
12. ＩＣ内における望ましくない熱勾配を制御するための方法であって、
    前記ＩＣ内の熱的に障害のある場所と前記ＩＣ内の熱電（ＴＥ）装置との間でネルギーを流れさせること、および
    前記エネルギーの流れを選択的に制御するように前記ＴＥ装置に対して電流が流れることを可能にすること、
    を具備する方法。
13. 前記可能にすることは、
    前記ＴＥ装置が前記エネルギーの流れから熱を除去するできるようにする方向の電流を前記ＴＥ装置に供給することを具備する請求項１２の方法。
14. 前記可能にすることは、前記ＴＥ装置が前記エネルギーの流れに熱を送ることがきるようにする方向の電流を前記ＴＥ装置に供給することを具備する請求項１２の方法。
15. 前記可能にすることは、前記ＴＥ装置が前記ＩＣ内の他の素子に電力を送ることができるようにするために前記ＴＥ装置からエネルギーを除去することを具備する請求項１２の方法。
16. 前記熱的に障害のある場所および前記ＴＥ装置は重層ＩＣ装置の異なる層内にある請求項１２の方法。
17. 重層ＩＣ装置内のホットスポットから熱を除去する方法であって、
    前記ホットスポットからの熱が前記重層ＩＣ装置を通じて１つの層から少なくとも１つの他の層へと前記ホットスポットからの前記熱が流れるようにすること、および
    前記少なくとも１つの他の層内に構成された熱電（ＴＥ）装置が前記重層ＩＣ装置から前記熱を転送することを可能にすること、
    を具備する方法。
18. 前記可能にすることは、
    特定の方向における電流を前記ＴＥ装置に印加することを具備する請求項１７の方法。
19. 前記可能にすることは、前記ＴＥ装置からエネルギーを除去することを具備する請求項１７の方法。
20. 前記重層ＩＣ装置内に構成された少なくとも１つの他の素子に前記除去されたエネルギーを印加することをさらに具備する請求項１９の方法。
21. 積層ＩＣ装置であって、
    それぞれ内部に構成された回路素子を含む少なくとも２つの接合された層と、
    前記層のうちの１つの特定の領域を選択的に加熱／冷却するために前記層のうちの少なくとも１つ内に構成された熱電（ＴＥ）装置と、
    を具備する積層ＩＣ装置。
22. 前記ＴＥ装置を制御するための電流を受け取るための入力をさらに具備する請求項２１の積層ＩＣ装置。
23. 前記積層ＩＣ装置内の温度勾配から電気的エネルギーを生成するために前記熱電装置を制御する制御システムをさらに具備する請求項２１の積層ＩＣ装置。

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