(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子チップであって、
−基本的に平面に置かれており、活性領域（８、１９０、２３０）を有している半導体基板（６、１２）と、
−流れる熱伝導流体を収容することができ、少なくとも前記活性領域のｐドープ領域またはｎドープ領域を通過する少なくとも１つのチャネル（４４；２１６；２３２；２４２；２４４；２４６；２４８）とを備え、
前記活性領域は、少なくとも１つのｐドープ領域および少なくとも１つのｎドープ領域によって形成され、前記ｐドープ領域およびｎドープ領域は、１つ以上のｐ−ｎ接合を形成し、前記ｐ−ｎ接合には、前記電子チップがオン状態のとき、有効電流の大部分が流れ、
前記少なくとも１つのチャネル（４４；２１６；２３２；２４２；２４４；２４６；２４８）は、直線的であり、前記半導体基板の面と垂直な方向Ｆと同一方向から±４５°の範囲内で、前記半導体基板（６；１９２；４０２）を貫通するようになっていることを特徴とする電子チップ。
【請求項２】
前記電子チップは、第１および第２の金属化層（２０、２２；２１０、２１２）を備え、前記金属化層は、前記活性領域の断面に有効電流を分散させるために、前記活性領域のそれぞれ反対側の面に直接均一に広がり、各金属化層は、前記熱伝導流体を透過させることができ、前記熱伝導流体は、前記活性領域に開いている前記１つ以上のチャネルの中を通って、各金属化層を貫流するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の電子チップ。
【請求項３】
前記活性領域の前記ｎまたはｐドープ領域を通過する１００を超えるチャネルを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子チップ。
【請求項４】
前記チャネル（４４；２１６；２３２；２４２；２４４；２４６；２４８）の総断面積は、前記活性領域の面積の３分の１未満であることを特徴とする請求項３に記載の電子チップ。
【請求項５】
前記チャネル（４４）は、最も弱くドープされた領域において、最も強くドープされた領域から最も弱くドープされた領域に進む方向に朝顔形に広がっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子チップ。
【請求項６】
前記チャネル（４４）の側壁は、少なくとも前記チャネル（４４）が、異なるタイプにドープされた２つの領域が交わる部分を横切る場所においては、誘電体の層（５４）で覆われていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子チップ。
【請求項７】
金属化層（２０、２２；２１０、２１２）の厚さｅは、比ρ／ｅが０．１ｍΩ未満になる厚さであり、ここで、ρは、前記金属化層が作られている材料の導電率であることを特徴とする請求項２に記載の電子チップ。
【請求項８】
−前記活性領域（１９０；２３０）は、前記活性領域をオン状態とオフ状態に切り替えることができる導電ゲート（２０４）が間に配置される複数のｐ−ｎ接合を形成するために、反対のタイプにドープされた基本セル（２００）が作成される大きなｐまたはｎドープ領域で形成されていること、および
−各チャネル（２１６；２３２）は、２つのゲートの間に位置している１つの基本セルの場所を通過または占有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子チップ。
【請求項９】
制御信号に応えて、前記活性領域を、電流に対する抵抗が小さいオン状態と、電流に対する抵抗が少なくとも１０倍大きいオフ状態とに、切り替えることができる制御可能スイッチであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電子チップ。
【請求項１０】
前記１つ以上のチャネルの最小動水直径は、１〜５００μｍであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子チップ。
【請求項１１】
電子コンポーネントであって、
−請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電子チップ（４；２５２、２５４；３０２、３０４）であって、前記活性領域の１つの面に直接均一に広がる少なくとも１つの金属化層（２０、２２；２１０、２１２）を備え、前記金属化層は、前記活性領域に開いている前記１つ以上のチャネルの中を流れる前記熱伝導流体を透過させることができる、電子チップ（４；２５２、２５４；３０２、３０４）と、
−前記活性領域の周辺部だけに配置され、前記電子チップが前記オン状態であるとき、この活性領域を流れる電流を供給または回収するように、前記金属化層と直接機械的および電気的に接触する少なくとも１つの電気トラック（２４、２６；２２０）とを備えていることを特徴とする電子コンポーネント。
【請求項１２】
前記電気トラック（２４、２６；２２０）と前記金属化層（２０、２２；２１０、２１２）との前記電気的接触は、温度変化に応えて、前記電気トラックが前記金属化層の上を摺動するのを可能にする無半田および無接着の圧着接触だけからなることを特徴とする請求項１１に記載の電子コンポーネント。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの電気トラックは、導電材料の中空チューブの形態のピン（３１６、３１８）であり、前記導電材料の周辺部は、前記電子チップの前記活性領域の周辺部に電気的に接続され、前記導電材料の中空部（３２２、３２４）は、前記活性領域を通過する前記少なくとも１つのチャネル（３０６）に流体的に接続されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の電子コンポーネント。
【請求項１４】
３Ｄ構造を有する電子コンポーネントであって、
−少なくとも１つの第１の電子チップ（２５２）および少なくとも１つの第２の電子チップ（２５４）であって、各チップは上面および下面を有し、前記第１の電子チップの上面が前記第２の電子チップの下面に向かい合うように順に積み重ねられている第１および第２の電子チップ（２５２、２５４）を備え、
前記第１および第２の電子チップ（２５２、２５４）は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載されており、前記第１の電子チップの上面に開口している前記１つ以上のチャネル（２１６）の上端は、前記第２の電子チップの下面に開口している前記１つ以上のチャネルの下端に流体的に接続されていることを特徴とする電子コンポーネント。
【請求項１５】
前記第１および第２の電子チップ（２５２、２５４）の上面および下面は、前記第１と第２の電子チップの間に位置している中間熱伝導流体マニホールド（２７８）の下壁および上壁を画定し、前記中間熱伝導流体マニホールド（２７８）に、前記第１の電子チップの前記チャネル（２１６）の上端、および前記第２の電子チップの前記チャネルの下端が開口していることを特徴とする請求項１４に記載の電子コンポーネント。
【請求項１６】
−前記第１および第２の電子チップ（２５２、２５４）は、それぞれ、前記活性領域の１つの面、すなわちそれぞれ下面および上面に、直接均一に広がる少なくとも１つの金属化層（２１０、２１２）を備え、前記金属化層は、前記活性領域に開いている前記１つ以上のチャネルの中を流れる前記熱伝導流体を透過させることができ、
−少なくとも１つの共通電気トラック（２７２）は、各チップの前記活性領域の周辺部だけに配置され、これらの活性領域を流れる電流を供給または回収するように、前記第１の電子チップの前記活性領域の下面に、および前記第２の電子チップの前記活性領域の上面に広がる前記金属化層と、直接機械的および電気的に接触するようになっていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の電子コンポーネント。
【請求項１７】
スイッチングアームであって、
−電圧入出力端子（３３１Ａ、３３１Ｂ）と、
−前記入出力端子の間に直列に接続されている少なくとも２つの制御可能スイッチ（２５２、２５４）と、
−前記入出力端子にそれぞれ電気的に接続されている少なくとも２つの電極と、これら２つの電極を互いに電気的に絶縁する誘電体とを備えている少なくとも１つのデカップリングコンデンサ（３３４）とを備え、
各制御可能スイッチ（２５２、２５４）は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電子チップを備え、前記デカップリングコンデンサ（３３４）は、前記電極間の前記誘電体を通過するか、または前記電極の少なくとも１つに沿って直接延びる少なくとも１つのチャネル（３３８）を備え、前記１つ以上のチャネルは、前記制御可能スイッチを形成する前記電子チップの前記活性領域を通過する前記チャネル（２１６）に流体的に接続されていることを特徴とするスイッチングアーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子チップ、およびこの電子チップを内蔵し、３Ｄ構造を有する電子コンポーネントに関する。また、本発明は、別の電子コンポーネント、およびこの電子チップを内蔵するスイッチングアームにも関する。
【背景技術】
【０００２】
電子コンポーネントは、外部電気回路に接続するためのピンが外面上に設けられているパッケージの形態を有する構成部材である。このようなパッケージは、１つ以上の電子チップ、およびこれら１つ以上の電子チップを接続ピンに接続する電気配線を備えている。１つ以上の電子チップおよび電気配線は、それらを外部環境から保護するようになっている密閉材料で密封されている。通常は、密閉材料は、電気絶縁ポリマーである。また、この密閉材料は、一般に、パッケージの外壁をも形成している。
【０００３】
各電子チップは、ウエハと呼ばれることが多い半導体基板から切り出した板片である。これらの電子チップは、ウエハスケールのミクロ電子工学の製造工程を経て製造される。この工程は、半導体基板を機能的にするために、すなわち電子チップに所望の機能を付与するために、特に層を連続して順に重ねて、堆積およびエッチングすることから成っている。
【０００４】
これらの電子チップの多くは、制御可能なスイッチとして機能する。その理由は、それが電子装置の基本機能の１つであるからである。これらの電子チップは、制御信号に応えて、オン状態とオフ状態との間で切り替わる。そのため、電子チップは、一般に、基本的に平面上に設けられ、この電子チップがオン状態のとき、有効電流のほとんどが流れる１つ以上のｐ−ｎ接合を形成する、少なくとも１つのｐドープ領域、および少なくとも１つのｎドープ領域によって形成された活性領域を有する、半導体基板を備えている。この活性領域は、ドリフト領域とも呼ばれている。
【０００５】
オン状態では、活性領域は、電子チップを接続するための少なくとも２つのピンの間を流れる有効電流に対する抵抗が小さい。対照的にオフ状態または遮断状態では、活性領域は、同じ接続ピンの間の有効電流に対して、抵抗がはるかに大きい。典型的には、Ｕ／Ｊ比は、オフ状態においては、１×１０6Ω／ｃｍ2よりも大きく、さらに１×１０8Ω／ｃｍ2よりも大きいことが好ましい。ここで、Ｕは、接続ピン間の電圧であり、Ｊは、活性領域を流れる電流の密度である。有効電流の流れは、オフ状態では完全に停止すると理想的である。オン状態では、Ｕ／Ｊ比は、１Ω／ｃｍ2より小さく、０．０１Ω／ｃｍ2より小さいことが好ましい。
【０００６】
オン状態とオフ状態との切り替えは、このために設けられている制御電極に伝達される制御信号によって制御することができる。この制御電極は、例えば、電子チップが、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、もしくはＭＯＳ（金属酸化物半導体）トランジスタなどの電界効果トランジスタのときは、「ゲート」と呼ばれ、バイポーラトランジスタの場合は「ベース」と呼ばれ、サイリスタの場合は「トリガ」と呼ばれている。また、これらの２つの状態間の切り替えは、ダイオードの場合のように、接続ピン間に印加される電圧だけに依存してもよい。この場合、オンおよびオフの２つの状態の間でダイオードを切り替える制御信号は、そのカソードとアノードとの間に印加される電圧である。
【０００７】
電子チップは、ジュール損失により熱せられる。これにより、電子チップの性能に悪影響が及ぶか、または例えば定格電流などの動作範囲が制限される。接続ピン間の電流と電圧の積が大きくなればなるほど、ますますジュール熱は大きくなる。電子コンポーネントには温度限界があるので、予防措置が講じられない場合、ジュール熱により、電子コンポーネントが破壊する恐れがある。従って、パワー電子コンポーネント、すなわち電流密度が１Ａ／ｃｍ2より大きく、好ましくは１００Ａ／ｃｍ2より大きい有効電流を、例えば１０分、またはかなりの時間でさえ破壊されることなしに流すことができる電子コンポーネントを冷却することは、おおむね必須のことである。従って、電子チップおよび電子コンポーネントは、冷却回路と関係していることが多い。
【０００８】
電子チップの基板の１つの面の少なくとも一部において、電子チップの非機能領域に、マイクロチャネルを形成することが既に提案されている。マイクロチャネルは、チャネルの横断面の最大寸法が５００μｍより小さく、好ましくは１００μｍより小さいチャネルである。このようなマイクロチャネルについては、例えば非特許文献１に記載されている。
【０００９】
多くの場合、これらのマイクロチャネルは、電流が流れる領域を妨害しないように、電子チップの基板の面と平行に延びている。しかし、最近、集積回路の分野において、これらのマイクロチャネルを、基板の面と垂直に基板の中を通過させることが提案されている（例えば、特許文献１（ＵＳ２００９／０２９４９５４）参照）。この場合、マイクロチャネルは、有効電流が流れる集積回路の１つ以上の領域を避けるように、注意深く設けられる。その理由は、集積回路の活性領域は極端に小さいからである（約数ｎｍ平方〜数十ｎｍ平方）。従って、もしマイクロチャネルがこの活性領域を通過するか、またはこの活性領域に接触すると、この活性領域は消滅することとなる。従ってこの技術は、集積回路の設計段階において、マイクロチャネルを通過させることができる領域を、電子的視点から非機能的にする対策を必要としている。これらの非機能領域により、電子チップの面積は増加し、小型化するのがさらに難しくなる。
【００１０】
現在、電子チップを改善するために、これらの電子チップを、より効果的に冷却することが必要になっている。また、基板と平行に設けられるマイクロチャネルは長いので、大きなヘッドロスを生じ、熱伝導流体と基板との間の熱交換係数を低下させることになる。
【００１１】
さらに、マイクロチャネルを使用する代わりに、活性領域を流れる有効電流を供給および回収する電気トラックが、活性領域から熱を排出し、それにより活性領域を冷却するために使用されている。
【００１２】
電気トラックはこの二重の機能を有するので、これらの電気トラックと活性領域との接触部分は、導電率が大きいだけでなく、熱のよい伝導体でもある必要がある。熱の伝導を確実に良くするために、これらの電気接続は、半田付けによって、または接着によって、もしくは非常な高圧で行われる。さらに、接触部分は、熱抵抗を減らすために、一般に大きな面積を有している。従って、このような接触部分は、熱および電気の良導体であり、電子チップを機械的に強くしているが、温度変化によって機械的なストレスを受けている。その理由は、基板と電気トラックは、一般に、熱膨張係数が異なり、かつそれらの間に自由度がないからである。
【００１３】
さらに、従来技術としては、特許文献２（ＥＰ１９８８５７２Ａ１）、特許文献３（ＵＳ２００７／１１７３０６Ａ１）、および特許文献４（ＵＳ２００７／１２６１０３Ａ１）ほかがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２９４９５４号明細書
【特許文献２】欧州特許出願第１９８８５７２（Ａ１）号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／１１７３０６（Ａ１）号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／１２６１０３（Ａ１）号明細書
【特許文献５】国際公開第２００５／０８９４７７号明細書
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Ｔｕｃｋｅｒｍａｎ  Ｄ．Ｂ．、Ｐｅａｓｅ  Ｒ．Ｆ．Ｗ．共著、「ＶＬＳＩ用の高性能ヒートシンキング(High Performance Heat Sinking For VSLI)」、ＩＥＥＥ電子装置レター、ボリュームＥＤＬ−２−５、ページ１２６−１２９、１９８１年
【非特許文献２】Ｐｈｉｌｉｐｐｅ  Ｌｅｔｕｒｃｋ著“Ｔｅｎｕｅ  ｅｎ  ｔｅｎｓｉｏｎ  ｄｅｓ  ｓｅｍｉ−ｃｏｎｄｕｃｔｅｕｒｓ  ｄｅ  ｐｕｉｓｓａｎｃｅ”  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｄｅ  Ｉ’ｉｎｇｅｎｉｅｕｒ，  Ｔｒａｉｔｅ  Ｇｅｎｉｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｑｕｅ，  Ｂ３  １０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記の欠点の少なくとも１つを解決することを目的としている。従って、本発明は、流れる熱伝導流体を収容することができ、かつ少なくとも活性領域のｐドープ領域またはｎドープ領域を通過する少なくとも１つのチャネルを備えている、電子チップに関する。さらに、この少なくとも１つのチャネルは、直線的であり、基板の面と垂直である方向Ｆと同一方向から、±４５°の範囲内の方向に、基板を貫通している。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の電子チップでは、１つ以上のチャネルが、活性領域、すなわちジュール熱の大部分が発生する領域を通過している。従って、チャネルが、ジュール熱の発生源のごく近くに設置されているので、この電子チップとチャネルとの熱交換は、効果的になっている。従って、電子チップの冷却は改善されている。
【００１８】
この電子チップの実施形態は、次の特徴の１つ以上を備えているのが良い。
・電子チップは、第１および第２の金属化層を備えている。これらの層は、活性領域の断面に有効電流を分散させるために、活性領域の両面上に直接均一に広がっている。各金属化層は、活性領域に開いている１つ以上のチャネルを通って各金属化層を貫流する熱伝導流体を、透過させることができる。
・電子チップは、活性領域のｎまたはｐドープ領域を通過する１００を超えるチャネルを備えている。
・チャネルの総断面積は、活性領域の面積の３分の１より小さい。
・チャネルは、最も弱くドープされた領域において、最も強くドープされた領域から最も弱くドープされた領域に進む方向に、朝顔形に広がっている。
・チャネルの側壁は、少なくともチャネルが異なるタイプにドープされた２つの領域の交わる部分を横切る位置においては、誘電体の層で覆われている。
・電子チップは、活性領域の１つの面に均一かつ直接に広がる少なくとも１つの金属化層を備えている。この金属化層は、活性領域に開いている１つ以上のチャネルの中を流れる熱伝導流体を透過させることができる。金属化層の厚さｅは、比ρ／ｅが０．１ｍΩより小さくなる厚さである。ここで、ρは、金属化層が作られている材料の導電率である。
・活性領域は、大きなｐまたはｎドープ領域で形成され、このｐまたはｎドープ領域の中に、その反対のタイプにドープされた基本セルが作成されて、複数のｐ−ｎ接合を形成し、その間に導電ゲートが設けられている。これらの導電ゲートは、活性領域をオン状態とオフ状態とに切り替えることができ、各チャネルは、２つのゲートの間に配置されている１つの基本セルの場所を、通過または占有している。
・電子チップは、制御信号に応えて、活性領域を、電流に対する抵抗が小さいオン状態と、電流に対する抵抗が少なくとも１０倍大きいオフ状態とに切り替えることができる制御可能スイッチである。
・１つ以上のチャネルの最小動水直径は、１〜５００μｍである。
【００１９】
さらに、これらの実施形態は、次のような利点を有している。
−基板をその面と垂直に通過するチャネルは短くなるので、ヘッドロスを減らして、熱交換係数が大きくなっている。
−流体の流れに対して平行に、１００を超えるチャネルを使用することにより、ヘッドロスを大幅に減少させることができるとともに、より大きな熱交換面を提供し、かつこれらのチャネルの１つが堆積物によって塞がれても、その影響を打ち消すことができる。
−チャネルの総断面積を、活性領域の面積の３分の１より確実に小さくすることにより、その活性領域の総面積を増大することはなく、そしてことによると、減少さえして、電子チップの電気特性を維持または改善している。
−最も弱くドープされた領域において、少なくとも一部が朝顔形に広がるチャネルを使用することにより、熱伝導流体内に等電界線が集中するのを制限することができ、電子チップと絶縁体との境界面における電界を減少させ、それによって、絶縁破壊電圧を維持し、熱伝導流体の選択の制約を緩和している。
−異なるタイプにドープされた領域の境界面をチャネルが横切る位置において、チャネルの側壁を誘電体で覆うことにより、電子チップの絶縁破壊電圧を維持することができる。この場合、等電界線は、主に誘電体内で間隔が狭まり、熱伝導流体内では、もはや狭まらないからである。
−比ρ／ｅが、０．１ｍΩより小さくなるような厚さｅの金属化層を使用することにより、電流を活性領域により均一に分散させることができ、それによって、電子チップの絶縁破壊電圧を維持することができ、この電子チップを内蔵する電子コンポーネントの安全マージンを増加させ、かつ半導体を強固にしている。
−チャネルをゲートとゲートの間を通過させることにより、これらのゲートを接続する電気トラックのレイアウトを変更する必要がなくなっている。
【００２０】
また、本発明は、電子コンポーネントにも関し、この電子コンポーネントは、
−活性領域の１つの面の上に直接に均一に広がり、かつ活性領域に開いている１つ以上のチャネルの中を流れる熱伝導流体を透過させることができる、少なくとも１つの金属化層を備える上述の電子チップと、
−活性領域の周辺部だけに配置され、電子チップがオン状態のとき、この活性領域を通過する電流を供給および回収するために、金属化層に直接機械的および電気的に接触する少なくとも１つの電気トラックとを備えている。
【００２１】
電子チップを、その活性領域の周辺部だけで電気的に接続することにより、電流の伝播経路と熱の伝播経路を切り離すことができ、それによって、電気的接続を最適にすることができる。
【００２２】
このコンポーネントの実施形態は、次の特徴を１つ以上備えているのがよい。
・電気トラックと金属化層との電気的接触は、何らかの温度変化に応えて、電気トラックが金属化層の上を摺動することができるようにする、無はんだ、無接着の圧着接触だけから成っている。
・少なくとも１つの電気トラックは、導電材料で作られた中空チューブの形態のピンであり、この導電材料の周辺部は、電子チップの活性領域の周辺部に電気的に接続され、導電材料の中空部は、活性領域を通過する少なくとも１つのチャネルに流体的に接続されている。
【００２３】
さらに、この電子コンポーネントの実施形態は、次の利点を有している。
−電気トラックを金属化層に接触／接続するために圧着することにより、この電気トラックは、電子チップを損傷することなく、温度変化に応えて、金属化層の上を摺動することができる。
−中空チューブ状の接続ピンは、２つの役割、すなわち、電子チップの電気的接続と流体的接続を同時に果たし、それによって、電子コンポーネントの製造を簡単にしている。
【００２４】
また、本発明は、３Ｄ構造を有する電子コンポーネントにも関する。この電子コンポーネントは、
−少なくとも１つの第１の電子チップ、および少なくとも１つの第２の電子チップであって、これらの電子チップは上述のタイプであり、各電子チップは、上面および下面を有し、第１の電子チップの上面が、第２の電子チップの下面と向かい合うように順に積み重ねられている、第１の電子チップおよび第２の電子チップを備え、
−第１の電子チップの上面に開口している１つ以上のチャネルの上端は、第２の電子チップの下面に開口している１つ以上のチャネルの下端に流体的に接続されている。
【００２５】
上記の３Ｄ電子コンポーネントは、電子チップの積み重ね自体内の熱を効果的に放出するために、チャネルを好適に使用している。これにより、積み重ねられた電子チップの冷却が改善され、例えば、パワー電子コンポーネントに想定される新しいアーキテクチャを可能にしている。
【００２６】
３Ｄ構造を有するこの電子コンポーネントの実施形態は、次の特徴の１つ以上を備えているのがよい。
・第１の電子チップの上面および第２の電子チップの下面は、第１と第２の電子チップの間に位置している中間熱伝導流体マニホールドの上壁および下壁を画定し、このマニホールドに、第１の電子チップのチャネルの上端および第２の電子チップのチャネルの下端が開口している。
・第１および第２の電子チップは、それぞれ、活性領域の１つの面、すなわちそれぞれ下面および上面に、直接均一に広がり、かつ活性領域に開いている１つ以上のチャネルの中を流れる熱伝導流体を透過させることができる少なくとも１つの金属化層と、各電子チップの活性領域の周辺部だけに配置され、かつこれらの活性領域を通過する電流を供給または回収するために、第１の電子チップの活性領域の下面および第２の電子チップの活性領域の上面に広がる金属化層と直接機械的および電気的に接触する少なくとも１つの共通電気トラックとを備えている。
【００２７】
さらに、３Ｄ構造を有するこの電子コンポーネントの実施形態は、次の利点を有している。
―第１と第２の電子チップの間に位置している冷却流体マニホールドが存在することにより、電子コンポーネントの冷却を改善することができ、所与の電子チップを通過する種々のチャネル間の圧力を均一にすることができる。
【００２８】
さらに、本発明は、次のものを備えているスイッチングアームにも関する。
−電圧入出力端子と、
−これらの入出力端子の間に直列に接続され、それぞれが上述の電子チップを備えている、少なくとも２つの制御可能スイッチと、
−これらの入出力端子にそれぞれ電気的に接続された少なくとも２つの電極と、これら２つの電極を互いに電気的に絶縁する誘電体とを備える少なくとも１つのデカップリングコンデンサであって、電極間の誘電体を通過するか、または電極の少なくとも一方に沿って直接延び、制御可能スイッチを形成する電子チップの活性領域を通過するチャネルに流体的に接続された少なくとも１つのチャネルを備えているデカップリングコンデンサ。
【００２９】
制御可能スイッチを冷却するために使用されるチャネルに流体的に接続されているチャネルを使用して、コンデンサを冷却するので、このコンデンサを、これらの制御可能スイッチの近くにおいても、コンデンサが熱くなりすぎることはなく、コンデンサを、これらの制御可能スイッチの近くに設置することができる。従って、このスイッチングアームの電気接続線のインダクタンスによって発生する過電圧は、コンデンサと制御可能スイッチとを近接させることによって、小さくなっている。
【００３０】
本発明の限定しない単なる例を示す図面を参照して、以下の説明を読むことにより、本発明をよりよく理解しうると思う。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】電子チップを備える電子コンポーネントの概略部分図である。
【図２】電子チップの上面を示す平面図である。
【図３】チャネル内の横断方向温度分布の概略図である。
【図４】チャネルの長さに対する、チャネルとチャネル内を流れる熱伝導流体との平均熱交換係数の変化を示す図である。
【図５】図１に示す電子コンポーネントの電子チップを製造する第１のプロセスのフロー図である。
【図６】図５に示すプロセスのあるステップにおける概略断面図である。
【図７】図５に示すプロセスのあるステップにおける概略断面図である。
【図８】図５に示すプロセスのあるステップにおける概略断面図である。
【図９】図５に示すプロセスのあるステップにおける概略断面図である。
【図１０】図５に示すプロセスのあるステップにおける概略断面図である。
【図１１】図５に示すプロセスのあるステップにおける概略断面図である。
【図１２】図１に示す電子チップを製造する第２のプロセスのフロー図である。
【図１３】図１２に示すプロセスのあるステップにおける概略断面図である。
【図１４】図１２に示すプロセスのあるステップにおける概略断面図である。
【図１５】図１２に示すプロセスのあるステップにおける概略断面図である。
【図１６】図１に示す電子チップを製造する第３のプロセスのフロー図である。
【図１７】図１６に示す製造プロセスのあるステップにおける概略断面図である。
【図１８】図１６に示すプロセスで使用される透過性金属化層の概略平面図である。
【図１９】図１６に示す製造プロセスのあるステップにおける概略断面図である。
【図２０】図１６に示す製造プロセスのあるステップにおける概略断面図である。
【図２１】ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）を製造するために使用される電子チップの概略部分図である。
【図２２】図２１のＭＯＳＦＥＴの相当数の基本セルの概略部分平面図である。
【図２３】図２１に示す電子チップの活性領域に対する電気トラックの位置の概略部分平面図である。
【図２４】図２１に示す電子チップの別の実施形態の概略断面図である。
【図２５】図２１および図２４に示す電子チップにチャネルを配置することができる種々の手法を示す部分平面図である。
【図２６】図２１および図２４の電子チップを使用する３Ｄ構造の電子コンポーネントの、一実施形態による概略縦断面図である。
【図２７】図２１および図２４の電子チップを使用する３Ｄ構造の電子コンポーネントの、別の実施形態による概略縦断面図である。
【図２８】図１に示す電子チップなどの１つ以上の電子チップを内蔵する電子コンポーネントの概略図である。
【図２９】統合スイッチングアームの概略図である。
【図３０】パッケージＬＥＤ（発光ダイオード）ランプの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
全ての図において、同一の要素には、同じ符号を使用している。
【００３３】
以下の説明において、当業者に公知の特徴および機能については、詳細には記述しない。
【００３４】
以下の説明において、「垂直」および「水平」という語は、図１に示す垂直方向Ｆを基準に定めている。同様に、「下部」および「上部」という語は、Ｆの方向を基準にして、要素のそれぞれ下の方向、および上の方向に位置している要素の部分を指している。
【００３５】
図１は、電気絶縁材料で作られた密封層（図示せず）で密封された電子チップ４を備える電子コンポーネント２を示している。密封層は、例えば、絶縁ポリマーまたは誘電体ゲルからなっている。電子チップ４は、電気トラック２４、２６を介して、電子コンポーネント２に接続するためのピンに、電気的に接続されている。また、これらの電気トラックも、同じ密閉材料で密封されている。
【００３６】
正確には、以下の説明は、電子チップ４がパワー電子チップ、すなわち、電流密度が１Ａ／ｃｍ2より大きく、通常は５０Ａ／ｃｍ2または１００Ａ／ｃｍ2より大きい有効電流を通すことができる電子チップである特定の場合に関する。
【００３７】
説明を簡潔にするために、ここでは、電子チップ４について、この電子チップがパワーダイオードを形成する特定の場合に関して説明する。正確には、ここでは電子チップ４は、ｐ−ｉ−ｎダイオード（すなわち、強くドープされたｐ+およびｎ+の２つの領域の間に、真性の弱くドープされた領域を有するダイオード）である。
【００３８】
ここで、このパワーダイオードは、逆方向にバイアスされたとき、少なくとも５０Ｖ、好ましくは少なくとも６００Ｖの電圧に耐えることができる。
【００３９】
このようなダイオードは、逆方向にバイアスされると、アバランシェ電圧と呼ばれている閾電圧に達するまで、電流を通さない。オフ状態においては、漏洩電流だけが流れるが、この漏洩電流は、ダイオードがオン状態のとき、同じダイオードに流れる有効電流よりはるかに小さい。このダイオードは、順方向にバイアスされると、オン状態になる。
【００４０】
電子チップ４は、半導体基板６を備えている。この半導体基板は、ウエハの一片である。例えば、半導体基板６は、シリコン、または窒化ガリウム（ＧａＮ）、または炭化ケイ素（ＳｉＣ）で作られる半導体基板である。以下の説明においては、半導体基板６は、シリコンで作られていると想定する。半導体基板６は、基本的に方向Ｆと直交する面に置かれている。方向Ｆにおけるこの半導体基板の厚さは、実質的に均一である。この厚さは、通常は１〜８００μｍであり、好ましくは５〜２００μｍである。ここでは、半導体基板６の厚さは１１０μｍである。この半導体基板６は、平らな上面、および平らな下面を有している。
【００４１】
図１において、半導体基板６を横切る垂直の波線は、簡潔にするために、半導体基板６の大半が、図１に示されていないことを示している。
【００４２】
半導体基板６は、活性領域８を備えている。この活性領域８は、オン状態とオフ状態が切り替わる領域である。有効電流の大部分は、オン状態でこの領域を通過し、オフ状態で電圧を保持する。この領域８は、電子コンポーネント２のジュール熱の大部分を発生する領域に相当している。
【００４３】
電子パワーコンポーネントの特定の場合において、方向Ｆと垂直方向の活性領域の面積は大きい、すなわち１０μｍ2より大きく、好ましくは１００μｍ2または５００μｍ2より大きい。実際のところ、場合によっては１ｍｍ2または２ｍｍ2よりも大きい。
【００４４】
オン状態とオフ状態との切り替えを可能にするために、ここで、活性領域は、１つ以上のｐ−ｎ接合を形成するように、異なるタイプにドープされた１つ以上の領域を積み重ねて形成されている。これらのドープされた領域により、活性領域８は、非対称な電流伝導特性を有している。
【００４５】
ここで、活性領域８は、強くｎにドープされた領域１４と、それに接している弱くｎにドープされた領域１２と、それに接している強くｐにドープされた領域１０とを備えている。慣習的に領域１０、１２、１４のドーピングは、それぞれｐ+、ｎ-、ｎ+で示してある。ドーピングが異なるこれらの領域は、Ｆの方向に順に重ねて配置されている。図１では、これらの領域は、破線で分けられている。ｐ−ｎ接合は、領域１０と１２によって形成されている。領域１４は、本質的に、半導体基板６の下面をより導電性にする働きをしている。
【００４６】
一例として、領域１０におけるｐ型ドーパントの濃度は、３×１０17ｃｍ-3と等しい。領域１２におけるｎ型ドーパントの濃度は、例えば、２×１０14ｃｍ-3に等しい。領域１４におけるｎ型ドーパントの濃度は、領域１２の濃度より少なくとも１，０００または１０，０００倍高い。例えば、領域１４におけるｎ型ドーパントの濃度は、５×１０19ｃｍ-3に等しい。
【００４７】
ここで、領域１０、１２、１４は、ｐ−ｎ接合の末端の境界まで、半導体基板６の幅全体にわたって延びている。
【００４８】
領域１０は、半導体基板６の上面を形成している。Ｆ方向のその厚さは、例えば３μｍより薄い。
【００４９】
領域１２の、Ｆ方向の厚さは、例えば３〜２５０μｍである。
【００５０】
領域１４の、Ｆ方向の厚さは、例えばが５〜５２５μｍである。
【００５１】
活性領域８は、周辺領域１８に囲まれている。ここで、周辺領域１８は、電子チップ４の絶縁破壊電圧を平面接合の絶縁破壊電圧の近くに維持することにより、電子チップ４の絶縁破壊電圧を最大とするようになっている。絶縁破壊電圧は、電子チップがオフ状態になるように制御されているときでさえ、この電圧を超えると、電子チップが導電を開始する電圧である。ダイオードの絶縁破壊電圧は、空乏領域を横切る自由キャリアを過度に加速することによって引き起こされるダイオードを通過する電流の指数関数的な増加を生じることなく、ダイオードに印加することができる最大逆方向バイアスに相当している。有効電流は、周辺領域１８を通過しない。通常は、漏洩電流だけが、周辺領域１８を通過する。この漏洩電流の大きさより、有効電流は、少なくとも１０倍大きい。
【００５２】
活性領域の周辺境界部は、コンポーネントの周辺部における電気接続を可能にするようになっている。
【００５３】
ここで、周辺領域は、誘電体からなっている。さらに、活性領域８と周辺領域１８との境界面は、この周辺領域１８に等電界線が集中するのを制限するようになっている。これにより、エッジ効果を制限している。非特許文献２のセクション３．２および３．３に記載されている解決手段などの種々の解決手段を実施することができる。
【００５４】
活性領域８の上面および下面は、それぞれ金属化層２０および２２で覆われている。これらの金属化層は、導電材料、すなわち導電率が１×１０5Ｓ・ｍ-1または１×１０6Ｓ・ｍ-1より大きい材料からなっている。これらの金属化層２０、２２を形成するために使用される材料は、半導体基板６の熱膨張係数と等しい値から、±１００％までの熱膨張係数を有するように選択されることが好ましいが、この基準は、制限するものではない。例えば、金属化層２０、２２は、半導体基板６がシリコン、またはＣｕＭｏ、ＣｕＷ、ＣｕＣ、もしくはＡＩＣ合金からなっている場合、モリブデンまたはタングステンからなっている。また、それらは、銅であってもよい。
【００５５】
これらの金属化層２０、２２は、有効電流が活性領域の全断面に均一に分散されるように、活性領域８の上面および下面の全体を覆っている。これらの金属化層２０、２２は、活性領域８の周辺部を越えて延びていないことが好ましい。ここで、それぞれの層の厚さｅは、基準ρ／ｅ＜０．１ｍΩを順守するように選択される。ここで、ρは、金属化層２０または２２を作成するために使用される材料の導電率である。
【００５６】
金属化層２０、２２の厚さｅは、半導体基板６を強固にするとともに、電子チップ４の熱容量を増加して、その温度の変化を遅くするように選択することが好ましい。さらに、これらの金属化層２０、２２は、半導体基板６の熱膨張係数を、金属化層から形成される電気トラック２４、２６の熱膨張係数と一致させるために使用されてもよい。
【００５７】
例えば、金属化層２０、２２の、厚さは５μｍを超え、好ましくは１０μｍまたは１００μｍを超えている。
【００５８】
金属化層２０は、ダイオードのアノードに相当するのに対して、金属化層２２は、そのカソードに相当している。
【００５９】
また、電子コンポーネント２は、機械的・電気的に金属化層２０および２２とそれぞれ接触する電気トラック２４および２６も備えている。これらの電気トラック２４および２６はそれぞれ、ダイオードのアノードおよびカソードを、電子コンポーネント２の外部の電気回路に接続されるピンに接続させることができる。これらの電気トラック２４および２６は、例えば銅などの導電材料で作られている。
【００６０】
電気トラック２４および２６は、活性領域８に沿った金属化層２０および２２のそれぞれの上面および下面の領域を開放しておくために、金属化層２０および２２の外周部とだけ、機械的および電気的に接触している。
【００６１】
ここで、電気トラック２４、２６と金属化層２０、２２との接触は、電気伝導を確実に良好にするが、必ずしも熱伝導を良好にはしないようになっている。また、この接触は、電子チップを強固にもしている。例えば、電気トラック２４、２６と金属化層２０、２２との接触は、低圧接触である。すなわち、この電気トラックを対応する金属化層の面に対して、例えば１０ＭＰａより小さい圧力で単に押し付けるだけで生じる電気的接触である。圧着接触は、半田も接着剤も使用しない。さらに、圧着接触により、温度変化に応じて、電気トラックは、接触している金属化層の面の上を、摺動することができるようになっている。従って、このタイプの接触は、温度変化によって生じる機械的応力を抑制している。結果として、電子チップ４は、より頑丈になっている。
【００６２】
電子コンポーネント２は、マニホールド３０、３２を備え、これらのマニホールドは、金属化層２０および２２の上面および下面に熱伝導流体を流して、金属化層２０および２２を冷却するような形状をしている。
【００６３】
マニホールド３２は、空洞であり、その上壁は、金属化層２２の下面で画定されている。このマニホールド３２の側壁は、電気トラック２６の垂直面で画定されている。さらに、このマニホールド３２の下壁は、誘電体層３４の上面で画定されている。この誘電体層３４は、熱伝導流体がマニホールド３２に入るのを可能にする入口３６を備えている。
【００６４】
同様に、マニホールド３０は、空洞の下壁が金属化層２０の上壁で画定されている空洞に相当している。この空洞の側壁は、電気トラック２４の垂直面で画定されており、上壁は、誘電体で作られている層３８で画定されている。この誘電体層３８に、熱伝導流体用の出口が設けられている。
【００６５】
ジュール熱を発生する領域のできるだけ近くで電子チップ４を冷却するために、電子チップは、活性領域８を通過するマイクロチャネル４４を備えている。図１は、簡潔にするために、マイクロチャネル４４を２つだけ示している。
【００６６】
これらのマイクロチャネルは、ドープ領域１０、１２、１４を通過している。従って、活性領域８に形成されているｐ−ｎ接合も通過している。
【００６７】
活性領域における単位面積当たりのマイクロチャネルの密度を増やすために、マイクロチャネルの数は、１ｍｍ2当たり、５０、１００、５００、または１０００より大きくされている。具体的には、マイクロチャネルの密度が大きければ大きいほど、ますます冷却は効果的になり、ヘッドロスは小さくなる。さらに、マイクロチャネルを多数使用することにより、これらのマイクロチャネルの１つを塞ぐほこり、または堆積物に対して、電子チップ４を頑丈にしている。例えば、１０００を超えるこれらのマイクロチャネルの１つまたは複数が失われても、電子チップ４の冷却回路の動作、およびその表面の等温線には、ほとんど影響がない。
【００６８】
マイクロチャネルは、直線的であり、方向Ｆに実質的に平行な方向に半導体基板６を貫通していることが好ましい。「実質的に平行」という表現は、方向Ｆと同一方向から、±４５°の範囲内の方向を意味している。この方向にマイクロチャネルを作成することを選択すると、半導体基板の面に平行に延びている従来技術のマイクロチャネルより短いので、ヘッドロスを減らすことができる。さらに、このように、マイクロチャネルの長さが、チャネルのほとんどにわたって熱伝導流体の流れが不安定な状態になる長さに対して十分に短くなるので、熱交換係数が大きくなる。不安定な状態については、図３を参照して詳細に定めている。
【００６９】
ここに示す特定の場合においては、各マイクロチャネル４４は、対称軸または対称面４８を有している。この対称軸または対称面は、方向Ｆと平行である。
【００７０】
好ましくは、これらのマイクロチャネル４４の動水直径Ｄは、２Ｄtより完全に小さく、好ましくはＤtより小さい。直径Ｄtは、層流状況において、関係式：Ｄt＝Ｌ／（０．０５ＲｅD×Ｐｒ）で定められている。ここで、
−ＲｅDは、熱伝導流体の流れのレイノルド数であり、
−Ｌは、マイクロチャネルの長さであり、
−Ｄtは、マイクロチャネルの全長にわたる平均動水直径であり、
−Ｐｒは、プラントル数である。
【００７１】
マイクロチャネル４４の全長にわたる断面が一定でないとき、直径Ｄは、マイクロチャネルの全長Ｌにわたる動水直径の平均である。
【００７２】
長さＬは、電子チップ４の厚さによって定められ、電子チップ４の厚さ自体は、電子チップ４に望まれる耐圧電圧などの電気的要件によって定められる。
【００７３】
レイノルド数ＲｅＤの決定に関して、検討しているマイクロチャネル内の熱伝導流体、およびこの流体の流量は、電子コンポーネント２の通常使用中に経験するものである。例えば、流量は、１０００Ｗの消費電力に対して、１ｍＬ／分〜１０Ｌ／分であり、好ましくは１０ｍＬ／分〜２Ｌ／分である。熱伝導流体の例については、後で挙げる。
【００７４】
好ましくは、マイクロチャネルの総断面積は、活性領域の面積の３分の１より小さく、さらに好ましくは、活性領域の面積の２５％または１０％より小さい。「断面積」という表現は、ここでは、半導体基板６を通るマイクロチャネル４４の全長に沿った平均断面積を意味している。
【００７５】
マイクロチャネルが占有する面積をこのように制限することにより、活性領域８からマイクロチャネル４４が必要とする面積を奪っていることで、電子チップ４の性能が落ちるのを、少なくとも埋め合わせている。具体的には、活性領域の面積が減少すると、例えば電流密度を増加させ、電子チップ４における損失密度を増加させる。その一方で、消費電力密度の増加は、この場合は良好な冷却によって補償され、逆に、電子チップ４が対処することができる最大電力を増加させることができる。従って、マイクロチャネルの総断面積を、活性領域の面積の３分の１に制限することによって、活性領域を通過するマイクロチャネルがない場合に対して、活性領域の面積を増加することなく、場合によっては減少さえして、電子チップの電気特性を維持することができ、通常は改善することができる。
【００７６】
マイクロチャネル４４は、活性領域の温度を、その幅全体にわたって、ほぼ一定に保ち、それによって、その上面の等温度線を確実に平行にするように、活性領域に配置されている。温度は、最も熱い点と最も冷たい点との差が１℃より小さい場合、実質的に一定である。そのため、例えば、マイクロチャネル４４は、活性領域の全域にわたって均一に配置されている。
【００７７】
各マイクロチャネルは、矩形断面を有していることが好ましい。
【００７８】
各マイクロチャネルの最小動水直径は、５００μｍより小さく、好ましくは１〜１００μｍである。さらに好適な最小動水直径は、１０〜１００μｍまたは５０〜１００μｍである。
【００７９】
マイクロチャネルは、金属化層２０、２２も通過する。従って、金属化層２０、２２は、熱伝導流体を透過させることができるようになっている。さらに、これは、マイクロチャネルの長さを延ばし、熱交換面の面積を増やして、熱の放出に関与している。
【００８０】
各マイクロチャネルの断面は、電界が増加する電圧保持区間、すなわちここでは領域１２の領域において、ｐ−ｎ接合の最も強くドープされた領域（ここでは領域１０）から最も弱くドープされた領域（ここでは領域１２）に進む方向に、朝顔形に広がっていることが好ましい。各マイクロチャネルの断面におけるこの広がりは、熱伝導流体内の等電界線の集中を制限することができる。従って、電子チップ４の絶縁破壊電圧は、維持または改善される。この理由は、大量の熱伝導流体の絶縁破壊電圧より、一般に、活性領域８の絶縁破壊電圧の方が、少なくとも１０倍高いからである。この広がりにより、熱伝導流体における等電界線の間隔を互いに開けることができる。このようにして、流体の誘電強度を大幅に増加させるような小さな寸法とともに、熱伝導流体の絶縁破壊電圧を超えられるという危険性を減少させることができる。このようにして、電子チップ４の性能は改善され、熱伝導流体の選択の制約は緩和される。
【００８１】
ここで、各マイクロチャネルの断面は、チャネルが方向Ｆとは反対方向に半導体基板６の中に徐々に深く入って行くにつれて連続的に広がっている。この広がりの傾きは、１０％より大きく、好ましくは２５％、５０％、または１００％より大きい。傾きは、百分率で表して、関係式：Ｘ％＝Ｍａｘ（ｒ）／２Ｌで定められる。ここで、
−Ｍａｘ（ｒ）は、半導体基板６内のマイクロチャネルの最大幅であり、
−Ｌは、半導体基板６を通るマイクロチャネルの長さである。
【００８２】
この特定の実施形態においては、電子チップ４の電気性能、特に絶縁破壊電圧を改善または維持するために、少なくともマイクロチャネルが、異なるタイプにドープされた２つの領域の境界面を横切る位置においては、誘電体で作られている保護層５４が、マイクロチャネルの内部側壁を覆っている。具体的には、等電界線は、特に異なるタイプにドープされた２つの領域の境界面において、熱伝導流体に集中する傾向がある。従って、この位置に保護層５４を適用すると、等電界線は、熱伝導流体にもはや集中せず、保護層５４を形成する誘電体に確実に集中するようになる。保護層５４は、熱伝導流体の絶縁破壊電圧より、少なくとも１０倍高い絶縁破壊電圧を有している。従って、電子チップ４の絶縁破壊電圧は、改善されている。
【００８３】
熱伝導流体の絶縁破壊電圧は、米国のＡＳＴＭ  Ｄ１８１６またはＤ３３００標準、または欧州のＣＥ１６０１５６標準に従って、もしくは、固体に対する米国のＡＳＴＭ  Ｄ１４９標準に従って測定されてもよい。
【００８４】
例えば、保護層５４は、基板がシリコンで作られている場合は、ＳｉＯ2で作られ、基板が窒化ガリウムで作られている場合は、Ｓｉ3Ｎ4で作られる。
【００８５】
図の特定の場合は、保護層５４は、半導体基板６および金属化層２０、２２を通って、各マイクロチャネルの全長にわたって均一に広がっている。
【００８６】
電子チップ４は、多くの利点を有しており、特に電束を主熱流束から分離している。ここで、活性領域８を冷却することができる主熱流束は、垂直方向に活性領域の中央を通過する。対照的に、電束は、活性領域８の周辺部に限定されている。従って、熱流束は、電気トラック２４、２６によってではなく、基本的にマイクロチャネルによって排出されるので、電気接触を行うときに、良好な熱接触をもはや行う必要がないことは理解しうると思う。
【００８７】
電子コンポーネント２は、冷却回路６０と関係している。この冷却回路６０は、熱伝導流体を冷却することができる熱交換器６２を備えている。この熱交換器６２は、熱交換流体の入口６４および出口６６を備えている。
【００８８】
例えば、熱交換器６２は、熱を熱伝導流体から大気に放出するフィン付きのラジエータである。この熱交換器は、基部７０から延びるフィン６８を備えており、その基部の中を、熱伝導流体を入口６４から出口６６まで流す１つ以上のチャネルが貫通している。このラジエータは、非常に良好な熱伝導性を有する材料、すなわち、熱伝導度が１０Ｗｍ-1Ｋ-1より大きく、好ましくは１００Ｗｍ-1Ｋ-1より大きい材料から作られている。例えば、この熱交換器は、アルミニウムまたは銅で作られている。
【００８９】
また、冷却回路６０は、熱伝導流体を供給および回収するために、それぞれダクト７２および７４を備えている。ダクト７２は、出口６６と入口３６との間を連結しているのに対して、ダクト７４は、出口４０と入口６４との間を連結している。
【００９０】
また、冷却回路６０は、熱交換器６２からマイクロチャネル４４へ、およびマイクロチャネルから入口６４へ、熱伝導流体を流れさせるポンプ７６も備えている。
【００９１】
さらに、冷却回路６０には、膨張部が設けられている。この膨張部は、例えば空洞である。
【００９２】
図１の矢印は、冷却回路６０およびマイクロチャネル４４、４６の内部において、熱伝導流体が流れる方向を示している。
【００９３】
熱伝導流体は、ここでは誘電体熱伝導流体である。すなわち、その導電率は、０．１Ｓ・ｍ-1より小さく、好ましくは１×１０-5Ｓ・ｍ-1または１×１０-6Ｓ・ｍ-1より小さい。その相対誘電率εrは、厳密に１より大きく、かつ好ましくは１０または２０より小さい。熱伝導流体の相対誘電率が小さければ小さいほど、そこで観察される最大電界は、一層小さくなる。
【００９４】
熱伝導流体は、例えば、脱イオン水または油である。例えば、エクソン・モービル（登録商標）の「Ｃｏｏｌａｎｏｌ」（登録商標）という商標名で販売されている油を使用してもよい。
【００９５】
また、熱伝導流体が直接接触する電子コンポーネント２の材料、特に電子チップ４の材料と化学的に相性がよい熱伝導流体も選択される。例えば、熱伝導流体は、できるだけ不活性である必要がある。
【００９６】
冷却回路６０の動作中、ポンプは、熱伝導流体を、熱交換器６２からマニホールド３２へ流れさせるためにオンになっている。マニホールド３２から、熱伝導流体は、マイクロチャネルを通って活性領域８を通過し、マニホールド３０に流れ込む。ダクト７４は、熱せられた熱伝導流体を、再び冷却することができるように、マニホールド３０から熱交換器６２へ戻す。
【００９７】
図２は、電気トラック２４の上面を示している。図２における点線は、金属化層２０の輪郭を示している。金属化層２０の上面の円は、マイクロチャネル４４の開口部が現れているところを示している。
【００９８】
図に示すように、電気トラック２４は、マイクロチャネル４４を塞ぐことなく、金属化層２０の外周部の大部分にわたって、金属化層２０と機械的および電気的に接触している。図２の特定の場合は、電気トラック２４は、金属化層２０の全外周部と直接機械的および電気的に接触している。電気トラック２６は、金属化層２２に対して全く同じように配置されている。
【００９９】
図３は、水平の対称軸８２に沿って延びているチャネル８０を示している。このチャネル８０は、流体が入って来る先端部８４と、この流体が出て行く先端部８６とを有している。曲線８８〜９１は、チャネル８０を流れる流体の断面における温度プロファイルを示している。最初の入口端において、流体の温度は、その断面全体にわたって同じである。従って、曲線８８は、直線であり、チャネル８０の内壁からの距離の関数として温度を示している矢印は、全て同じ長さである。流体がチャネル８０を進むにつれて、チャネル８０の内壁に接触している流体は、曲線８９が示すように、軸８２上に位置している流体より急速に熱せられる。先端部８４から測って長さＬt後に、温度プロファイルは、曲線９０および９１が示すように、安定状態に達して変化が止まり、断面が出口８６に近づくにつれて、矢印の長さだけが伸びている。
【０１００】
Ｌtは、温度プロファイルが安定するまでに、流体の断面部分が、先端部８４から進む必要がある長さを表している。流れの状態は、長さＬtの全体にわたって、「熱的に不安定」と言われる。対照的に、長さＬtを越えると、流れの状態は、「熱的に安定」と言われる。
【０１０１】
流れの状態が熱的に不安定であるときの、チャネル８０の壁と、この壁と接触する熱伝導流体との温度差は、状態が安定しているときより大きい。従って、熱交換係数は、熱的に不安定な方が良い。従って、マイクロチャネルの動水直径Ｄの長さＬが、２Ｌtより短くなるように、好ましくはＬtより短くなるように動水直径Ｄを選択することにより、熱伝導流体と半導体基板６との間の熱交換係数を改善することができることは理解しうると思う。長さＬtは、層流に関して前に紹介した公式、Ｌt＝ｏ．ｏ５ＲｅD×Ｄ×Ｐｒによって与えられる。
【０１０２】
図４のグラフは、マイクロチャネルの長さの関数として、マイクロチャネルの熱交換係数の変化（曲線９６）を示している。このグラフでは、Ｘ軸およびＹ軸は、それぞれチャネルの長さＬおよび熱交換係数を表している。マイクロチャネルの長さを短くすると、平均熱交換係数が大幅に増加し、従って冷却の効果が大幅に高まることが分かると思う。
【０１０３】
図５は、電子チップ４がパワーダイオードである特定の場合における、電子チップ４の第１の製造プロセスを示している。
【０１０４】
最初のステップ１００では、半導体基板６が用意される。この半導体基板は、例えば厚い。すなわち、その厚さが２００μｍを超えている。ここでは、厚さは７５０μｍより薄い。半導体基板は、軽く均一にドープされて、領域１２を形成している。簡潔にするために、領域１２は、図６〜図１１では示していない。
【０１０５】
次のステップ１０２では、この基板の１つの面に、ドープ領域１０が作成される。
【０１０６】
ステップ１０４では、半導体基板６とは反対側の領域１０の上面に、キャリア１０６（図６）が接合される。この例では、キャリアは、酸化ケイ素ウエハ、またはその表面に酸化物が堆積しているシリコンウエハである。酸化物により、このキャリアは、シリコン基板に接合させることができるようになっている。接合は、次のステップを実行可能にするのに十分な強さがある一方で、適切な時に容易に剥離することができるようになっている。
【０１０７】
ステップ１０８では、図６に示すアセンブリが、キャリア１０６を使用して、ひっくり返される。
【０１０８】
オプションのステップ１１０では、半導体基板６が薄くされる。例えば、その厚さは、２００μｍまたは１１０μｍより薄くされる。
【０１０９】
次のステップ１１２（図７）では、半導体基板６のキャリア１０６とは反対側の面がドープされて、領域１４が形成される。
【０１１０】
ステップ１１４では、領域１４のキャリア１０６とは反対側の面に、金属化層２２が付加される。金属化層２２は、例えば、厚さが２００μｍを超える（Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＭｏＣｕ等の）金属薄板、または管理された厚さの金属層が前もって堆積されているシリコンシートである。シリコンシートの場合、金属層は非常に薄く（すなわち、厚さ２００μｍ未満）、厚さ約数十μｍのことがある。一方、シリコンシートとしては、厚さが２００μｍを超えている。例えば、金属化層は、直接接合、共晶接合、または熱圧着などのプロセスを使用して接合される。また、金属化層２２は、領域１４上に直接電着されてもよい。この場合、金属化層２２は、厚さが１０〜５０μｍと薄い。
【０１１１】
ステップ１１６では、金属化層２２のキャリア１０６とは反対側の面に、ハードマスク１１８（図８）が堆積される。このハードマスクは、例えば、ＳｉＯ2、またはレジスト、またはＳｉ3Ｎ4からなっている。
【０１１２】
ステップ１２０では、マイクロチャネル４４を作成する必要がある位置を定めるために、ハードマスク１１８は、例えばフォトリソグラフィでエッチングされる。
【０１１３】
ステップ１２２では、マイクロチャネル４４のエッチングが開始される。これをするために、金属化層２２は、ハードマスク１１８を通してエッチングされる。例えば、金属化層２２は、耐熱材料用のプラズマエッチングを使用してエッチングされる。
【０１１４】
ステップ１２４では、これらのチャネルが半導体基板６、特に領域１０、１４も通過するように、金属化層２２におけるマイクロチャネル４４のエッチングは続けられる（図９）。例えば、このステップでは、ＤＲＩＥ（深堀り反応性イオンエッチング）プロセスが使用される。簡潔にするために、図９〜図１１は、マイクロチャネル４４を、限られた数（１つまたは２つ）だけ示している。
【０１１５】
ステップ１２６では、キャリア１０６は、例えば研磨または化学エッチングなどで除去される。化学エッチングは、シリコンを除去するテトラメチルアンモニウム水酸化物（ＴＭＡＨ）、および酸化物を除去するフッ化水素酸（ＨＦ）を使用して行ってもよい。
【０１１６】
ステップ１２８では、領域１０の上面に、キャリア１０６の代わりに、金属化層２０が付加される。金属化層２０は、例えば、この上面に接合される（図１０）。この場合、金属化層２０の厚さは、通常、２００μｍを超えている。
【０１１７】
ステップ１３０では、マイクロチャネル４４が金属化層２００も通過するように、マイクロチャネル４４のエッチングは続けられる。マイクロチャネルのエッチングが終了すると直ぐに、ハードマスクの層１１８は除去される（図１１）。
【０１１８】
次のステップ１３４では、これらの電子チップを１つずつにするために、半導体基板６はさいの目に切られて、半導体基板６の上に同時に製造された種々の電子チップ４が分離される。
【０１１９】
その後のステップ１３６では、電子コンポーネント２を作るために必要な種々の要素が電子チップ４に付加される。ステップ１３６では、特に電気トラック２４、２６が、金属化層２０、２２の周辺部に堆積または付加される。
【０１２０】
また、ステップ１３６では、外部環境から保護するために、各電子チップ４は密閉材料で密封されて、電子コンポーネント２が作成される。密封作業中、マイクロチャネルは塞がらないように保護される。
【０１２１】
図１２は、電子コンポーネント２、具体的には電子チップ４を製造する第２のプロセスを示している。このプロセスは、キャリア１０６が除去された後、マイクロチャネルが１つのステップでエッチングされることを除いては、前のプロセスと同様である。このプロセスは、例えば、金属化層を金属薄板より薄い堆積金属層で作るときに使用される。
【０１２２】
このプロセスについて、このプロセスの特定のステップを示す図１３〜図１５を参照して説明する。
【０１２３】
ここでは、図１２のプロセスに関して、図５のステップとは異なるステップだけについて、詳細に説明する。より正確には、このプロセスは、上述のステップ１００〜１１２で始まる。
【０１２４】
ステップ１１２の後に、ステップ１４０が続く。このステップ１４０では、下面に金属化層２２を備える薄板１４２（図１３）が、導電材料または半導体で作成され、次いで、領域１４に接合される。この場合、金属化層２２は、非常に薄く（すなわち、厚さ２００μｍ未満）、約数１０μｍの厚さのこともある。薄板の層１４２は、例えばシリコンからなっている。
【０１２５】
ステップ１４３では、図１３に示すアセンブリが、ひっくり返される。
【０１２６】
次のステップ１４４では、キャリア１０６が除去され、金属化層２０が堆積している基板１４８（図１４）が領域１０に接合される。このプロセスは、前のプロセスと同様に、金属化層２０を非常に薄く、すなわち約数１０μｍの厚さとするのを容易にする。
【０１２７】
次のステップ１５０では、ハードマスク１５２（図１４）が、基板１４８の金属化層２０とは反対側に堆積される。このステップ１５０では、ハードマスクは、マイクロチャネル４４を作成する必要がある位置を定めるために、フォトリソグラフィでエッチングされる。
【０１２８】
ステップ１５４では、ハードマスク１５２を使用して、マイクロチャネル１４４が作成される。このステップ１５４では、例えばＤＲＩＥエッチングが使用される。
【０１２９】
ステップ１５６では、耐熱材料に対するプラズマエッチングなどのプロセスを使用して、金属化層２０、２２がエッチングされる。
【０１３０】
ステップ１５８では、ハードマスク１５２が除去される。このようにして、図１５に示す構造が得られる。
【０１３１】
ステップ１６０では、基板１４２および１４８がエッチングされ、それぞれ、電気トラック２４および２６が形成される。
【０１３２】
次に、プロセスは、ステップ１３６に続くが、電気トラック２４、２６は、既に作成されている。
【０１３３】
図１６は、電子コンポーネント２、より正確には電子チップ４を製造する第３のプロセスを示している。図１７〜図２０は、このプロセスの種々のステップをより詳細に示している。
【０１３４】
このプロセスは、図５に示した上述のステップ１００〜１１２で始まる。
【０１３５】
ステップ１１２の後のステップ１７０では、領域１４に金属化層２２が付加される（図１７）。例えば、金属化層２２は、領域１４に接合される。この実施形態の金属化層２２は、孔が開いた金属薄板、すなわち多数の貫通孔が開いている薄板であり、各孔は、１つのマイクロチャネル４４の先端部に相当している。図１８は、領域１４に接合されている金属化層２２の平面図である。
【０１３６】
次のステップ１７２では、金属化層２２の貫通孔をマスクとして使用し、電子チップ４のマイクロチャネルがエッチングされる。
【０１３７】
ステップ１７４では、キャリア１０６が除去され（図１９）、次いでアセンブリがひっくり返される。
【０１３８】
ステップ１７６では、前もって多数の貫通孔が開けられている、孔開き金属化層２０が領域１０に付加される。このステップ１７６では、金属化層２０の貫通孔は、領域１０を通過しているマイクロチャネルと位置を合わせられる。こうして、図２０に示す電子チップが得られる。
【０１３９】
以降のステップは、図５を参照して説明したステップと同じである。
【０１４０】
以上において、マイクロチャネルについて、パワーダイオードの特定の場合について説明した。しかし、これらのマイクロチャネルは、他の電子コンポーネント、特にパワートランジスタまたはＬＥＤなどの他のパワー電子コンポーネントの活性領域を、通過するように作成してもよい。
【０１４１】
図２１および図２２は、パワートランジスタの活性領域１９０の一部分を示している。パワートランジスタは、例えばＭＯＳＦＥＴである。ここで、活性領域１９０について、ゲートが「埋め込み」ゲートである特定の場合に関して説明する。
【０１４２】
この活性領域１９０は、多数の全く同じ導電セル１９４が作成されている半導体基板１９２を備えている。簡潔にするために、図２１は、２つのＭＯＳセル１９４だけを示している。
【０１４３】
各導電セル１９４は、ｐドープ領域２００とｎ+ドープ領域２０２で形成されている。ｎ+ドープ領域２０２は、例えば全ての導電セル１９４に共通であり、活性領域１９０の下面全体に広がっている。対照的に、ｐドープ領域２００は、ゲート２０４が堆積しているセル間の領域によって互いに分離されている。
【０１４４】
また、各ｐドープ領域２００は、ｎ+にドープされた２つの小領域２０８も備えている。各領域２００、２０８は、例えばアルミニウムからなる金属化層２１０と直接接触している。同様に、金属化層２１２が、ｎ+ドープ領域２０２の下に堆積されている。金属化層２１０は、トランジスタのソースを形成しているのに対して、金属化層２１２は、このトランジスタのドレインを形成している。
【０１４５】
２つの導電セルの間に位置しているゲート２０４は、電気絶縁体２１４によって、これらの導電セルから、および金属化層２１０から電気的に絶縁されている。
【０１４６】
ＭＯＳセルは、活性領域１９０の全体にわたって均一に分散されている。例えば、導電セル１９４は、ずらりと並んだ導電セル１９４（図２２）を形成するために、２つの平行ではない方向にそれぞれの間隔ｐ１およびｐ２で、間隔を開けて規則的に並べられている。各導電セル１９４の断面は、例えば辺長が２０μｍの正方形である。従って、パワートランジスタの場合は、活性領域は、１ｃｍ2当たり数千の基本セルを備えている。
【０１４７】
マイクロチャネル２１６が、半導体基板１９２が基本的に位置している平面と垂直である方向Ｆと平行に、活性領域１９０を貫通している。
【０１４８】
この実施形態によると、これらのマイクロチャネル２１６は、１つの導電セル１９４に取って代わる空間、すなわち、２つのゲート２０４の間の空間を占有している。
【０１４９】
好ましくは、直前の実施形態と同様に、マイクロチャネル２１６は、活性領域１９０に均一に配置されている。
【０１５０】
各マイクロチャネル２１６は、これらの基本セルの１つと置き換わっている。しかし、基本セルの数は、マイクロチャネル２１６の数よりはるかに多いので、これらの基本セルを、少しばかりマイクロチャネル２１６に置き換えても、パワートランジスタの動作に悪影響を及ぼさない。それどころか、活性領域１９０のサイズの減少は、この活性領域１９０における冷却の改善で大いに埋め合わせされている。
【０１５１】
図２３は、マイクロチャネル２１６が作られている金属化層２１０の周辺部の大部分に機械的および電気的に接触している電気トラック２２０の平面図である。この図では、種々のゲート２０４も、電気トラック２２０に接続されている。
【０１５２】
図２４は、パワートランジスタの活性領域２３０の別の実施形態を示している。活性領域２３０は、マイクロチャネル２１６がマイクロチャネル２３２と置換されていることを除いて、活性領域１９０と全く同じである。マイクロチャネル２３２の断面は、導電セル１９４の断面より大きい。従って、この断面は、マイクロチャネル２３２と置換された導電セル１９４の両側に位置しているゲート２０４の一部を切り取っている。
【０１５３】
図２５は、活性領域１９０、２３０と同様の構造の活性領域を有する電子コンポーネントに作ることが可能な、種々のマイクロチャネルの実施形態を示している。この図では、破線の正方形は、基本ＭＯＳセル２４０を表している。
【０１５４】
第１の実施形態によると、マイクロチャネル２４２の断面は、マイクロチャネルが通過する基本ＭＯＳセルの断面より小さい。
【０１５５】
第２の実施形態によると、マイクロチャネル２４４の断面は、複数のセル２４０にわたって広がっている。例えば、マイクロチャネル２４４は、２つの基本セル２４０を置換している。
【０１５６】
第３の実施形態によると、マイクロチャネル２４６は、２つの直交する方向で複数のセル２４０に取って代わっている。ここでは、マイクロチャネル２４６は、正方形を成す４つのセル２４０と置換されている。
【０１５７】
最後の第４の実施形態によると、マイクロチャネル２４８の断面は、列または縦列の全部のセル２４０を置換している。
【０１５８】
これらのマイクロチャネルの実施形態の１つだけが、電子コンポーネントに適用されてもよいし、また対照的に、所与の活性領域において、これらの種々の実施形態を組み合わせてもよい。
【０１５９】
図２６は、「３Ｄ」構造と呼ばれている構造を有する電子コンポーネントを示している。３Ｄ構造を有する電子コンポーネントは、順に積み重ねられた複数の電子チップを備え、かつ同じパッケージに収容されているコンポーネントである。電子チップを順に積み重ねることにより、電磁的適合性が改善している。しかし、所与の電子コンポーネント内で電子チップを順に積み重ねると、冷却に関して特に深刻な問題が生じる。その理由は、これらの電子チップの間に位置している領域にアクセスするのが難しくなり、従って、冷却が著しく困難になるからである。
【０１６０】
ここで、電子コンポーネント２５０について、スイッチングアーム、例えばインバータアームなどである特定の場合に関して説明する。このようなスイッチングアームは、中点を介して直列に接続された２つの制御可能スイッチで形成されている。ここで、各制御可能スイッチは、それぞれの電子チップ２５２、２５４で作られている。
【０１６１】
電子チップ２５２、２５４は、それぞれ、図２１〜図２５を参照して上述したように作られている。その手法については、ここでは詳細に説明しない。
【０１６２】
電子チップ２５２は、電子チップ２５４の上に積み重ねられている。そのソース２１０は、電気トラック２７０に接続されている。
【０１６３】
電子チップ２５２のドレイン２１２および電子チップ２５４のソース２１０は、スイッチングアームの中点を形成する同じ電気トラック２７２に電気的に接続されている。
【０１６４】
電子チップ２５４のドレイン２１２は、電気トラック２７４に接続されている。
【０１６５】
図２６に示すように、マイクロチャネル２１６は、各電子チップの両側で、マニホールド２７６、２７８、２８０と通じている。
【０１６６】
マニホールド２７８は、電子チップ２５２と２５４の間に位置しており、これらの電子チップのそれぞれの半導体基板１９２の中間にある。熱伝導流体は、孔２８２を通ってマニホールド２７６に入るのに対して、電子チップ２５２、２５４で熱せられた熱伝導流体は、孔２８４を通ってマニホールド２８０から出て行く。
【０１６７】
この実施形態においては、電子チップ２５２を通過するマイクロチャネル２１６と、電子チップ２５４を通過するマイクロチャネル２１６とは、互いに一列に並んでいる。
【０１６８】
このように電子チップ２５２、２５４を組み立てることにより、効果的に冷却しうる３Ｄ電気コンポーネントを得ることができる。従って、冷却が効果的でないという欠点がなく、かつ電磁適合性が改良されているという利点が得られる。
【０１６９】
図２７は、電子チップ２５２のマイクロチャネルと、２５４のマイクロチャネルとが向かい合っており、一列に並んでいないことを除いては、電子コンポーネント２５０と全く同じである３Ｄ電気コンポーネント２９０を示している。従って、電子チップ２５２のマイクロチャネル２１６は、電子チップ２５４の金属化層２１０の上面に当たる噴流２９２を作り出す。この噴流により、冷却がより効率的になる。
【０１７０】
図２６および図２７の矢印は、熱伝導流体の流れの方向を示している。
【０１７１】
図２８は、順に積み重ねられた２つの電子チップ３０２、３０４を備える電子コンポーネント３００を示している。これらの電子チップ３０２、３０４は、上記の教示に従って作成されている。従って、具体的には、マイクロチャネル３０６が横切っている。電子チップ３０２のマイクロチャネル３０６は、一方は入口マニホールド３０８に、他方は中間マニホールド３１０と通じている。電子チップ３０４のマイクロチャネル３０６は、一方は中間マニホールド３１０に他方は出口マニホールド３１２と通じている。
【０１７２】
電子チップ３０２、３０４は、それらの外周部を通して電気的に直列に接続されている。このため、電気トラック３１４は、電子チップ３０２の外周部を、その直下に位置している電子チップ３０４の外周部に接続している。
【０１７３】
また、コンポーネント３００は、電流を供給するトラック３１６および電流を回収するトラック３１８も備えている。これらのトラック３１６、３１８は、電子チップ３０２、３０４および種々のマニホールドを密封するポリマーパッケージ３２０から突き出るピンを形成する先端部を有している。
【０１７４】
トラック３１６は、電子チップ３０２の活性領域の周辺部に電気的に接続されているのに対して、トラック３１８は、電子チップ３０４の活性領域の周辺部に電気的に接続されている。従って、これらのトラック３１６、３１８は、電子チップ３０２、３０４のパッケージ３２０と外部の電気回路との電気的接続を確実にしている。
【０１７５】
ここで、これらのトラック３１６、３１８は、くり抜かれていて、中空チューブを形成している。トラック３１６は、入口マニホールド３０８に流体的に接続されている空洞部３２２を有しているのに対して、トラック３１８は、出口マニホールド３１２に流体的に接続されている空洞部３２４を有している
【０１７６】
図２８では、空洞部３２２の内側の矢印は、熱伝導流体の流れの方向を示している。
【０１７７】
従って、この実施形態では、電子チップの電気接続ピンはまた、マイクロチャネル３０６をパッケージ３２０の外部の冷却回路に流体的に接続するダクトの働きもしている。
【０１７８】
図２９は、入出力電圧ピン３３１Ａと３３１Ｂの間に電気的に接続されているスイッチングアーム３３０を示している。このスイッチングアームは、例えば、順に積み重ねられた電子チップ２５２、２５４だけでなく、デカップリングコンデンサ３３４もまた、ポリマーパッケージ３３２内に組み込んでいることを除いては、スイッチングアーム２５０と全く同じである。さらに、スイッチングアーム３３０では、マニホールド２７８は、デカップリングコンデンサ３３４の面に開口しているマニホールド３３６と置換されている。
【０１７９】
デカップリングコンデンサ３３４は、通常、互いに向かい合い、誘電体３３７によって互いに電気的に絶縁されている導電性の櫛状部３３５Ａ、３３５Ｂによって形成されている。デカップリングコンデンサ３３４の中を、多数のマイクロチャネル３３８が横切っている。これらのマイクロチャネル３３８は、一方はマニホールド３３６と、他方は入口マニホールド３４０と通じている。これらのマイクロチャネル３３８は、櫛状部３３５Ａ、３３５Ｂおよび誘電体３３７を通過している。
【０１８０】
入口マニホールド３４０および出口マニホールド２８０は、冷却回路３５０に流体的に接続されている。冷却回路３５０は、熱交換器３５２およびポンプ３５４を備えている。熱交換器３５２は、例えば、出口マニホールド２８０から出た熱交換流体を、マニホールド３４０に再注入する前に冷却することができるラジエータである。ポンプ３５４は、熱交換流体を、冷却回路の中を流れさせる。ここで、熱交換流体の流れは、矢印３５６で示されている。
【０１８１】
デカップリングコンデンサ３３４は、電子チップ２５２、２５４のスイッチング中に発生する過電圧を除去するために、トラック２７０と２７４との間の電子チップの近くに接続されている。この過電圧は、電子コンポーネント３３０を電圧源に接続する導電体の寄生インダクタンスによって生じる。ここで、電圧は、トラック２７０、２７４にそれぞれ電気的に接続されている２つの端子３３１Ａと３３１Ｂの間に印加される。
【０１８２】
デカップリングコンデンサ３３４のマイクロチャネルは、電子チップ２５２、２５４の前に熱伝導流体を受け取るように、電子チップ２５２、２５４のマイクロチャネル２１６と流体的に接続されている。従って、デカップリングコンデンサ３３４を、スイッチのできるだけ近くに配置することができ、そうすることにより、過電圧のフィルタリングを改善している。さらに、マイクロチャネルにより、コンデンサは冷やされているので、すなわちその温度は、１００℃または８０℃未満のままであるので、コンデンは、電子チップ２５２、２５４の非常に近くにあるが、機能することができる。さらに、この実施形態では、冷却回路は、電子コンポーネント３３０に組み込まれている、すなわち、同じパッケージ３３２に含まれている。
【０１８３】
図３０は、ランプ４００を示している。ランプ４００は、供給される電力の一部を光子、従って光に変換する電子コンポーネントである。このため、ランプ４００は、１つ以上のＬＥＤ（発光ダイオード）４０４が作成される半導体基板４０２を備えている。ＬＥＤは公知であるので、ここでは、ＬＥＤの活性領域の冷却に関する情報だけについて説明する。ランプ４００についての、ここに説明する以外の特徴に関する情報は、特許文献５（ＷＯ２００５／０８９４７７）を参照されたい。
【０１８４】
各ＬＥＤ４０４は、主にｐ−ｎ接合によって形成されている活性領域を備えている。このｐ−ｎ接合の役割は、有効電流が活性領域を流れるとき、光子を発生することである。この活性領域は、上述の活性領域と同様に、制御信号に応えて、オン状態とオフ状態とを切り替わる。ここで、図３０の発光ダイオードに関して、制御信号は、ランプ４００の端子間に印加される電圧である。しかし、スイッチとして使用される電子コンポーネントとは対照的に、オフ状態では、ＬＥＤは、小さな電圧、例えば２、３Ｖしか保持することができない。
【０１８５】
ＬＥＤ４０４は、空洞４１０内に密閉されている半導体基板４０２を封入するために使用されるカバー４０８を含む、パッケージ４０６に取り付けられている。このカバー４０８は、窓４１２を備えている。この窓４１２は、各ＬＥＤから発光された光を集めて、面と平行にする、ずらりと並んだ回折素子または反射素子などの、光素子を備えていてもよい。半導体基板４０２は、その上面および下面が空洞４１０を流れる熱伝導流体４１４に触れるように、空洞４１０内に取り付けられている。図３０の矢印は、熱伝導流体４１４の流れの方向を示している。
【０１８６】
この実施形態による熱伝導流体４１４は、入口チャネル４１６を通って空洞４１０に入り、この空洞から出口チャネル４１８を通って出て行く。
【０１８７】
前の実施形態と同様に、マイクロチャネル４２０は、半導体基板４０２の面に実質的に垂直に、各ＬＥＤの活性領域を通過する。
【０１８８】
さらに、ランプ４００は、熱伝導流体４１４を、マイクロチャネル４２０を通してＬＥＤの活性領域を貫流させるのに適した形状の壁４２２も備えている。このようにして、各ＬＥＤの冷却が改善されている。
【０１８９】
他の多くの実施形態も可能である。例えば、ラジエータ以外の異なるタイプの熱交換器を使用することもできる。特に、熱交換器は、一方の熱伝導流体と、他方の周囲液体との間で熱を交換する熱交換器であってもよい。
【０１９０】
マイクロチャネルの側壁を不動態化する層を、省いてもよい。
【０１９１】
また、マイクロチャネルの断面の朝顔形の広がりを、省いてもよい。
【０１９２】
マイクロチャネルの縦断面の長さは、その幅より、１０、１００、または１０００倍長くてもよい。
【０１９３】
電子チップは、ダイオード、ＭＯＳトランジスタ、ＧＴＯトランジスタ、サイリスタ、ＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）、トライアックなどの任意のタイプの制御可能スイッチであってもよい。また、ＬＥＤであってもよい。
【０１９４】
電子チップは、シリコン、または窒化ガリウム、または他の半導体で作られてもよい。
【０１９５】
各電子チップに関して、ドーパントのタイプは逆にしてもよい。従って、ｎ型ドープ領域は、ｐ型ドープ領域と置換されてもよいし、その逆に置換してもよい。
【０１９６】
マイクロチャネルの断面が朝顔形に広がるとき、マイクロチャネルの断面の最大寸法は、直線的に、または対照的に、例えば指数関数的など非直線的に増加してもよい。また、マイクロチャネルの断面の最大寸法の広がりは、階段状でもよいし、またマイクロチャネルの長さの一部だけが広がっていてもよい。
【０１９７】
マイクロチャネルは、活性領域に不均一に配置されてもよい。例えば、他の領域より熱くなると分かっている活性領域の特定の領域において、マイクロチャネルの密度を大きくしてもよい。「マイクロチャネルの密度」という表現は、１ｃｍ2当たり活性領域を通過するマイクロチャネルの数を意味するものである。
【０１９８】
不動態化層は、異なるタイプにドープされた２つの領域の境界面を、マイクロチャネルが横切る領域だけに設けてもよい。
【０１９９】
活性領域を取り巻く周辺領域は、関係する電圧が十分に低い場合は、省いてもよい。
【０２００】
金属化層は、基板の面と垂直な一方向だけに延びる、チャネルが必要ない透過性材料を、活性領域の上面および下面に堆積させることによって得られる、多孔性の金属化層を使用して作成されてもよい。この透過性材料は、例えば粒状材料である。このような粒状材料は、例えば、導電材料の多数の小さな粒によって形成され、これらの粒は、互いに電気的に接触している。これらの粒の間には間隙があり、その間隙を通して、熱伝導流体が流れて、金属化層を通過することができる。例えば、粒状材料は、銅のフリットである。また、透過性材料は、鉄の泡などの泡、または繊維であってもよい。
【０２０１】
熱伝導流体を透過させることができるようにするために、金属化層に作成されている孔の動水直径は、活性領域を通過するマイクロチャネルの動水直径より大きい方がよい。
【０２０２】
金属化層およびこれらの層と接触する電気トラックは、同じ材料ブロックから形成してもよい。電気トラックの厚さを有する金属化層が、例えば、活性領域およびその周辺部に堆積される。活性領域と一列に並んだこの電気トラックの部分は、これらの電気トラックを通って、活性領域を通過するマイクロチャネルで孔を開けられ、マイクロチャネルは、金属層の基板とは反対側の外面にマイクロチャネルが通じるように、活性領域を通過する。
【０２０３】
また、電気トラック２４、２６と金属化層２０、２２との接触は、半田付け、またはろう付けで、その接触面は、下がっているか、または同一平面であってもよい。
【０２０４】
変形形態として、電気トラック２４または２６は、金属化層を他の電気トラックに電気的に接続する１つ以上のボンディングワイヤで作られる。これらのボンディングワイヤは、例えばアルミニウムまたは金で作られる。これらのボンディングワイヤは、上部金属層（例えば、金属化層２０）を、電子チップが設けられている基板にエッチングされた電気トラックに接続していることが好ましい。
【０２０５】
変形形態として、マイクロチャネルは、ゲートを貫通している。
【０２０６】
上の記述はまた、埋め込みでないゲートを有するトランジスタにも当てはまる。
【０２０７】
基板が十分に厚いとき、その電気特性に関する理由から、電子チップ製造のプロセスでキャリアを使用する必要はない。
【０２０８】
金属化層を接合するステップは、導電材料を堆積するステップと置換してもよい。これらの材料は、例えば、電気分解で析出される。
【０２０９】
上の記述は、全ての電極が基板の同じ側にある側方パワーコンポーネントにも当てはまる。
【０２１０】
また、本明細書の教示は  同じ平面に順に横に並べられた複数の電子チップを備える電子コンポーネントにも当てはまる。例えば、この場合は、各電子チップのマイクロチャネルの一端は、共通の入口マニホールドと通じており、各電子チップのマイクロチャネルの他端は、共通の出口マニホールドと通じている。
【０２１１】
図２６〜図２８に関して述べたような３Ｄ電子コンポーネントは、必ずしもトランジスタだけで作られるわけではない。この電子コンポーネントは、（ダイオード、サイリスタなどの）任意のタイプの電子チップを順に積み重ねて作成してもよい。
【０２１２】
変形形態として、マイクロチャネル３３８は、デカップリングコンデンサの電極面に沿って通過するが、これらの電極またはこれらの電極間に存在する誘電体を通過しない。また、デカップリングコンデンサの冷却回路は、制御可能スイッチの冷却回路とは流体的に独立していてもよい。
【０２１３】
熱伝導流体は、液体誘電体または気体誘電体であってもよい。これらの液体または気体は、高圧で使用されてもよい。
【０２１４】
熱伝導流体は、電子チップの導電材料を電気的に絶縁するために、電気絶縁層が使用される場合、誘電体である必要はない。
【０２１５】
熱伝導流体は、図に示す方向、またはその反対方向に流れてもよい。
【０２１６】
熱伝導流体は、ある特定の場合は、電子チップを熱するために使用してもよい。
【符号の説明】
【０２１７】
２、２５０、３００  電子コンポーネント
４、２５２、２５４、３０２、３０４  電子チップ
６、１９２、４０２  半導体基板
８、１９０、２３０  活性領域
１０  強ｐドープ領域
１２  弱ｎドープ領域
１４  強ｎドープ領域
１８  周辺領域
２０、２２、２１０、２１２  金属化層
２４、２６、２２０、２７０、２７２、２７４、３１４  電気トラック
３０、３２、２７６、２７８、２８０、３３６  マニホールド
３４、３８  誘電体層
３６  （電子コンポーネント）入口
４０  （電子コンポーネント）出口
４４、２１６、２３２、２４２、２４４、２４６、２４８、３０６、３３８、４２０  マイクロチャネル
４８  対称軸、対称面
５４  保護層
６０、３５０  冷却回路
６２、３５２  熱交換器
６４  （冷却回路）入口
６６  （冷却回路）出口
６８  フィン
７０  基部
７２、７４  ダクト
７６、３５４  ポンプ
８０  チャネル
８２  （チャネル）対称軸
８４、８８  先端部
８８〜９１  曲線
１０６  キャリア
１１８、１５２  ハードマスク
１４２  薄板
１４８  基板
１９４、２４０  導電セル
２００  ｐドープ領域
２０２  ｎ+ドープ領域
２０４  ゲート
２０８  小領域
２１０  ソース
２１２  ドレイン
２１４  電気絶縁体
２８２、２８４  孔
２９０  ３Ｄ電気コンポーネント
２９２  噴流
３０８、３４０  入口マニホールド
３１０  中間マニホールド
２８０、３１２  出口マニホールド
２７０、２７４、３１６、３１８  トラック
３２０、３３２  ポリマーパッケージ
３２２、３２４  空洞部
３３０  スイッチングアーム
３３１Ａ、３３１Ｂ  入出力電圧ピン
３３４  デカップリングコンデンサ
３３５Ａ、３３５Ｂ  導電櫛状部
３３７  誘電体
３５６  矢印
４００  ランプ
４０４  ＬＥＤ
４０６  パッケージ
４０８  カバー
４１０  空洞
４１２  窓
４１６  入口チャネル
４１８  出口チャネル
４１４  熱伝導流体
４２２  壁
Ｆ  半導体基板の面と垂直の方向
ｐ1、ｐ2  セル間の間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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