(57)【要約】  一実施形態では、電荷蓄積デバイスは、セパレータ（１３０）により互いから分離された第１の導電構造（１１０）と第２の導電構造（１２０）とを備える。第１の導電構造及び前記第２の導電構造のうち少なくとも一方は、複数のチャネルを含む多孔質構造（１１１、１２１）を有する。複数のチャネルのそれぞれが、多孔質構造の表面（１１５、１２５）に開口部（１１２、１２２）を有する。別の実施形態では、電荷蓄積デバイスは、複数の離散ナノ構造（６１０）と、複数の離散ナノ構造のうち少なくとも幾つかと物理的に接触している電解質（６５０）とを備える。電解質と複数の離散ナノ構造との間に、誘電率が少なくとも３．９である材料（６１５）をさらに設けてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的絶縁体により互いから分離された第１の導電構造と第２の導電構造とを備え、
前記第１の導電構造及び前記第２の導電構造のうち少なくとも一方は、複数のチャネルを含む多孔質構造を有し、
前記複数のチャネルのそれぞれが、前記多孔質構造の表面に開口部を有する、電荷蓄積デバイス。
【請求項２】
前記複数のチャネルのそれぞれの最小寸法は２ナノメートル以上である、請求項１に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項３】
前記複数のチャネルのそれぞれの最小寸法は、１マイクロメートル以下である、請求項１に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項４】
前記多孔質構造は、シリコン、ゲルマニウム、シリコン−カーバイド、シリコン−ゲルマニウム、アルミニウム、タングステン、及び銅からなる群から選択された材料からなる、請求項１に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項５】
前記多孔質構造の少なくとも一部の上に、及び、前記複数のチャネルの少なくとも幾つかの中に、導電性被膜をさらに備える、請求項１に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項６】
前記多孔質構造はドーパントを含む、請求項１に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項７】
前記電気的絶縁体は誘電材料を含む、請求項１に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項８】
前記多孔質構造と物理的に接触している電解質をさらに備え、
前記電気的絶縁体は、前記電解質の存在によって生成される二重層である、請求項１に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項９】
前記電解質は有機電解質である、請求項８に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項１０】
前記電解質と前記多孔質構造との間に、誘電率が少なくとも３．９である材料をさらに備える、請求項８に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項１１】
前記多孔質構造の前記複数のチャネルの少なくとも幾つかの中に設けられた複数のナノ構造をさらに備える、請求項１に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項１２】
前記複数のナノ構造のうち少なくとも幾つかの少なくとも一部の上に設けられた導電被膜をさらに備える、請求項１１に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項１３】
前記多孔質構造と物理的に接触している電解質をさらに備える、請求項１１に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項１４】
前記複数のナノ構造のうち少なくとも幾つかは、前記複数のナノ構造と前記電解質との間の電気化学的反応を防止する材料で被膜されている、請求項１３に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項１５】
前記材料は、水銀、ガリウム、及び、ガリウム−インジウム−錫のいずれかであり、
前記材料は、前記複数のナノ構造の表面上に単分子層を形成する、請求項１４に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項１６】
前記複数のナノ構造のうち少なくとも幾つかはドーパントを含む、請求項１１に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項１７】
複数の離散ナノ構造と、
前記複数の離散ナノ構造のうち少なくとも幾つかと物理的に接触している電解質と
を備える、電荷蓄積デバイス。
【請求項１８】
前記電解質と前記複数の離散ナノ構造との間に、誘電率が少なくとも３．９である材料をさらに備える、請求項１７に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項１９】
前記複数の離散ナノ構造のうち少なくとも幾つかは、前記複数の離散ナノ構造と前記電解質との間の電気化学的反応を防止する材料で被膜されている、請求項１７に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項２０】
前記材料は水銀であり、
前記水銀は、前記複数の離散ナノ構造の表面上に単分子層を形成する、請求項１９に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項２１】
前記電解質は有機電解質である、請求項１７に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項２２】
前記複数の離散ナノ構造は、複数のナノ粒子である、請求項１７に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項２３】
前記複数の離散ナノ構造は、複数のナノワイヤである、請求項１７に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項２４】
前記複数のナノワイヤは、少なくとも一部シリコンで形成されている、請求項２３に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項２５】
前記複数の離散ナノ構造は、複数のカーボンナノチューブである、請求項１７に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項２６】
前記複数の離散ナノ構造からなる第１のサブセットは、前記電荷蓄積デバイスの第１の電極を形成する、請求項１７に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項２７】
前記複数の離散ナノ構造からなる第２のサブセットは、前記電荷蓄積デバイスの第２の電極を形成して、
前記電荷蓄積デバイスはさらに、前記第１の電極と前記第２の電極との間にセパレータを備える、請求項２６に記載の電荷蓄積デバイス。
【請求項２８】
電荷蓄積デバイスの導電構造を形成する方法であって、
溶剤に複数のナノ構造を含ませた溶液を準備する段階と、
前記溶液を基板に塗布する段階と、
前記溶液と前記基板とをアニーリングして、前記導電構造を形成する段階と
を備える方法。
【請求項２９】
前記溶剤はフォトレジスト材料である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記フォトレジスト材料を塗布する段階は、
前記フォトレジスト材料を前記基板にスピニングさせる段階を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記フォトレジスト材料をスピニングさせる段階によって、少なくとも幾つかが少なくとも５００マイクロメートルの長さを持つ複数の繊維が生成される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記複数のナノ構造は、複数のナノ粒子である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記複数のナノ構造は、複数のカーボンナノチューブである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
前記複数のナノ構造のうち少なくとも幾つかの上に誘電材料を形成する段階をさらに備える、請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
電荷蓄積デバイスを製造する方法であって、
第１部と第２部とを有する導電構造を提供する段階と、
前記第１部と前記第２部との間に、イオン電荷が通過可能なセパレータを配置する段階と、
電解液を前記導電構造に物理的に接触させる段階と
を備える方法。
【請求項３６】
前記第１部と前記第２部との間をエッチングしてトレンチを形成する段階をさらに備え、
前記第１部と前記第２部との間に前記セパレータを配置する段階は、
前記セパレータを前記トレンチ内に配置する段階を有する請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記導電構造を提供する段階は、
溶剤に複数のナノ構造を含ませた溶液を準備する段階と、
前記溶液を基板に塗布する段階と、
前記溶液と前記基板とをアニーリングして、前記導電構造を形成する段階と
を有する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
移動型電子デバイスであって、
マイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサに関連付けられた電荷蓄積デバイスと
を備え、
前記電荷蓄積デバイスは、
電気的絶縁体により互いから分離された第１の導電構造と第２の導電構造とを備え、
前記第１の導電構造及び前記第２の導電構造のうち少なくとも一方は、複数のチャネルを含む多孔質構造を有する、移動型電子デバイス。
【請求項３９】
前記電荷蓄積デバイスは、複数の電荷蓄積デバイスのうち１つであり、
前記移動型電子デバイスは、さらに、前記電荷蓄積デバイスに関連付けられたスイッチング回路網を備える、請求項３８に記載の移動型電子デバイス。
【請求項４０】
前記電荷蓄積デバイスに関連付けられたセンサネットワークをさらに備える、請求項３９に記載の移動型電子デバイス。
【請求項４１】
前記センサネットワークと前記電荷蓄積デバイスとに関連付けられた電圧制御ユニットをさらに備える、請求項４０に記載の移動型電子デバイス。
【請求項４２】
前記電荷蓄積デバイスに関連付けられた温度センサをさらに備える、請求項４１に記載の移動型電子デバイス。
【請求項４３】
移動型電子デバイスであって、
マイクロプロセッサと、
電荷蓄積デバイスと
を備え、
前記電荷蓄積デバイスは、
複数のナノ構造と、
前記複数のナノ構造のうち少なくとも幾つかに物理的に接触している電解質と
を有する移動型電子デバイス。
【請求項４４】
前記電荷蓄積デバイスは、複数の電荷蓄積デバイスのうちの１つであり、
前記移動型電子デバイスはさらに、前記複数の電荷蓄積デバイスと関連付けられているスイッチング回路網を備える、請求項４３に記載の移動型電子デバイス。
【請求項４５】
前記スイッチング回路網は、前記電荷蓄積デバイスの電圧の減衰を補償するように前記複数の電荷蓄積デバイスを設定する、請求項４４に記載の移動型電子デバイス。
【請求項４６】
前記複数の電荷蓄積デバイスと関連付けられているセンサネットワークをさらに備える、請求項４４に記載の移動型電子デバイス。
【請求項４７】
前記センサネットワークと前記複数の電荷蓄積デバイスとに関連付けられた電圧制御ユニットをさらに備える、請求項４６に記載の移動型電子デバイス。
【請求項４８】
前記複数の電荷蓄積デバイスに関連付けられた温度センサをさらに備える、請求項４４に記載の移動型電子デバイス。
【請求項４９】
マイクロ電子デバイスであって、
基板と、
前記基板の上のマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサに関連付けられた電荷蓄積デバイスと
を備え、
前記電荷蓄積デバイスは、
電気的絶縁体により互いから分離された第１の導電構造と第２の導電構造とを有し、
前記第１の導電構造及び前記第２の導電構造のうち少なくとも一方は、複数のチャネルを含む多孔質構造を有する、マイクロ電子デバイス。
【請求項５０】
前記電荷蓄積デバイスは前記基板の上に設けられている、請求項４９に記載のマイクロ電子デバイス。
【請求項５１】
前記電荷蓄積デバイスは前記マイクロプロセッサの上に設けられている、請求項４９に記載のマイクロ電子デバイス。
【請求項５２】
マイクロ電子デバイスであって、
基板と、
前記基板の上のマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサに関連付けられた電荷蓄積デバイスと
を備え、
前記電荷蓄積デバイスは、複数のナノ構造と、前記複数のナノ構造のうち少なくとも幾つかと物理的に接触している電解質とを有する、マイクロ電子デバイス。
【請求項５３】
前記電荷蓄積デバイスは前記基板の上に設けられている、請求項５２に記載のマイクロ電子デバイス。
【請求項５４】
前記電荷蓄積デバイスは前記マイクロプロセッサの上に設けられている、請求項５２に記載のマイクロ電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の開示されている実施形態は、概して、電荷蓄積デバイスに係り、より詳しくは、電気二重層コンデンサを含むコンデンサに係る。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスには、バッテリ及びコンデンサを含む電荷蓄積デバイスが多用されている。特にコンデンサは、電子回路及び送電の類から、電圧調節及びバッテリの交換に至るまで幅広く利用されている。コンデンサ技術の発展段階で複数の種類が登場した。例えば、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）は、ウルトラキャパシタとも称されるが（他の名称も存在する）、エネルギー蓄積能力及び電力密度に優れ、小型で軽量といった有為な特徴があり、数種類の用途における利用が見込まれている。
【０００３】
以下に開示する実施形態は、以下の詳細な説明を、添付図面とともに読むことで理解が深まる。図面について以下に簡単に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本発明の実施形態における電荷蓄積デバイスの断面図である。
【図２】本発明の実施形態における電荷蓄積デバイスの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における、多孔質シリコンの断片の断面走査電子顕微鏡写真である。
【図４】本発明の一実施形態における、電荷蓄積デバイスのチャネル内の電気二重層の断面図である。
【図５】本発明の実施形態における様々な層及び構造を示す電荷蓄積デバイス内のチャネルの断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態における電荷蓄積デバイスの断面図である。
【図７】本発明の一実施形態における電荷蓄積デバイスの導電構造を形成する方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態における、比較的厚みのある導電構造の透視図である。
【図９】本発明の一実施形態における、電荷蓄積デバイスを製造する方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態における、移動型電子デバイスを表すブロック図である。
【図１１】本発明の一実施形態におけるマイクロ電子デバイスを表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
図示の都合上、図面は、概略図であり、公知の特徴部及び技術の記述及び詳細は省くことで、本発明について記載される実施形態の説明を不当に曖昧にしないようにしている。加えて、図面の部材は、必ずしも実際の縮尺に則った描かれ方はしていない。例えば、図面における一部の部材の大きさを他の部材の大きさより強調して描くことで、本発明の実施形態の理解を促している場合がある。また、異なる図面間で同じ参照番号は、同じ部材を示しており、同様の参照番号は、必ずしもではないが、同様の部材を示している場合がある。
【０００６】
明細書及び請求項において「第１」「第２」「第３」「第４」といった序数詞が利用されている場合には、同様の部材を区別するものであり、必ずしも特定の連続した順序または時間的順序を示しているわけではない。これらの用語は、状況に応じて入れ替え可能であり、ここで記載する本発明の実施形態では、例えばここで記載されていない順序で処理を行うこともできる。同様に、本明細書で、方法が一連の段階を含むとして記載されている場合であっても、これら段階について示されている順序が、必ずしもこれら段階を実行可能な唯一の順序であるとは限らず、記載される段階の幾つかを省いたり、及び／または、ここでは記載しない他の段階を方法に追加したりすることも可能である場合がある。さらに、「備える」「含む」「有する」及びこれらに類似する用語は、非排他的な含有関係を表しており、一連の部材を含むプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもこれら部材に限定はされず、これらプロセス、方法、物品、または装置に明示的に含まれてはいない、または潜在的に含まれている他の部材を含んでも良い場合がある。
【０００７】
明細書及び請求項において「左」「右」「前」「後」「上」「下」「上方」「下方」といった用語が利用されている場合には、説明を目的としたものであり、必ずしも永久的な相対位置を示しているものとして理解されるべきではない。これら用語は、状況に応じて入れ替え可能であり、ここで記載する本発明の実施形態では、例えばここで記載されていない配向で処理を行うこともできる。ここで利用される「連結」という用語は、電気的または非電気的な直接接続または間接接続として定義される。ここで対象物同士が「隣接」している、等の記載は、文脈に応じて、互いに物理的に接している場合もあれば、互いに近接している場合もあれば、互いと同じ地理的領域またはエリアにある場合もある。「一実施形態」という記載は、必ずしも同じ実施形態のことを表しているわけではない。
【０００８】
本発明の一実施形態では、電荷蓄積デバイスは、電気的絶縁体により互いから分離された第１の導電構造と第２の導電構造とを備え、第１の導電構造及び第２の導電構造のうち少なくとも一方は、複数のチャネルを含む多孔質構造を有し、前記複数のチャネルのそれぞれが、多孔質構造の表面に開口部を有する。
【０００９】
エネルギーを蓄積するマイクロエレクトロニクスでは、ウルトラキャパシタまたは類似した表面積の多い電荷蓄積デバイスを利用することで、電気回路での電気バイパスを可能としたり、配電回路の一部として利用したり、メモリ格納素子として利用したり、他の機能のホストとして利用したりすることができる。ウルトラキャパシタがバッテリに勝る利点には、ウルトラキャパシタがエネルギー蓄積のために化学反応を利用しないので放充電が迅速にでき、高速放充電を行っても寿命が短くならない、ということがある。加えて、ウルトラキャパシタはバッテリよりも温度による影響を受けにくい。
【００１０】
ウルトラキャパシタは将来、バッテリよりも大きなエネルギー密度を達成することが見込まれている（キログラム（ｋｇ）あたりのエネルギーにおいてもリットルあたりのエネルギーにおいても）。故に、ウルトラキャパシタをバッテリと組み合わせることで、高電力バーストからバッテリを保護することができ、ひいてはバッテリの寿命を延ばすことができる。さらに、ウルトラキャパシタが高電力需要に応えることができるようになれば、バッテリ内の電極をより薄くすることができるようになる。あるいは、ウルトラキャパシタをバッテリの代替物として考えることもできるだろう。本発明の実施形態は、高誘電率の材料で被覆されたナノ材料で電極の表面積を大きくすることにより、ウルトラキャパシタのエネルギー密度を数オーダ分拡大することができるが、このことは後で詳述する。
【００１１】
図１及び図２は、本発明の実施形態における電荷蓄積デバイスの断面図である。図１及び図２に示すように、電荷蓄積デバイス１００は、電気的絶縁体により互いから分離された導電構造１１０と導電構造１２０とを備える。この電気的絶縁体は、後述するように様々な形態のうちの１つであってよい。導電構造１１０及び１２０のうち少なくとも一方は、複数のチャネルを含む多孔質構造を有し、複数のチャネルのそれぞれが、多孔質構造の表面に開口部を有する。図示されている実施形態では、導電構造１１０及び導電構造１２０の両方が、このような多孔質構造を有している。つまり導電構造１１０が、対応する多孔質構造の表面１１５に開口部１１２を持つチャネル１１１を有し、導電構造１２０が、対応する多孔質構造の表面１２５に開口部１１２を持つチャネル１２１を有している。導電構造１１０及び１２０のうち一方のみが複数のチャネルを持つ多孔質構造を有する実施形態では、他方の導電構造を、例えば、金属電極またはポリシリコン構造とすることができる。
【００１２】
電荷蓄積デバイス１００は様々な構成にすることができる。例えば図１の実施形態では、電荷蓄積デバイス１００は、セパレータ１３０を挟んで向かい合わせに結合されている２つの別個の多孔質構造（導電構造１１０及び導電構造１２０）を含んでいる。別の例である図２の実施形態では、電荷蓄積デバイス１００は、第１部（導電構造１１０）が第２部（導電構造１２０）からセパレータ１３０を含むトレンチ２３１によって分離されている、単一平面多孔質構造（single planar porous structure）を有している。これら導電構造のうち１つは正極にあり、他方が負極にある。セパレータ１３０は、イオンの移動はできるが、電解質のような流体の移動はできない。
【００１３】
図２には、導電構造１１０と導電構造１２０とを接続する小さな材料ブリッジが示されている。アドレスされないままだと、このブリッジが２つの導電構造の間の電気的短絡となる場合がある。これには幾つかの解決法がある。例えばこのブリッジを研磨によって取り除く、という方法がある。他の方法としては、下にある、非常の良好な導電体とはいえない軽いドーピングを行われた基板にまでトレンチを延長しつつ、強いドーピングを行った上部層またはウェハの領域に導電構造を形成する、というものもある。また他の方法としては、シリコンオンインシュレータ構造を利用するというものもある。
【００１４】
一例としては、導電構造１１０及び１２０の多孔質構造は、ウェットエッチングで作成することができる。ウェットエッチングは、導電構造の表面に利用される液状エッチャントによって、水が岩を侵食してチャネルを作るのとある程度似た方法で、導電構造の部分を取り去る。各チャネルが、導電構造の表面に開口部を有しているのはこのためであり、ウェットエッチング法では、多孔質構造内に完全に封じられたキャビティ（fully-enclosed cavities：表面に開口部がなく、岩内に気泡が閉じ込められたようなキャビティのこと）を作成することができない。これは、幾つかの実施形態で見られるような、これら開口部が他の材料で被覆できない、という意味でも、他の材料があることで、または他の材料を加えることで、閉じられる、という意味でもなく、本発明の少なくとも一実施形態では、被覆されていようといまいと、表面の開口部が、各多孔質構造の各チャネルの特徴部である、ということを意味するものである。（開口部が被覆されてよい一実施形態とは、回路または他の配線部の位置として、エピタキシャルシリコン層をチャネルの上部に成長させるような実施形態が挙げられる）。本発明の実施形態における多孔質構造は、非常に精巧で、均一な細孔径に制御して製造することができる点で、活性炭と対照的である。これにより、高速充電が可能となり（細孔径をイオンの径に合うよう最適化することができる）、さらには、キャパシタンスも上がる（誤動作する領域がない、ということである）。これによりさらには、電圧の変動幅も狭くなる（narrow distribution of voltage fluctuation）。
【００１５】
この記載に関連して、多孔質炭素は上述した方法とは異なる方法、且つ、異なる構造で形成され、表面に開口部がない完全に封じられたキャビティを特徴としている。この結果、多孔質炭素は、本発明の少なくとも一部の実施形態には適さない、または、少なくとも望ましくはないが、ただし、他の実施形態のなかには、完全に封じられたキャビティを含んでもよいものもある（例えば、後述する厚みのある導電構造では、含んでも良い）。さらに、図１及び図２の多孔質構造の図示は、チャネル１１１及び１２１全てが垂直方向にしか延びていない、という点だけをとってみても、かなり理想化された例にすぎない点に留意されたい。実際には、チャネルは、例えば図３に示す多孔質構造のように、様々な方向に分岐した複数のチャネル同士が絡まりあい、無秩序なパターンを形成しているものである。
【００１６】
図３は、本発明の一実施形態における、多孔質シリコン３００の断片の断面走査電子顕微鏡写真である。図示されているように、多孔質シリコン３００は、複数のチャネル３１１を含み、垂直方向に延びているように見えるものもあるし、略円形の孔にみえるものもある。後者のグループは、目に見える部分が水平方向を向いているチャネルである。ここでチャネル３１１は、長手方向沿いにねじれて回転しており、１つのチャネルが垂直方向及び水平方向の部分を両方持つとともに、完全に垂直方向でも完全に水平方向でもなく、その中間の部分も持っている、という点を理解されたい。
【００１７】
適正なエッチャントを利用すると、殆どどの導電材料からであっても、記載した特質を有する多孔質構造を形成することができる。一例としては、多孔質シリコン構造は、フッ化水素酸とエタノールとの混合液でシリコン基板をエッチングすることで形成することができる。より一般的には、多孔質シリコン及び他の多孔質構造は、陽極酸化及びステインエッチングにより形成することができる。
【００１８】
既に言及した多孔質シリコン以外に、本発明の実施形態における電荷蓄積デバイスに特に適した材料としては、多孔質ゲルマニウム及び多孔質錫が例示される。多孔質シリコンの利用に伴う利点には、既存のシリコン技術との相性がよい、ということがある。多孔質ゲルマニウムも、既存の技術を利用可能であるという多孔質シリコンと類似した利点があるのに加え、シリコンと比較すると、自然酸化物（酸化ゲルマニウム）が水溶性であり除去が簡単であるという更なる利点もある。シリコンの表面に形成される自然酸化物は、電荷を捕捉する傾向があるので、特にシリコンの多孔率が約２０パーセントを上回ると、望ましくない。多孔質ゲルマニウムもまた、シリコン技術との相性が非常に良い。多孔質錫を利用する際に考えられる利点としては、バンドギャップがゼロの材料であることから、他の導電性及び半導体材料との間の導電性が良好である、という点が挙げられる。さらには、シリコンカーバイド、シリコン−ゲルマニウム合金をはじめとする合金、銅、アルミニウム、ニッケル、カルシウム、タングステン、モリブデン、及びマンガンといった金属を含む他の材料も多孔質構造に利用することができる。例えばシリコン−ゲルマニウム合金であれば、純ゲルマニウムの構造よりも体積の差がずっと少なくなるという利点がある。
【００１９】
本発明の実施形態では、非常に幅の狭いチャネルを利用することができる。一部の実施形態では（後述する）、電解質をチャネルに組み込む。電解質の分子は、２ナノメートル（ｎｍ）のオーダでありうる。従って少なくとも１つの実施形態では、チャネルそれぞれの最小寸法を２ｎｍ未満として、チャネルの全長にわたり電解質が自由に流動できるようにする。
【００２０】
同じまたは別の実施形態では、チャネルそれぞれの最小寸法を１マイクロメートル（μｍ）以下とする。チャネルの最小寸法の上限は、特定の実施形態で、多孔質構造の表面積を最大化するために設定されてよい。より小さい（例えば狭い）チャネルを用いると、一定の寸法の導電構造内に、個々の幅の狭いチャネルをより多くつくることができ、各導電構造の表面積全体を大きくすることができるようになる。キャパシタンスは表面積に比例するので、上述した方法のサイズに収められるチャネルを利用すると、キャパシタンスの向上したコンデンサを形成することが想定され、好適である。チャネルの他の寸法（例えば長さ）も、表面積を大きくするために（またはその他の目的のために）操作することができる。つまり、長いチャネルは短いチャネルより好適であるとおもわれるが、上述した最小寸法ほど重要ではない場合が多いと思われる。他の実施形態では、チャネルの最小寸法は、１μｍより大きくすることができる。例えば、１０μｍ以上にまで大きくすることができる。こうすると表面積は低減するが、このように大きなチャネルでは、更なる構造の成長または形成を促すための内部空間が大きくなるので、好適な場合もあると思われる。この種類の実施形態も少なくとも１つ後述する。
【００２１】
電荷蓄積デバイス１００はさらに、導電被膜１４０を、多孔質構造の少なくとも一部上に、及び、チャネル１１１及び／またはチャネル１２１の少なくとも幾つかの中に含む。このような導電被膜は、特に多孔質構造の多孔率が約２０パーセントを越えるような箇所において、多孔質構造の導電性を維持、向上させるために必要となる場合がある。この導電被膜１４０の一例が、シリサイドである。導電被膜１４０の別の例には、アルミニウム、銅、及びタングステン等の金属被膜が含まれ、また別の例としては、窒化タングステン、窒化チタン、及び窒化タンタル等の他の導電体も含まれる。上述した材料はいずれも既存のＣＭＯＳ技術での利用が可能である。ニッケル及びカルシウムといった他の金属も導電被膜１４０として利用することができる。これらの材料は、電気めっき、化学気相成長（ＣＶＤ）、及び／または原子層堆積等の方法によって成膜（apply）することができる。タングステンのＣＶＤプロセスは、タングステンが単分子層（monolayer）を数層形成した後に成長を止める、という意味で自己限定的なプロセスである点には留意されたい。この結果生じる薄い導電被膜は、チャネルを封止するほど厚くは決してならず、ＣＶＤガスをチャネルの奥深くにまで到達させないことから、電荷蓄積デバイス１００の実施形態にとっては正に望まれているものである。多孔質構造は、所望の場合には、構造の導電性の向上が意図されたドーパント（例えば多孔質シリコンの場合にはホウ素、ヒ素、またはリン、多孔質ゲルマニウムの場合にはヒ素またはガリウム）でドーピングすることもできる。
【００２２】
一実施形態では、導電構造１２０から導電構造１１０を分離させる電気的絶縁体が、誘電体材料を含んでいる。例えば、他の電極のような金属またはポリシリコン構造とともに二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）で酸化した多孔質シリコン電極を使って、非常にキャパシタンスの高いコンデンサを形成することができる。多孔質シリコンの表面積が非常に大きいことが、そのコンデンサで潜在的に達成可能な高いキャパシタンスを実現するための主要な要因となる。
【００２３】
キャパシタンスは、電解質１５０を多孔質構造に物理的に接触させることで、さらに向上させたり、大幅に向上させたりすることもできる。電解質１５０（ここで記載する他の電解質も同様であるが）は、無作為に描いた円として図面に示されている。このように表現することで、電解質が自由イオンを含む物質（液体または固体）であるという思想を伝えようとしている。円を選んだのは、便宜上であって、円によって電解質の成分または性質（寸法、形状、イオンの数を含む）に対して限定を示唆しようという意図は全くない。本発明の実施形態において利用可能な、典型的な（唯一ではないが）種類の電解質は、イオン溶液である。
【００２４】
電解質１５０を利用する一実施形態では、導電構造１１０を導電構造１２０から分離する電気的絶縁体は、電解質の存在により生成される電気二重層であってよい。図４に概略示されているこの電気二重層は、上述した誘電体材料を補うものであってもよいし、上述した誘電体材料の代わりに利用することもできる。図４に示すように、電気二重層（ＥＤＬ）３３０は、１つのチャネル１１１内に形成されている。ＥＬＤ３３０は、２層のイオンからなり、１つの層が、チャネル１１１の側壁の電荷であり（図４では正として描かれているが、負であってもよい）、他の層が、電解質内の自由イオンにより形成されている。ＥＤＬ３３０は、表面を電気絶縁することで、コンデンサを機能させるために必要な電荷分離を行う。電解質のウルトラキャパシタにおける大きなキャパシタンス、ひいてはエネルギー蓄積ポテンシャルは、電解質のイオンと電極との小さな（約１ｎｍ）分離によって生じる。
【００２５】
電荷蓄積デバイス１００の放電時には、ＥＤＬが消散する点に留意されたい。これは、状況によっては（ＥＤＬを誘電体層の代わりに利用している場合）、導電構造１１０及び１２０が、ある期間の間、電気絶縁体によって互いに分離されないことがある（少なくともＥＤＬを電気絶縁体として利用している場合）、ということを意味している。本明細書における「電気的絶縁体により互いから分離された第１の導電構造と第２の導電構造」という言い回しは、上述したように、特に電荷蓄積デバイスに充電するときに電気絶縁体が存在している場合に成り立つ。
【００２６】
一部の実施形態では、電解質１５０は、有機電解質である。一例では、電解質は、アセトニトリルにテトラエチルアンモニウム、テトラフルオロボラートが含まれる溶液または固溶体であってよい。他の例としては、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム、または弱有機酸等がある。（非有機的な）水を電解質に利用することもできるが、この場合には、コンデンサが一定の温度を超えた場合にこの水が沸騰して気体を発生させて、コンデンサが爆発する可能性があるので、安全性のリスクを伴うことを理解されたい。
【００２７】
上述したように、高いエネルギー密度を持つことは、コンデンサとして望ましい特性である。しかし、典型的な電気二重層は、２または３ボルトといった比較的低い電圧にしか耐えることができないので、実際の達成可能なエネルギー密度は制限されたものとなる。達成可能なエネルギー密度を増加させるべく、本発明の実施形態では、比較的高い絶縁破壊電圧（breakdown voltage）を有する材料を組み込むことで、コンデンサ全体の絶縁破壊電圧を増加させている。絶縁破壊電圧が高い材料の例には、良好な電気絶縁体、または、水銀等の電気化学的に不活性な材料が含まれる。これら材料が誘電率も高い場合には（この場合には「高誘電材料」と称される）、キャパシタンスを上げ、リーク電流を低減させる、というさらなる有利な効果を生じさせることもできる。または、これらの目的を達成するために幾つかの層または材料を利用することもできる（つまり、絶縁破壊電圧が高い材料を１つの材料として組み込み、これに高誘電材料を組み合わせる、といったことである）。絶縁破壊電圧が高い材料を多孔質構造と有機電解質と組み合わせて設けられた電荷蓄積デバイスは、これらの材料を含まない電荷蓄積デバイスよりもずっと高いエネルギー密度を有する。
【００２８】
通常は、ＳｉＯ２の誘電率を上回る（つまり３．９を上回る）誘電率を有する材料が高誘電材料と考えられている。本発明の一部の実施形態では、ＳｉＯ２を誘電被膜として利用しているものもあり、ＳｉＯ２（及び３．９の誘電率を有する任意の他の材料とともに）を、ここでは「高誘電材料」の定義の範囲に明示的に含ませることにする。同時に、他の実施形態では、実質的に誘電率が高い材料を利用することもできる。高誘電材料の幾つかの例は、熱成長法、または湿式化学法により形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）、シリコン酸化窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、またはＡＬＤ、ＣＶＤ、ＢａＳｒＴｉＯ３が含まれ、これら全ては、略２０−５０のオーダの誘電率を有している。より外来の（more exotic）、さらに高い誘電率を持つ材料を利用することもできる（各材料の隣の括弧内にその値を付記する）。幾つかの例としては、（ＬａＳｒ）２ＮｉＯ４［１０５］、ＣａＴｉＯ３［１０，２８６］があり、関連する材料としては、ＣａＣｕ３Ｔｉ４Ｏ１２［１０，２８６］及びＢｉ３Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２［１０，２８６］が挙げられる。一部の実施形態では、電解質の誘電率（多くの場合２０程度である）より高い誘電率を有する高誘電材料を選択するほうが望ましい場合もある。
【００２９】
高誘電材料についての説明で触れたが、本発明の一部の実施形態では、電荷蓄積デバイス１００がさらに、少なくとも３．９の誘電率を有する材料を含む。図５は、本発明の一実施形態における電荷蓄積デバイス１００の１つのチャネル１１１の断面図である。この図５に示すように、電荷蓄積デバイス１００は、高誘電材料５１５を、電解質１５０と多孔質構造１１０との間に含んでいる。なお図面を不当に複雑にしない配慮から、ＥＤＬは図５に示していない。
【００３０】
上述したように、本発明の実施形態では、表面積を増やしたり、及び／または、導電構造間を隔てる距離を狭くしたりすることで、電荷蓄積デバイスのキャパシタンスを増加させており、前段の説明は、本発明の実施形態におけるこれらの効果を達成するための様々な技法を開示している。さらなる実施形態では、電荷蓄積デバイスのチャネルのうち少なくとも幾つかの内部にナノ構造を組み込むことで、コンデンサの表面積をさらに増加させる。ここで利用される「ナノ構造」という用語は、１ナノメートルから数十ナノメートルのオーダのうち少なくともいずれかの寸法を有する構造のことである。このようなナノ構造は、定形であっても不定形であってもよい。「ナノ粒子」とは、略球形のナノ構造のことである。「ナノワイヤ」とは、略円柱形（solid, roughly cylindrical）のナノ構造のことである。「ナノチューブ」とは、円柱に似ているがナノワイヤとは中空である点が異なる略円筒形のナノ構造である。炭素はナノチューブを構成できる独自の性質を示し、他の材料から作成されるナノ構造はナノワイヤを構成する。
【００３１】
前述の説明では、図５に示すように、チャネル１１１がナノ構造５３５を含んでいる。一例としては、ナノ粒子（おそらくはイソプロピルアルコール溶液）または任意の材料（例えばシリコン）からなるナノワイヤ、または、材料の組み合わせ（例えば、コアをシリコンまたはゲルマニウムとする、シリコンゲルマニウム）、カーボンナノチューブ、シリコンを被膜したカーボンナノチューブ等であってよい。少なくとも一部の実施形態では、チャネル１１１及び１２１、並びに多孔質構造の他の部分同様に、ナノ構造５３５の一部（または全体）は、導電被膜５４０で被膜されていてよく、または部分的に被膜されていてよい。この被膜もまた、良好な導電体であってよい（例えば適切な金属、シリサイド等）。ナノ構造の少なくとも一部は、導電性をさらに高めるためにドーパントを含んでよい。さらに一部の実施形態では、ナノ構造５３５の少なくとも一部が、ナノ構造５３５と電解質１５０との間の電気化学的反応を防止する材料５４５で被膜されていてもよい。材料５４５により、電荷蓄積デバイスの絶縁破壊電圧が上がる。一例としては、材料５４５は、ナノ構造５３５の表面の（または、もし存在する場合には導電被膜５４０の上であってもよい）、水銀または任意の液状金属（例えばガリウム、またはガリウム−インジウム−錫合金）の単分子層であってよい。
【００３２】
次に、図６を参照して、本発明の別の実施形態における電荷蓄積デバイス６００を説明する。図６に示す電荷蓄積デバイス６００は、基板上６０５に複数のナノ構造６１０を含み、さらに、ナノ構造６１０の少なくとも幾つかと物理的に接触している電解質６５０を含んでいる。図示されている実施形態では、ナノ構造６１０は離散ナノ構造である（つまり、多孔質構造のチャネルと違って、別の構造に組み込まれているのではなく、独立した構造である）。一例としては、電解質６５０は、図１に最初に示した電解質１５０に類似したものであってよい。電解質６５０の存在により、ＥＤＬが形成されている（つまり、電荷蓄積デバイス６００がＥＤＬＣである）。一例としては、複数のナノ構造６１０からなる第１のサブセットが、電荷蓄積デバイス６００の第１の電極を形成しており、複数のナノ構造６１０からなる第２のサブセットが、電荷蓄積デバイス６００の第２の電極を形成している。
【００３３】
本発明の一実施形態におけるナノ構造と電解質とからのみなる電荷蓄積デバイスは、価値あるキャパシタンスの高いウルトラキャパシタを表している。しかし、上述したように、電荷蓄積デバイスの絶縁破壊電圧を上げて、及び／または、キャパシタンスを上げてリーク電流を低減することが望ましい場合が多いことを考えると、一部の実施形態では、高誘電材料６１５（前の部分で少なくとも３．９の誘電率を有する材料と定義したことを思い起こされたい）を、電解質６５０とナノ構造６１０との間に設けてもよい。図示されている実施形態では、高誘電材料６１５は、ナノ構造を少なくとも部分的に覆う被覆の形態であってよい。一部の実施形態では、ナノ構造６１０の少なくとも一部を、ナノ構造６１０と電解質６５０との間の電気化学的反応を防止する材料６４５でさらに被覆することもできる。一例としては、材料６４５を図５に示す材料５４５に類似したものとすることもでき、従って一実施形態では、ナノ構造の表面の上に設けられた水銀（または言及した他の物質のいずれか）の単分子層とすることもできる。
【００３４】
一定の実施形態では、ナノ構造６１０は、適切な材料（例えば、特にシリコン、シリコン−ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ＩＩＩ−Ｖ化合物（ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等））から形成されるナノワイヤである。他の実施形態では、ナノ構造６１０はカーボンナノチューブを含む。
【００３５】
図７は、本発明の一実施形態における電荷蓄積デバイスの導電構造を形成する方法７００を示すフローチャートである。
【００３６】
方法７００の段階７１０では、溶剤に複数のナノ構造を含ませた溶液を準備する。一実施形態では、溶剤は、フォトレジスタ材料であり、特に濃度の濃いフォトレジスト材料である（たとえば５００μｍのオーダの濃度であってよい）。他の実施形態では、溶液は、フォトレジスト以外の溶剤を含んでも良い。特定の実施形態では、溶液は、イソプロピルアルコールに伝導性のあるナノ粒子（conductive nanoparticle）を含んだものであってもよい。フォトレジストを溶剤として利用すると、マイクロエレクトロニクス技術で既に多用されているという点での利点がある。フォトレジストを利用すると、さらに、方法７００により形成される導電構造をパターニングすることが望ましい場合に、パターニングが簡単にできる、という別の効果もある。フォトレジストを溶剤として利用することで生じる可能性のある別の利点としては、溶剤内のナノ構造がカーボンナノチューブである場合に生じる。つまり、溶剤内のナノ構造がカーボンナノチューブである場合、（カーボンベースの）フォトレジストが有機であることから、有機ナノチューブに対してよりよく適合する。従って、この溶液内に形成される炭素どうしの接触部で高い導電性が得られる。
【００３７】
方法７００の段階７２０では、基板に溶液を塗布する。一例としては、基板は、シリコン（おそらくは強いドーピングをされたシリコン）、導電フィルム（アルミニウム等）が成膜されたシリコンまたはその他の材料、金属薄膜を被覆されたシート状のガラス、またはより一般的に言うと、支持部としての機能を持つことができる程度の剛性を有する任意の適切な導電材料から形成することができる。一実施形態では、段階７２０で、基板にフォトレジスト材料をエレクトロスピニングしてよい。エレクトロスピニングでは、電荷を印加して、繊維その他のナノ構造を所望の配置にする。一実施形態では、フォトレジスト材料のエレクトロスピニングによって、少なくとも一部が少なくとも５００μｍの長さを持つ複数の繊維が出来上がる。エレクトロスピニングの代わりに、電荷を伴わない通常のスピニングを行うこともできる。いずれのスピニングプロシージャによっても、基板上に溶液を均一且つ良好に塗布することができる。または、溶液をスピニングせずに単に基板に流すだけでもよいが、この方法では厚みの制御が難しくなることが想定される。必要量の溶液を細心の注意を払って計測して、ウェハまたは基板の端部から一滴たりとも落ちないように気をつけなければならなくなる。
【００３８】
方法７００の段階７３０では、溶液と基板とをアニーリングして、導電構造基板を形成する。アニーリングにより、溶剤が除去（drive out）されて、比較的厚みのある構造が残る。一実施形態では、アニーリングには、熱分解反応が含まれてよい。所望の場合には、溶剤の一部を低温前処理段階で落としておいて（おそらくはオーブンで基板を焼くことで）、少なくとも部分的に溶液を固めておくことができる。
【００３９】
方法７００の段階７４０では、ナノ構造の少なくとも一部に誘電材料を形成して、絶縁破壊電圧を上げる。これは、例えば、アルミニウムまたはその他の適切な材料をナノ構造の上に成膜してから、このアルミニウムまたはその他の材料を酸化させることによって行うことができる。
【００４０】
方法７００を行うことにより、比較的実質的に厚みにある導電構造が出来上がる。ロバストなキャパシタンスを得るためには、容量構造（capacitive structure）がかなり厚みを持つ必要があるが、これは、ナノ構造に基づく既存の容量構造では重きを置かれていない観点である。少なくとも一部の実施形態では、方法７００で、５００μｍ以上の厚みのある基板に、厚みのある有機フォトレジスタ（例えばＳＲ８）を塗布する。熱分解により溶剤を落とした後で、フォトレジストの元の厚みのオーダの厚みを有する表面積の大きい構造となったナノ構造が残る。このタイプの構造が図８に示されており、ここでは、基板８１０上にナノ構造８２０が亜観察される。この点については、図８が、先行する図面同様、構造の理想を示す表現であり、実際にはこの図よりずっと無秩序でごちゃごちゃした干草またはハチの巣形状であることが想定される。
【００４１】
厚みのある導電構造を形成するその他の方法の１つがナノインプリントリソグラフィーである。この方法では、ステンシルを作成してフォトレジスト等に対して物理的に押し付けて、フォトレジスト材料を山谷（valleys and plateaus）のある形状とする。この方法で形成される導電構造の厚みは、方法７００で達成可能な程度の厚みよりも小さいことが想定されるが、それでも、５０−１００μｍ程度のかなりロバストな厚みを達成できると思われる。
【００４２】
図９は、本発明の一実施形態における、電荷蓄積デバイスを製造する方法９００を示すフローチャートである。
【００４３】
方法９００の段階９１０では、第１部と第２部とを有する導電構造を提供する。一実施形態では、段階９１０は、溶剤に複数のナノ構造を含ませた溶液を準備して、溶液を基板に塗布して、溶液と基板とをアニーリングして、導電構造を形成することを含む。
【００４４】
方法９００の段階９２０では、膜またはその他のセパレータを第１部と第２部との間に配置する。セパレータは、イオン電荷の通過が可能である。一実施形態では、段階９２０またはその他の段階で、さらに、第１部と第２部との間をエッチングすることでトレンチを形成して、セパレータをトレンチ内に設ける。
【００４５】
方法９００の段階９３０で、電解質を導電構造に物理的に接触させる。
【００４６】
図１０は、本発明の一実施形態における、移動型電子デバイス１０００を表すブロック図である。図１０に示すように、移動型電子デバイス１０００は基板１０１０を含み、基板１０１０上には、マイクロプロセッサ１０２０と、マイクロプロセッサ１０２０に関連付けられた電荷蓄積デバイス１０３０とが配置されている。電荷蓄積デバイス１０３０は、マイクロプロセッサ１０２０から離れた基板１０１０の上に配置されてもよいし（実線で示す）、マイクロプロセッサ１０２０自身の上に設けられても良い（点線で示す）。一実施形態では、電荷蓄積デバイス１０３０は、電気的絶縁体により互いから分離された第１の導電構造と第２の導電構造とを備え、第１の導電構造及び第２の導電構造のうち少なくとも一方は、複数のチャネルを含む多孔質構造を有してよい。この実施形態は、図１から図５に示し、明細書の関連する箇所で説明した実施形態の１以上の実施形態に類似したものであってよい。別の実施形態では、電荷蓄積デバイス１０３０が、複数のナノ構造と（例えば離散ナノ構造）、複数のナノ構造の少なくとも一部に物理的に接触している電解質とを含む。この実施形態は、図６に示し、明細書の関連する箇所で説明した実施形態の１以上に類似したものであってよい。
【００４７】
少なくとも一部の実施形態では、電荷蓄積デバイス１０３０は移動型電子デバイス１０００内に含まれる複数の電荷蓄積デバイス（全てが図１０のブロック１０３０で示されている）のうちの１つである。これら実施形態の１以上では、移動型電子デバイス１０００はさらに、電荷蓄積デバイスに関連付けてスイッチング回路網１０４０を含んでいる。放電中も電圧が比較的一定に保たれるバッテリとは異なり、コンデンサの放電中には、電圧は一定に維持されるのではなく、指数関数的に減衰する。スイッチング回路網１０４０は、様々なコンデンサを切り替えて、電圧を比較的一定に保つ回路その他の機構を含む。例えば、電荷蓄積デバイスは、最初は互いに並列接続されていてよいが、一定量の電圧が減衰したところで、電荷蓄積デバイスのサブセットをスイッチング回路網により直列接続に切り替えて、個々の電圧によって、降下中の電圧全体をブーストさせるようにしてもよい。一実施形態では、スイッチング回路網１０４０は、当技術分野で利用されている既存のシリコンデバイス技術（トランジスタ、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）等）を用いて実装することができるが、他の実施形態では、マイクロマシン技術（ＭＥＭＳ）中継器またはスイッチを利用した実装が可能である（これは非常に抵抗が低くなる傾向がある）。
【００４８】
一部の実施形態では、移動型電子デバイス１０００はさらに、電荷蓄積デバイス１０３０に関連付けられたセンサネットワーク１０５０を含む。少なくとも一部の実施形態では、複数の電荷蓄積デバイスのそれぞれが、その電荷蓄積デバイスの一定の行動パラメータを示している独自のセンサを有している。例えば、これらセンサは、既存の電圧レベル及びリアルタイムの放電応答を示していてよく、これらは両方とも、スイッチング回路網で利用することができるパラメータである（特に、利用中の誘電材料（その他の電気的絶縁体）が、線形ではなく、電圧に応じて変化する誘電率を有するような場合）。これらの場合には、センサネットワークに加えて、誘電体の振る舞いの詳細を知り、それに対して応答する電圧制御ユニット１０６０等の有限ステートマシンを含むと好適であろう。導電体の振る舞いについて分かっていれば、電圧制御ユニットは、いかなる非線形動作であっても補償することができる。電荷蓄積デバイス１０３０に関連付けて温度センサ１０７０も含めることで、温度（またはその他の安全に関するパラメータ）を検知することができる。本発明の一定の実施形態では、移動型電子デバイス１０００は、さらに、ディスプレイ１０８１、アンテナ／ＲＦ部材１０８２、ネットワークインタフェース１０８３、データ入力デバイス１０８４（例えばキーパッドまたはタッチスクリーン）、マイクロフォン１０８５、カメラ１０８６、ビデオプロジェクタ１０８７、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）レシーバ１０８８等の１以上を含んでよい。
【００４９】
図１１は、本発明の一実施形態におけるマイクロ電子デバイス１１００を表すブロック図である。図１１に示すように、マイクロ電子デバイス１１００は、基板１１１０、基板１１１０上のマイクロプロセッサ１１２０、及び、マイクロプロセッサ１１２０に関連付けられている電荷蓄積デバイス１１３０を含む。電荷蓄積デバイス１１３０は、実線が示すようにマイクロプロセッサ１１２０から離れた基板１１１０上に設けられても良いし（ダイ側のコンデンサ）、点線が示すようにマイクロプセッサ１１２０自身の上に設けられても良い（例えばマイクロプロセッサ上のビルドアップ層に）。一実施形態では、電荷蓄積デバイス１１３０は、電気的絶縁体により互いから分離された第１の導電構造と第２の導電構造とを備え、第１の導電構造及び第２の導電構造のうち少なくとも一方は、複数のチャネルを含む多孔質構造を有してよい。一例として、この実施形態は、図１から図５に示し、明細書の関連する箇所で説明した実施形態の１以上の実施形態に類似したものであってよい。別の実施形態では、電荷蓄積デバイス１１３０が、複数のナノ構造と（例えば離散ナノ構造）、複数のナノ構造の少なくとも一部に物理的に接触している電解質とを含む。この実施形態は、図６に示し、明細書の関連する箇所で説明した実施形態の１以上に類似したものであってよい。
【００５０】
ここで開示する電荷蓄積デバイスは、一部の実施形態ではマイクロ電子デバイス１１００内の減結合コンデンサとして利用されてよい（本明細書内で記載した理由から、既存の減結合コンデンサよりもずっと高いキャパシタンスを提供して、ずっと低いインピーダンスを生じ、より小さい）。既に述べたように、電荷蓄積デバイス１１３０は、支持集積回路（ＩＣ）またはチップの一部であってもよいし、マイクロプロセッサダイ自身の上に搭載されてもよい。一例としては、本発明の実施形態においては、多孔質シリコン（上述したその他の類似物質であってもよい）からなる領域を、マイクロプロセッサダイ上に形成した後で、表面積の大きな、埋め込み型の減結合コンデンサをマイクロプロセッサダイの基板上に設けることができる。シリコンが多孔質なために、埋め込み型のコンデンサの表面積が非常に大きくなる。開示する電荷蓄積デバイスの他の可能性のある用途としては、メモリ格納部材（埋め込み型ＤＲＡＭにまつわるｚ方向のサイズにおける問題を、単位面積あたりの静電容量（ファラッド：farads）を大きく上昇させることで解決することができる）、または、電圧ブースト回路における電圧コンバータのコンポーネント（おそらくは回路ブロック、個々のマイクロプロセッサコア等とともに利用することになろう）への用途が考えられる。
【００５１】
この用途では、キャパシタンス値がより高いと好適である場合がある。キャパシタンス値を上げることで、名目上は回路の各部分が一定の（比較的低い）電圧で動作することができるが、速度を上げるためにより高い電圧が必要な場所では（例えばキャッシュメモリ、入出力（Ｉ／Ｏ）アプリケーション等）、電圧をより高い値にブーストすることができるからである。この種類の動作スキームは、電圧を全体的に高くする場合よりも好適である（つまり、少量の回路だけが高い電圧を必要とする場合には、回路の大半に、高いベースライン値を適用して、そこから電圧を降下させるよりも、対象となる少量の回路部分について、低いベースライン電圧から電圧をブーストするほうが好適である場合が多いと思われるからである）。次世代マイクロプロセッサに、ここで記載した種類の電圧コンバータを利用することもできる。パッケージまたはマイクロプロセッサダイの周りにより多くのキャパシタンスを利用可能にしておくことで、回路の周りで電圧をやりとりするトランジスタ間で耐えられないほど高いインダクタンスが生じる、という既存の問題を解決する一助となる。
【００５２】
本発明を特定の実施形態を参照して記載してきたが、当業者であれば、本発明の精神または範囲を逸脱せずに様々な変更を加えることができる音を理解されたい。本発明の実施形態の開示は、本発明の範囲の例示を意図しており、限定は意図していない。本発明の範囲は添付請求項が必要とする範囲で限定されることを意図している。例えば当業者であれば、ここで記載した電荷蓄積デバイス及び関連する構造及び方法が、様々な実施形態で実装可能であることを理解するであろうし、これら実施形態のいくつかの前述した説明が、必ずしも全ての実施形態の完全な記載ではないことを理解する。
【００５３】
加えて、具体的な実施形態に関する利点、その他の有利な効果、問題解決法を提示してきた。これら、利点、効果、問題解決法、及び、利点、効果、問題解決法の発端となり、これらをより深める部材（１でも複数でも）は、いずれであっても、いずれかの請求項または全ての請求項の重要な、必要な、または本質的な特徴または部材であると解釈されるべきではない点に留意されたい。
【００５４】
さらに、ここに開示する実施形態及び限定は、実施形態及び／または限定が（１）請求項に明示されていない場合、（２）均等論の原則に則って、請求項における明示的な構成要素及び／または限定である場合、または潜在的な構成要素及び／または限定である場合、公有の原則に基づいて公共用に提供したものではないので留意されたい。
【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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【国際調査報告】
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