JP5347886B2 - 3次元半導体装置および3次元半導体装置の冷却方法 - Google Patents
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Description
前記貫通電極として、異種の第1、第2の材料でそれぞれ構成された第1、第2の貫通電極を設け、
前記第1、第2の貫通電極とそれぞれ電気的に接続され、前記第1、第2の貫通電極とそれぞれ同一又は同種の材料からなり、前記半導体チップの回路面上に配置され第1、第2の表面配線を前記回路面上で接続し、
前記第1の貫通電極側から前記第1の表面配線、前記第2の表面配線を介して前記第2の貫通電極に沿って電流を流すことにより、前記回路面上の前記第1の表面配線と前記第2の表面配線の接合部でペルチェ吸熱が行われる、3次元半導体装置の冷却方法が提供される。
(Fe1−xXx)2(V1−yYy)(Al1−zZz)
(X=Co、Pt、Y=Ti、Zr、Mo、W、Z=Si,Ge、0≦x≦0.1、0≦y≦0.2、0≦z≦0.1)も、適している。
2 接合部(吸熱部)
3 接合部(放熱部)
4 貫通電極(TSV:n型熱電材料)
5 貫通電極(TSV:p型熱電材料)
Claims (16)
- それぞれがチップを貫通する貫通電極を有する複数の半導体チップを積層してなる3次元半導体装置であって、
前記半導体チップは、前記貫通電極として、異種の第1、第2の材料でそれぞれ構成された第1、第2の貫通電極を備え、
前記第1、第2の貫通電極とそれぞれ電気的に接続され、前記第1、第2の貫通電極とそれぞれ同一又は同種の材料からなり、前記半導体チップの回路面上に配置され、前記回路面上で接続された第1、第2の表面配線を有し、
前記第1の貫通電極側から前記第1の表面配線、前記第2の表面配線を介して前記第2の貫通電極に沿って電流を流すことにより、前記回路面上の前記第1の表面配線と前記第2の表面配線の接合部でペルチェ吸熱が行われる、ことを特徴とする3次元半導体装置。 - 前記第1の表面配線と前記第2の表面配線の接合部を、前記半導体チップの回路面において、前記半導体チップ内のホットスポット直上に対応する位置に配置し、前記第1の表面配線と前記第2の表面配線の接合部に接続される前記第1及び第2の貫通電極を、前記接合部から離間させた位置に配置可能としてなる、ことを特徴とする請求項1記載の3次元半導体装置。
- 前記第1、第2の材料のゼーベック係数の差の絶対値が50μV/K以上である、ことを特徴とする請求項1又は2記載の3次元半導体装置。
- 前記第1、第2の材料のうち、少なくとも1方の材料の熱伝導率が10W/mK以上である、ことを特徴とする請求項3記載の3次元半導体装置。
- 前記第1、第2の材料のうち、少なくとも一方の材料が、ホイッスラー合金、
(Fe1−xXx)2(V1−yYy)(Al1−zZz)
(X=Co、Pt、Y=Ti、Zr、Mo、W、Z=Si、Ge、0≦x≦0.1、0≦y≦0.2、0≦z≦0.1)である、ことを特徴とする請求項4記載の3次元半導体装置。 - 前記第1の貫通電極、前記第1の表面配線、前記第2の表面配線、前記第2の貫通電極の組を、前記複数の半導体チップに亘って、複数組、直列に接続してなる直列回路を備え、前記直列回路の一端から電流を供給する、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の3次元半導体装置。
- 積層された前記複数の半導体チップのうち最下段の半導体チップの回路面と反対側のチップ裏面において、前記第1の貫通電極と前記第2の貫通電極が配線で接続される、ことを特徴とする請求項5記載の3次元半導体装置。
- 前記配線が、前記第1、第2の貫通電極とそれぞれ電気的に接続され、前記第1、第2の貫通電極とそれぞれ同一又は同種の材料からなり、前記チップ裏面に配置され、前記チップ裏面で接続された第3、第4の表面配線を有し、前記第3、第4の表面配線の接合部でペルチェ発熱が行われる、ことを特徴とする請求項7に記載の3次元半導体装置。
- それぞれがチップを貫通する貫通電極を有する複数の半導体チップを積層してなる3次元半導体装置の冷却方法であって、
前記貫通電極として、異種の第1、第2の材料でそれぞれ構成された第1、第2の貫通電極を設け、
前記第1、第2の貫通電極とそれぞれ電気的に接続され、前記第1、第2の貫通電極とそれぞれ同一又は同種の材料からなり、前記半導体チップの回路面上に配置され第1、第2の表面配線を前記回路面上で接続し、
前記第1の貫通電極側から前記第1の表面配線、前記第2の表面配線を介して前記第2の貫通電極に沿って電流を流すことにより、前記回路面上の前記第1の表面配線と前記第2の表面配線の接合部でペルチェ吸熱が行われる、ことを特徴とする3次元半導体装置の冷却方法。 - 前記第1の表面配線と前記第2の表面配線の接合部を、前記半導体チップの回路面において、前記半導体チップ内のホットスポット直上に対応する位置に配置し、前記第1の表面配線と前記第2の表面配線の接合部に接続される前記第1及び第2の貫通電極を、前記接合部から離間させた位置に配置可能としてなる、ことを特徴とする請求項9記載の3次元半導体装置の冷却方法。
- 前記第1、第2の材料のゼーベック係数の差の絶対値が50μV/K以上である、ことを特徴とする請求項9又は10記載の3次元半導体装置の冷却方法。
- 前記第1、第2の材料のうち少なくとも1方の材料の熱伝導率が10W/mK以上である、ことを特徴とする請求項11記載の3次元半導体装置の冷却方法。
- 第1、第2の材料のうち、少なくとも一方の材料の熱伝導率が、ホイッスラー合金、
(Fe1−xXx)2(V1−yYy)(Al1−zZz)
(X=Co、Pt、Y=Ti、Zr、Mo、W、Z=Si、Ge、0≦x≦0.1、0≦y≦0.2、0≦z≦0.1)である、ことを特徴とする請求項12記載の3次元半導体装置の冷却方法。 - 前記第1の貫通電極、前記第1の表面配線、前記第2の表面配線、前記第2の貫通電極の組を、前記複数の半導体チップに亘って、複数組、直列に接続して直列回路を形成し、前記直列回路の一端から電流を供給する、ことを特徴とする請求項9乃至13のいずれか1項に記載の3次元半導体装置の冷却方法。
- 積層された前記複数の半導体チップのうち最下段の半導体チップの回路面と反対側のチップ裏面において、前記第1の貫通電極と前記第2の貫通電極が配線で接続される、ことを特徴とする請求項14記載の3次元半導体装置の冷却方法。
- 前記配線を、前記第1、第2の貫通電極とそれぞれ電気的に接続され、前記第1、第2の貫通電極とそれぞれ同一又は同種の材料からなり、前記チップ裏面に配置され、前記チップ裏面で接続された第3、第4の表面配線で構成し、前記第3、第4の表面配線の接合部でペルチェ発熱が行われる、ことを特徴とする請求項15記載の3次元半導体装置の冷却方法。
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