(57)【要約】【課題】ヒート・シンクを備えた抵抗器を提供すること。【解決手段】このヒート・シンクは、高熱伝導率の金属その他の熱導体を有する伝導経路含む。この熱導体によって電気抵抗器が接地に短絡されないように、熱導体と抵抗器本体の間に高熱伝導率の電気絶縁体の薄い層を介在させる。したがって、高熱伝導率の熱導体が抵抗器から離れる方向にヒート・シンクに熱を伝えることになるので、抵抗器は大量の電流を流すことができる。電気抵抗器の高周波応答を低減させることになる寄生容量その他の電気的な寄生作用が小さくなることに加えて、良好な熱伝導特性が得られる熱導体およびヒート・シンクの様々な構成が実現される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高熱伝導率を有し、電気的抵抗経路に接触するように構成された第１の電気絶縁体と、前記第１の電気絶縁体と熱接触して配置された高熱伝導率の導電体とを備えるヒート・シンク。
【請求項２】
前記第１の電気絶縁体により、電気的な絶縁がもたらされると同時に、前記電気的抵抗経路と周囲の材料の間の熱伝導が妨げられることが少なくなる、請求項１に記載のヒート・シンク。
【請求項３】
前記第１の電気絶縁体と熱接触し、ヒート・シンク・コンタクトを取り囲む高熱伝導率の絶縁体をさらに備える、請求項１に記載のヒート・シンク。
【請求項４】
前記電気的抵抗経路から、前記高熱導電率の絶縁体または前記高熱伝導率の導電体を介して前記ヒート・シンク・コンタクトに向かって形成された熱経路をさらに備える、請求項３に記載のヒート・シンク。
【請求項５】
前記電気的抵抗経路は、前記高熱伝導率の導電体の上部に形成される、請求項１に記載のヒート・シンク。
【請求項６】
前記高熱伝導率の導電体の上に形成された窒化物層と、
前記窒化物層の上に形成された高熱伝導率の第２の絶縁体と、
ヒート・シンク・コンタクトの間に介在する金属コンタクトを介して、前記ヒート・シンク・コンタクトを貫通し、高熱伝導率の前記第１の電気絶縁体に入るように形成された熱経路とをさらに備える、請求項５に記載のヒート・シンク。
【請求項７】
前記熱経路は、前記電気的抵抗経路の下に設けられ、かつ、前記ヒート・シンク・コンタクトの２つの間にまたがる金属基板を含む、請求項６に記載のヒート・シンク。
【請求項８】
前記熱経路は、前記ヒート・シンク・コンタクトの両側に設けられる、請求項７に記載のヒート・シンク。
【請求項９】
前記金属基板は、前記電気的抵抗経路の長手方向の長さにほぼ平行に配置された第２の電気絶縁体である、請求項７に記載のヒート・シンク。
【請求項１０】
前記熱経路は、前記ヒート・シンク・コンタクトの両側に設けられる、請求項６に記載のヒート・シンク。
【請求項１１】
前記第１の電気絶縁体は、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｏＯ、またはＢｅＯの少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載のヒート・シンク。
【請求項１２】
前記第１導電体は、銅およびタングステンの少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載のヒート・シンク。
【請求項１３】
前記電気的抵抗経路と熱接触して配置された高熱伝導率の第２の電気絶縁体と、前記第２の電気絶縁体と熱接触して配置された高熱伝導率の第２の導電体とをさらに備える、請求項１に記載のヒート・シンク。
【請求項１４】
ヒート・シンク・コンタクトの間に介在する金属コンタクトを介して、前記ヒート・シンク・コンタクトを貫通し、高熱伝導率の前記第１の電気絶縁体に入るように形成された熱経路をさらに備える、請求項１に記載のヒート・シンク。
【請求項１５】
第１基板内に配置された電気的抵抗経路と、
前記電気的抵抗経路と熱接触して配置された高熱伝導率の電気絶縁体と、
前記電気絶縁体に隣接して配置された第２基板と、
前記電気絶縁体と熱接触して前記第２基板内に配置された高熱伝導率の導電体を備える、抵抗器。
【請求項１６】
前記電気絶縁体は、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｏＯ、またはＢｅＯの少なくともいずれか１つを含み、
前記導電体は、銅またはタングステンの少なくともいずれか１つを含む、請求項１５に記載の抵抗器。
【請求項１７】
前記電気絶縁体および前記導電体と熱接触して配置された高熱伝導率の第２の電気絶縁体をさらに備える、請求項１５に記載の抵抗器。
【請求項１８】
前記第２の電気絶縁体の長手方向の長さは、前記電気的抵抗経路の長手方向の長さにほぼ平行に配置される、請求項１７に記載の抵抗器。
【請求項１９】
前記電気的抵抗経路と熱接触して配置された高熱伝導率の第２の電気絶縁体と、前記第２の電気絶縁体と熱接触して配置された高熱伝導率の第２の導電体とをさらに備える、請求項１５に記載の抵抗器。
【請求項２０】
熱経路は、ヒート・シンク・コンタクトの間に介在する金属コンタクトを介して、前記ヒート・シンク・コンタクトを貫通し、高熱伝導率の前記第１の電気絶縁体に入るように形成される、請求項１５に記載の抵抗器。
【請求項２１】
第１の導電体および第２の導電体に隣接して高熱伝導率の電気絶縁体膜を備える、集積回路内の熱界面。
【請求項２２】
前記高熱伝導率の電気絶縁体膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｏＯ、またはＢｅＯの少なくともいずれか１つを含み、
前記第１の導電体は抵抗器を含む、請求項２１に記載の熱界面。
【請求項２３】
前記第２の導電体は金属を含む、請求項２２に記載の熱界面。
【請求項２４】
前記第２の導電体は、前記高熱伝導率の電気絶縁体膜からヒート・シンクに熱を伝えるように構成される、請求項２３に記載の熱界面。
【請求項２５】
前記第２の導電体は、前記第１の導電体から、前記高熱伝導率の電気絶縁体膜を通過してヒート・シンクに熱を伝えるように構成される、請求項２４に記載の熱界面。
【請求項２６】
抵抗器を冷却する方法であって、
電気的抵抗経路と熱接触して高熱伝導率の第１の電気絶縁体を形成するステップと、
前記第１の電気絶縁体に隣接して基板を形成するステップと、
前記第１の電気絶縁体と熱接触して第２基板内に高熱伝導率の第１の導電体を形成するステップとを含む、方法。
【請求項２７】
前記第１の電気絶縁体および前記第１導電体と熱接触して高熱伝導率の第２の電気絶縁体を形成するステップをさらに備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記電気的抵抗経路の長手方向の長さにほぼ平行に、前記第２の電気絶縁体の長手方向の長さを形成するステップをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
電気的抵抗経路と熱接触して高熱伝導率の第２の電気絶縁体を形成し、前記第１の電気絶縁体と熱接触して高熱伝導率の第２の導電体とを形成するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
ヒート・シンク・コンタクトの間に介在する金属コンタクトを介して、前記ヒート・シンク・コンタクトを貫通し、高熱伝導率の前記第１の電気絶縁体に入る熱経路を形成するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒート・シンクに関し、より詳細には、精密抵抗器を含む抵抗器などの集積回路デバイス用ヒート・シンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の動作では、集積回路内のデバイスの一部は熱を発生する。このことは、例えば抵抗器を含めて、ある種のタイプのデバイスに特に当てはまる。また、集積回路内のある種のデバイスは、熱の影響を受けやすく、加熱により悪影響を受けるある種の電気的な特性を有することがある。加熱の影響は、高精度デバイスに特に有害になり得る。この場合、加熱の影響により、この特定のデバイスの動作精度が損なわれる。
【０００３】
例えば、高精度抵抗器は、比較的大量の電流を流すように設計されており、かなりの量の熱を発生することになる。高精度抵抗器によって発生した熱は、抵抗器自体を加熱する（「自己加熱」）ことになり、それによってこの高精度抵抗器の抵抗値が変化する。集積回路デバイスが受ける自己加熱の影響は、この集積回路デバイスが、熱の放散を妨げる熱不導体によって取り囲まれることによってさらに悪化し得る。多くの集積回路デバイスは一般に、やはり熱伝導特性のよくない電気絶縁体によって取り囲まれる。そのため、多くの集積回路デバイスの設計では、自己加熱の悪影響を受けやすいデバイスが増える。
【０００４】
したがって、集積回路内のある種のタイプの電気デバイスが、熱伝導経路を介してヒート・シンクと熱接触することが有利になり得る。さらに、伝導経路の熱伝導率が良好なほど、ヒート・シンクによって多くの熱を放散することができ、それによって電気デバイスが、熱のために自己破壊することなく、より大きな電流レベルで機能し得る。また、ヒート・シンクを備えた電気デバイスは、大量の電流を伝えながら、狭い設計仕様内でより良好に動作し得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最良の熱導体は一般に、導電体でもあることに留意されたい。さらに、導電性熱導体を電気デバイスおよびヒート・シンクに接触させると、一般に、この電気デバイスが接地（グラウンド）に短絡されることになる。したがって、熱は良好に通すが電気は通さない熱経路が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様では、ヒート・シンクは、電気的抵抗経路に接触するように構成された高熱伝導率の第１の電気絶縁体と、第１の電気絶縁体と熱接触して配置された高熱伝導率の導電体とを含む。
【０００７】
本発明の別の態様では、抵抗器は、第１基板内に配置された電気的抵抗経路と、この電気的抵抗経路と熱接触して配置された高熱伝導率の電気絶縁体とを含む。この抵抗器は、この電気絶縁体に隣接して配置された第２基板と、電気絶縁体と熱接触して第２基板内に配置された高熱伝導率の導電体も含む。
【０００８】
本発明の別の態様では、集積回路内の熱界面は、第１の導電体および第２の導電体に隣接する高熱伝導率の電気絶縁体膜を含む。
【０００９】
本発明の別の態様では、抵抗器を冷却する方法は、電気的抵抗経路と熱接触して高熱伝導率の第１の電気絶縁体を形成するステップと、この電気絶縁体に隣接する基板を形成するステップとを含む。この方法は、第２基板内に、電気絶縁体と熱接触して高熱伝導率の第１の導電体を形成するステップも含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、例えば、精密抵抗器を含む抵抗器などの集積回路デバイス用ヒート・シンクに関する。本発明の実施形態では、ヒート・シンク・コンタクトは、電気を導通させることができることに加えて、熱を良好に伝える伝導基板または熱導体に隣接して配置され、このヒート・シンク・コンタクトと伝導基板または熱導体との間に高熱伝導率の電気絶縁体の比較的薄い層を備える。この熱導体は、ヒート・シンクへの効率のよい熱経路を形成する。電気抵抗器とヒート・シンク・コンタクトの間には高熱伝導率の電気絶縁体が介在するので、ヒート・シンク・コンタクトは、熱伝導特性が良好な金属その他の導電体で形成することができる。こうすると、電気抵抗器が接地に電気的に短絡されずに、熱伝導が良好になる。このヒート・シンク・コンタクトの熱導体により、電気抵抗器の冷却が促進され、それによって電気抵抗器が、破損せずにより大きいレベルの電流を流すことができる。
【００１１】
図１を参照すると、ヒート・シンク１００は、２つの浅いトレンチ絶縁体１２の間に配置し得る伝導性基板１０を含む。伝導性基板１０は、基板上にポリシリコンの伝導経路を配置するなど、半導体内で伝導性基板を形成する技術分野で周知の方法のいずれかによって形成することができる。浅いトレンチ分離（ｓｈａｌｌｏｗ  ｔｒｅｎｃｈ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）１２は、トレンチを形成し、このトレンチ内に酸化物を付着させるなど、浅いトレンチ分離を形成する技術分野で周知の方法のいずれかによって形成することができる。
【００１２】
高熱伝導率の電気絶縁体（ＨＴＣＥＩ：ｈｉｇｈ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）の膜または層１４は、伝導性基板１０と熱接触させて形成する。本発明のすべての態様で使用される高熱伝導率の電気絶縁体膜の例には、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化セリウム（ＣｅＯ３）、および酸化コバルト（ＣｏＯ）などの薄い層が含まれる。ＨＴＣＥＩ膜１４は比較的薄い層内に形成されるので、ＨＴＣＥＩ膜１４により、電気的な絶縁がもたらされるのと同時に、伝導性基板１０と周囲の材料の間の熱伝導が妨げられることが少なくなる。
【００１３】
ヒート・シンク・コンタクト１８は、ＨＴＣＥＩ膜１４と熱接触させて位置決めする。ヒート・シンク・コンタクト１８は、タングステンまたは銅などの金属で構成することができ、ビア・ホールを充填する金属の形態をとり得る。また、ＨＴＣＥＩ膜１４に隣接して、高伝導率の絶縁体１６がある。高伝導率の絶縁体１６は、ヒート・シンク・コンタクト１８の下部を取り囲み、さらにＨＴＣＥＩ膜１４と熱接触する。高伝導率の絶縁体１６の上に、ヒート・シンク・コンタクト１８の側面と接触して、電気絶縁体１７がある。電気絶縁体１７は、高熱伝導率材料とすることもできるし、そうでなくてもよい。ヒート・シンク・コンタクト１８と熱接触してその上に、金属コンタクト２０がある。金属コンタクト２０は、ヒート・シンク１００によって冷却される回路デバイスにヒート・シンク・コンタクト１８を熱接触させる。
【００１４】
図２を参照すると、抵抗器構造２００が示されている。図１のヒート・シンク１００と同様に、図２の抵抗器構造２００は、電気的な絶縁および良好な熱伝導をもたらすＨＴＣＥＩ膜１４を含む。さらに、抵抗器構造２００は、電気抵抗器１１を含む。電気抵抗器１１の上にＨＴＣＥＩ膜１４があり、ＨＴＣＥＩ膜１４の上には、高熱伝導率の絶縁体２４がある。高熱伝導率の絶縁体２４内のビア・ホールを貫通して、ヒート・シンク・コンタクト１８として働くビア金属がある。ヒート・シンク・コンタクト１８は、高熱伝導率の絶縁体２４を貫通して、ＨＴＣＥＩ膜１４と接触する。ヒート・シンク・コンタクト１８の上には、ヒート・シンクに電気抵抗器１１を熱接触させる金属コンタクト２０がある。電気抵抗器１１は、任意のタイプの半導体デバイスも含み得る。
【００１５】
電気抵抗器１１の各端部には、配線（ワイヤ）２８につながる電気コンタクト２６がある。配線２８および電気コンタクト２６は、電気抵抗器１１との入出力を行う。電気抵抗器１１に接触する電気コンタクト２６の端部は、高熱伝導率の絶縁体２４によって取り囲まれる。
【００１６】
動作時には、配線２８および電気コンタクト２６は、電気抵抗器１１との電気的な入出力を行う。電気抵抗器１１は、その中を電流が流れると加熱される。次いで、熱は、電気抵抗器１１からＨＴＣＥＩ膜１４に流れ込み、その後、熱経路１９に沿って高熱伝導率の絶縁体２４に流れ込むことになる。高熱伝導率の絶縁体２４に入ると、熱は、熱経路２１に沿ってヒート・シンク・コンタクト１８に向かって流れることになる。これに加えて、熱は、熱経路２３を通って、電気抵抗器１１からＨＴＣＥＩ膜１４を介してヒート・シンク・コンタクト１８に流れ込むことになる。ヒート・シンク・コンタクト１８に入ると、熱は、熱経路２５に沿って金属コンタクト２０に流れ込み、図１のヒート・シンク１００に類似のヒート・シンクに至る。
【００１７】
図３を参照すると、本発明による高周波用途で用いるヒート・シンク構造の実施形態が示されている。ヒート・シンク構造３００は、ＨＴＣＥＩ膜１４を上に備えた電気抵抗器１１を含む。電気抵抗器１１は、ポリシリコン導電経路または金属薄膜あるいはその両方を含み得る。高熱伝導率の絶縁体３０は、電気抵抗器１１の下、（絶縁体とも称する）窒化物層３２の上に配置される。窒化物層３２は、ＨＴＣＥＩ膜とすることもできる。高熱伝導率の絶縁体３４は、ＨＴＣＥＩ膜１４の上に形成され、層間誘電体（ＩＬＤ）４７によって取り囲まれる。ＩＬＤ層４９は、窒化物層３２と基板５２を互いに分離する。電気抵抗器１１の一端には、金属配線３８と接触する電気コンタクト３６がある。
【００１８】
電気コンタクト３６の反対側の電気抵抗器１１の端部には、ヒート・シンク・コンタクト４０がある。ヒート・シンク・コンタクト４０は、厚い高熱伝導率の絶縁体３４を貫通し、ＨＴＣＥＩ膜１４と接触し、それを貫通して、電気抵抗器１１と熱的かつ電気的に接触する。ヒート・シンク・コンタクト４０の上には、金属コンタクト４２がある。金属コンタクト４２の底部には、ヒート・シンク・コンタクト４０の近くに第１の熱導体４４が取り付けられる。（ヒート・シンク・コンタクト４０は、電気コンタクト（接点）として、かつ、ヒート・シンクに熱を伝えるために使用される。）
【００１９】
第１の熱導体４４は、高熱伝導率の絶縁体３０および窒化物層３２を貫通し、金属コンタクト２０と熱接触する。金属コンタクト２０は、図１のヒート・シンク・コンタクト１８を介してヒート・シンク（１００）と熱接触する。第１の熱導体の金属コンタクト２０は、金属などの高熱伝導材料でできている。金属コンタクト２０およびヒート・シンク・コンタクト１８ならびにＨＴＣＥＩ膜１４の構造は、金属コンタクト２０が窒化物層３２に接触する電気抵抗器１１の各端部に配置される。
【００２０】
動作時には、電気抵抗器１１の一端から他端に、一端では電気コンタクト３６および金属配線３８を介して、他端ではヒート・シンク４０および金属コンタクト４２を介して電流が流れる。電気抵抗器１１を流れる電流によって発生した熱は、熱経路３１および３３に沿ってヒート・シンク・コンタクト４０に伝わり、経路３５に沿って金属コンタクト４２に伝わる。金属コンタクト４２を通過した後で、熱は、熱経路３７で示す第１の熱導体４４を貫通して流れ、熱経路３９および４１で示す第２の熱導体４６に入り、基板５２に至る。
【００２１】
また、電流が流れている間、熱は、電気抵抗器１１から、熱経路４３で示す電気抵抗器１１の厚さ方向沿って高熱伝導率の絶縁体３０を通って流れる。高熱伝導率の絶縁体３０を通過した後で、熱は、窒化物層３２を通過し、次いで、熱経路４５に沿って金属コンタクト２０に入る。金属コンタクト２０に入ると、熱は、矢印３９および４１で示す熱経路に沿って流れ、基板５２に入る。ヒート・シンク構造３００を備えた抵抗器は、電気抵抗器の一端にあるヒート・シンクのために比較的良好な高電流特性を有すると同時に、寄生容量その他の寄生作用が減少することにより比較的良好な高周波応答を維持する。
【００２２】
別の熱経路は、電気抵抗器１１からＨＴＣＥＩ膜１４に流れ込み、それを通過し、熱経路５１に沿って高熱伝導率の絶縁体３４に入る熱を含む。次いで、熱は、熱経路５３に沿い、高熱伝導率の絶縁体３４の長さに沿って流れ、ヒート・シンク・コンタクト４０に入る。これに加えて、熱が薄い高熱伝導率層のＨＴＣＥＩ膜１４に沿ってヒート・シンク・コンタクト４０に流れ込むことがある。次いで、この熱は、（図３の左側に示す）矢印３３、３５、３７、３９、および４１で示す熱経路を通って放散され得る。
【００２３】
図４を参照すると、本発明による低周波用途で用いるヒート・シンク構造４００を備えた抵抗器の実施形態が示されている。ヒート・シンク構造４００を備えた抵抗器は、一端で電気コンタクト３６に接続され、他端でヒート・シンク・コンタクト４０に接続された電気抵抗器１１を含む。電気抵抗器１１は、窒化物層などの絶縁体層３２の上に位置する高熱伝導率の絶縁体３０の上に配置される。ＨＴＣＥＩ膜１４は、電気抵抗器１１上に形成され、高熱伝導率の絶縁体３４は、ＨＴＣＥＩ膜１４上に形成される。電気コンタクト３６およびヒート・シンク・コンタクト４０はともに、高熱伝導率の絶縁体３４およびＨＴＣＥＩ膜１４を貫通して、電気抵抗器１１と熱的かつ電気的に接触する。
【００２４】
窒化物層３２は、金属基板５４の上に配置される。金属基板５４は、基板５２の上に配置されるＩＬＤ層４９の上に配置される。また、金属基板５４は、ヒート・シンク・コンタクト１８と熱的に連通する。さらに、厚い高熱伝導率の絶縁体３４の上部に、ＩＬＤ層４７がある。
【００２５】
電気コンタクト３６は、金属配線３８に接続され、ヒート・シンク・コンタクト４０は、金属コンタクト４２に接続される。電気コンタクト３６とヒート・シンク・コンタクト４０は合わせて、電気抵抗器１１との電気的な入出力を行う。ヒート・シンク・コンタクト４０に加えて、第１の熱導体４４が金属コンタクト４２に接続される。第１の熱導体４４は、高熱伝導率の絶縁体３０および窒化物層３２を貫通して延び、金属基板５４に接続される。金属基板５４の底部には、ヒート・シンク・コンタクト１８が接続される。ヒート・シンク・コンタクト１８は、ＨＴＣＥＩ膜１４を介して基板５２に接続される。
【００２６】
電気抵抗器１１の動作中に、熱は、熱経路３１に沿ってヒート・シンク・コンタクト４０に流れ込み、次いで、熱経路３３に沿って金属コンタクト４２に入る。その後、熱は、金属コンタクト４２を通って流れ、熱経路３５に沿って第１の熱導体４４に入ることがある。熱は、熱経路３７に沿って第１の熱導体４４を貫通して流れ、金属基板５４に入る。次に、熱は、熱経路５５に沿って金属基板５４を貫通して流れ、ヒート・シンク・コンタクト１８に入ることがある。次いで、熱は、熱経路４１に沿ってヒート・シンク・コンタクト１８を貫通して流れ、ＨＴＣＥＩ膜１４を介して基板５２に入る。
【００２７】
さらに、熱は、電気抵抗器１１から、高熱伝導率の絶縁体３０および窒化物層３２を貫通して流れ、この構造の両端に熱経路５９および熱経路８９で全体的に示す熱流路に沿って金属基板５４に入ることがある。金属基板５４内で、熱は、それぞれ熱経路５７および８７に沿って、金属基板５４の各端部に向かって流れ、熱経路４１および８１に沿ってヒート・シンク・コンタクト１８を貫通して流れる。次いで、熱は、ＨＴＣＥＩ膜１４を介して基板５２に流れ込む。
【００２８】
図５を参照すると、本発明による抵抗器およびヒート・シンク構造５００の上面図が示されている。ヒート・シンク構造５００を備えた抵抗器は、電気抵抗器１１を含む。電気抵抗器１１の各端部の金属配線３８は、電気コンタクト３６を介して電気抵抗器１１と電気的に連通する。金属配線３８及び金属コンタクト３６は、電気抵抗器１１との電気的な入出力を行う。
【００２９】
電気抵抗器１１の一端には、金属コンタクト６３がある。金属コンタクト６３は、ヒート・シンク・コンタクト６１を介して電気抵抗器１１と熱的に連通する。さらに、金属コンタクト６３は、金属コンタクト６３の下に配置された熱導体（熱経路）６５を介してヒート・シンクと熱的に連通する。
【００３０】
動作時には、電気配線３８は、電気コンタクト３６を介して電気抵抗器１１に流入し、かつそれから流出する電流の経路を提供する。金属コンタクト６３は、ヒート・シンク・コンタクト６１および熱導体６５とともに、電気抵抗器１１の一端で熱経路の一部を形成し、それによって、電気抵抗器１１からヒート・シンクに熱が流れる。
【００３１】
図６を参照すると、本発明によるヒート・シンク６００を備えた抵抗器の実施形態が示されている。ヒート・シンク６００を備えた抵抗器は、優れた高周波応答特性を有すると同時に、電気抵抗器の各端部における熱伝導経路のために、依然として良好な熱伝導を維持することに留意されたい。
【００３２】
図６のヒート・シンク６００を備えた抵抗器は、窒化膜などの絶縁膜１５で覆われた電気抵抗器１１を含む。絶縁膜１５は、高熱伝導率の絶縁体５６によって覆われる。電気抵抗器１１は、窒化膜などの窒化物層３２の上に配置される高熱伝導率の絶縁体３０上に配置される。窒化物層３２は、各端部で、第２の熱導体４６およびＩＬＤ層４９によって支持される。ＩＬＤ層４９は、基板５２の上に配置される。
【００３３】
高伝導率の絶縁体５６の上には、ＩＬＤ層４７がある。電気抵抗器１１との電気的な接触は、電気コンタクト３６および５８によってなされる。電気コンタクト３６および５８は、ＩＬＤ層４７、高伝導率の絶縁体５６、および絶縁膜１５を貫通し、それによって電気抵抗器１１と電気的な接触が行われる。電気コンタクト３６および５８は、それぞれ金属配線３８および６０にも接続される（例えば、他の実施形態に類似の能動的な抵抗器コンタクト）。したがって、電気コンタクト３６および５８は、電気抵抗器１１との電気的な入出力を行う。
【００３４】
電気抵抗器１１の各端部には、金属コンタクト４２および６４にそれぞれ接続されるヒート・シンク・コンタクト４０および６２が接触する。図６の左側に示す金属コンタクト４２は、第１の熱導体４４およびＨＴＣＥＩ膜１４を介してヒート・シンク基板５２に接続される。金属コンタクト６４も同様に、基板５２に接続される。
【００３５】
電流が電気抵抗器１１を通過すると、この電流によって発生した熱が、様々な熱経路を通って周囲の基板を通過し、基板に入る。例えば、熱は、電気抵抗器１１の端部から熱経路３１に沿ってヒート・シンク・コンタクト４０に流れ込むことがある。次いで、この熱は、熱経路３３に沿ってヒート・シンク・コンタクト４０を貫通して金属コンタクト４２に流れ込み、そこで、熱経路３５に沿って第１の熱導体４４に入る。第１の熱導体４４では、熱は、熱経路３７をたどり、金属コンタクト２０に入る。この熱は、金属コンタクト２０の熱経路３９を通過し、ヒート・シンク・コンタクト１８の熱経路４１を通ってＨＴＣＥＩ膜１４を通過し、基板５２に入る。（以下で論じる）類似の熱流プロセスが、熱経路６９、７１、７３、７５、７９、および８１で表す電気抵抗器１１の反対側の端部で生じる。
【００３６】
さらに、電気抵抗器１１の端部からの熱は、熱経路４３に沿って、高熱伝導率の絶縁体３０を介して窒化物層３２に流れ込むことがある。次いで、この熱は、熱経路４５に沿った高熱伝導率の絶縁体３０および電気絶縁体（例えば、窒化物層）３２に沿って流れて金属コンタクト２０に入り、すでに説明した経路に沿って基板５２に至る。類似の熱流プロセスが、熱経路６７、７７、７９、および８１で表す電気抵抗器１１の反対側の端部で生じる。
【００３７】
熱は、電気抵抗器１１から高熱伝導率の絶縁体５６に流れ込み、熱経路８３に沿って長手方向に、ヒート・シンク・コンタクト６２に向かって流れることもある。ヒート・シンク・コンタクト６２に入ると、熱は、熱経路７１に沿って金属コンタクト６４に流れ込むことがある。次いで、この熱は、熱経路７３に沿って金属コンタクト６４を貫通して流れ、熱経路７５に沿って熱導体６６を貫通して流れることがある。熱は、金属コンタクト２０に入り、それを熱経路７９に沿って通過し、ヒート・シンク・コンタクト１８に入ることがある。
【００３８】
さらに、熱は、電気抵抗器１１から、熱経路６７に沿って、高熱伝導率の絶縁体３０および窒化物層３２に流れ込むことがある。熱は、高熱伝導率の絶縁体３０および熱経路７７に沿って、熱導体６６に向かって流れ、次いで、前に説明した熱経路をたどって基板５２に至ることがある。
【００３９】
図７を参照すると、本発明によるヒート・シンク７００を備えた抵抗器の実施形態が示されている。ヒート・シンク７００を備えた抵抗器は、図４および図６に示す構造のハイブリッド構造である。図６に示す特徴に加えて、図７のヒート・シンク７００を備えた抵抗器は、例えば、窒化物層３２と、基板５２の上に配置されたＩＬＤ層４９との間に位置決めされた金属基板５４を含む。ただし、図７の構造は、図６の第２の熱導体を含まない。これは、ここでは金属基板で表されている。
【００４０】
ヒート・シンク７００を備えた抵抗器は、熱導電経路の質量が金属基板５４によってもたらされた分だけ増加するために、優れた高電流特性を有することになる。ただし、実施形態では、ヒート・シンク７００の高周波応答は、金属基板５４の寄生容量その他の電気的な寄生作用のために悪くなることになる。図６を参照して論じたように、電流が電気抵抗器１１を通過すると、この電流によって発生した熱が、様々な熱経路を通って周囲の基板を通過し、基板に入る。
【００４１】
例えば、熱は、電気抵抗器１１から、熱経路８３（または５３）に沿って長手方向に、ヒート・シンク・コンタクト６２（または４０）に向かって高熱伝導率の絶縁体５６に流れ込むことがある。一例として熱経路８３を用いて、ヒート・シンク・コンタクト６２に入ると、熱は、熱経路７１に沿って金属コンタクト６４に流れ込むことがある。この熱は、熱経路７３に沿って金属コンタクト６４を貫通して流れ、熱経路７５に沿って熱導体６６を貫通して流れることがある。次いで、熱は、熱経路７９に沿って流れ、熱経路８１に沿ってヒート・シンク・コンタクト１８を通過することによって、金属基板５４内を通過することがある。その後、この熱は、薄い高熱伝導率の絶縁体１４を通過して基板５２に入る。
【００４２】
図６の熱経路に加えて、熱は、導電体１０から、熱経路８５に沿って、高熱伝導率の絶縁体３０および窒化物層３２を貫通し、金属基板５４に流れ込むことがある。次いで、熱は、熱経路５７または８７あるいはその両方に沿った金属基板５４の長さに沿って流れ、ヒート・シンク・コンタクト１８に入ることがあり、そこで、この熱は、熱経路４１または８１あるいはその両方に沿ってそれぞれ流れ、ＨＴＣＥＩ膜１４を介して基板５２に入る。類似の熱流プロセスが、電気抵抗器１１の反対側の端部で生じる。
【００４３】
図８を参照すると、実施形態６００および７００のものに類似のヒート・シンク構造８００を備えた抵抗器の実施形態の上面図が示されている。ヒート・シンク構造８００を備えた抵抗器は、金属配線３８を有する電気抵抗器１１を含む。金属配線３８は、電気抵抗器１１の電気入出力のところに配置された電気コンタクト３６によって電気抵抗器１１に接続される。電気抵抗器１１の各端部のところには、金属コンタクト６３および６４も含まれる。金属コンタクト６３および６４は、それぞれヒート・シンク・コンタクト６１および６２を介して電気抵抗器１１に接続される。金属コンタクト６３および６４は、それぞれ熱導体（熱経路）６５および６６を介してヒート・シンクと熱的に連通する。
【００４４】
動作時には、電気配線３８及び電気コンタクト３６は、電気抵抗器１１の電流入出力部になる。ヒート・シンク・コンタクト６１および６２は、それらのそれぞれの金属コンタクト６３および６４に、電気抵抗器１１からの熱を伝える。次いで、熱は、金属コンタクト６３および６４から、それぞれ熱導体６５および６６を通ってヒート・シンクに流れる。
【００４５】
図９を参照すると、本発明による金属ガード・リングを有するヒート・シンク９００を備えた抵抗器の実施形態が示されている。ヒート・シンク９００を備えた抵抗器は、金属配線３８を有する電気抵抗器１１を含む。金属配線３８は、電気コンタクト３６を介して電気抵抗器１１に接続される。電気抵抗器１１の一端に、金属コンタクト６３がある。金属コンタクト６３は、ヒート・シンク・コンタクト６１を介して電気抵抗器１１に接続される。金属コンタクト６３は、熱導体６５を介して金属ガード・リング７０にも接続される。金属ガード・リング７０は、電気抵抗器１１の外周で金属容器を画定する金属のリングである。金属ガード・リング７０は、熱導体（熱経路）７４を介してヒート・シンクに熱的に接続される。ＩＬＤ７２は、電気抵抗器１１と金属ガード・リング７０の間の領域内に配置し得る。
【００４６】
動作時には、電気コンタクト３６および金属配線３８は、電気抵抗器１１との電気的な入出力を行う。電流の流れにより抵抗器内で発生した熱は、電気抵抗器１１から出て、ヒート・シンク・コンタクト６１、金属コンタクト６３、および熱導体６５を介してガード・リング７０に至る。次いで、熱は、ガード・リング７０から熱導体７４を通ってヒート・シンクに至る。
【００４７】
図１０を参照すると、狭いヒート・シンク１０００を備えた抵抗器の実施形態が示されている。狭いヒート・シンク１０００を備えた抵抗器は、電気抵抗器１１を含む。電気抵抗器１１の各端部は、コンタクト７６を介して電気抵抗器１１と電気的に連通する熱導体７４である。
【００４８】
さらに、電気抵抗器材料のスタブ８４は、電気抵抗器１１に接続され、ある長さの電気抵抗器材料７８は、スタブ８４に接続される。電気抵抗器材料７８は、熱導体８６を介して金属コンタクト８２に熱的に接続される。また、熱導体８６は、金属コンタクト８２を熱導体８０に、さらにヒート・シンクに接続する。
【００４９】
動作時には、電気コンタクト７４は、電気抵抗器１１との入出力を行う。流れる電流により電気抵抗器１１内で生成された熱は、スタブ８４によって電気抵抗器１１から離れる方向に伝わり、電気抵抗器材料７８に入る。熱導体８６および金属コンタクト８２は、電気抵抗器材料７８からの熱を、ヒート・シンク８０に伝える。
【００５０】
実施形態の例に関して本発明を説明してきたが、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内で改変形態によって本発明を実施し得ることが当業者には理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明によるヒート・シンクに接続された抵抗器の実施形態の断面図である。
【図２】本発明によるヒート・シンクに接続された抵抗器の実施形態の断面図である。
【図３】本発明によるヒート・シンクに接続された抵抗器の実施形態の断面図である。
【図４】本発明によるヒート・シンクに接続された抵抗器の実施形態の断面図である。
【図５】本発明によるヒート・シンクに接続された抵抗器の実施形態の上面図である。
【図６】本発明によるヒート・シンクに接続された抵抗器の実施形態の断面図である。
【図７】本発明によるヒート・シンクに接続された抵抗器の実施形態の断面図である。
【図８】本発明によるヒート・シンクに接続された抵抗器の実施形態の上面図である。
【図９】本発明によるヒート・シンクに接続された抵抗器の実施形態の上面図である。
【図１０】本発明によるヒート・シンクに接続された抵抗器の実施形態の上面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  伝導性基板
１１  電気抵抗器
１２  トレンチ絶縁体
１４  高熱伝導率の電気絶縁体の膜または層、ＨＴＣＥＩ膜
１５  絶縁膜
１６  高伝導率の絶縁体
１７  電気絶縁体
１８  ヒート・シンク・コンタクト
１９  熱経路
２０  金属コンタクト
２１  熱経路
２３  熱経路
２４  高熱伝導率の絶縁体
２５  熱経路
２６  電気コンタクト
２８  配線（ワイヤ）
３０  高熱伝導率の絶縁体
３１  熱経路
３２  窒化物層
３３  熱経路
３４  高熱伝導率の絶縁体
３５  熱経路
３６  電気コンタクト
３７  熱経路
３８  金属配線
３９  熱経路
４０  ヒート・シンク・コンタクト
４１  熱経路
４２  金属コンタクト
４３  熱経路
４４  第１の熱導体
４５  熱経路
４６  第２の熱導体、第３の熱導体
４７  層間誘電体、ＩＬＤ
４９  ＩＬＤ層
５１  熱経路
５２  基板
５３  熱経路
５４  金属基板
５５  熱経路
５６  高熱伝導率の絶縁体
５７  熱経路
５８  電気コンタクト
５９  熱経路
６０  金属配線
６１  ヒート・シンク・コンタクト
６２  ヒート・シンク・コンタクト
６３  金属コンタクト
６４  金属コンタクト
６５  熱導体（熱経路）
６６  熱導体（熱経路）
６７  熱経路
６９  熱経路
７０  金属ガード・リング
７１  熱経路
７２  ＩＬＤ
７３  熱経路
７４  熱導体
７５  熱経路
７６  コンタクト
７７  熱経路
７８  電気抵抗器材料
７９  熱経路
８０  熱導体
８１  熱経路
８２  金属コンタクト
８３  熱経路
８４  スタブ
８５  熱経路
８６  熱導体
８７  熱経路
８９  熱経路
１００  ヒート・シンク
２００  抵抗器構造
３００  ヒート・シンク構造
４００  ヒート・シンク構造
５００  ヒート・シンク構造
６００  ヒート・シンク構造
７００  ヒート・シンク構造
８００  ヒート・シンク構造
９００  ヒート・シンク構造
１０００  ヒート・シンク構造
【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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