(57)【要約】  半導体成長基材と半導体熱電効果装置を備えるトランジスタを提供する。前記半導体熱電効果装置は、前記半導体成長基材上に成長される半導体化合物層（２）と、前記半導体化合物層（２）上に成長される金属層（３）と、前記金属層（３）上に成長される導熱層（４）と、前記導熱層（４）上に成長される熱電対導熱装置と、前記導熱層（４）に対向する前記熱電対導熱装置における他方の面に成長される放熱層（９）とを備え、前記熱電対導熱装置は、前記導熱層（４）上に成長され熱電対導熱装置に電気的に接続される給電アーム（５）をさらに備える。トランジスタの熱をスムーズに導出して放熱させることができ、電力増幅器のチューブ及びその周囲素子の信頼性を顕著に向上させ、高温での電力増幅器の性能指標も大幅に改善されながら、機器の使用寿命を延長させ、競争力を向上させることができる。
2016507889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体成長基材と半導体熱電効果装置を備えるトランジスタであって、
前記半導体熱電効果装置は、前記半導体成長基材上に成長される半導体化合物層（２）と、前記半導体化合物層（２）上に成長される金属層（３）と、前記金属層（３）上に成長される導熱層（４）と、前記導熱層（４）上に成長される熱電対導熱装置と、前記導熱層（４）に対向する前記熱電対導熱装置における他方の面に成長される放熱層（９）とを備え、
前記熱電対導熱装置は、前記導熱層（４）上に成長され前記熱電対導熱装置に電気的に接続される給電アーム（５）をさらに備えるトランジスタ。
【請求項２】
前記熱電対導熱装置は、対になるＮ型熱電対とＰ型熱電対とを備え、
前記金属層（３）上には複数の順序排列されたスリット（１１）が設けられ、
前記スリット（１１）の開口は、前記金属層（３）と前記半導体化合物層（２）の結合面の対向面に位置し、
前記導熱層（４）は、前記スリット（１１）の底部に成長され、
前記導熱層（４）上には、前記スリット（１１）に沿って複数対組の前記Ｎ型熱電対とＰ型熱電対が成長され、
各組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対は電気的に接続され、隣り合う組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対は電気的に接続され、Ｎ型熱電対→Ｐ型熱電対→Ｎ型熱電対の通路を形成し、
前記給電アーム（５）はそれぞれ、各前記スリット（１１）の一端のＮ型熱電対及び各スリット（１１）の他端のＰ型熱電対に電気的に接続される請求項１に記載のトランジスタ。
【請求項３】
前記熱電対導熱装置は、第１の給電電極（６）と第２の給電電極（８）とをさらに備え、
前記第１の給電電極（６）は、前記スリット（１１）中の導熱層（４）上の隣り合う組のＮ型熱電対とＰ型熱電対の先部及びその間の位置に成長され、隣り合う組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対を電気的に接続し、
前記第２の給電電極（８）は、各組のＮ型熱電対とＰ型熱電対の底部及びその間の位置に成長され、各組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対を電気的に接続する請求項２に記載のトランジスタ。
【請求項４】
前記熱電対導熱装置は、前記金属層（３）上の前記導熱層（４）に成長された温度検出点（１０）をさらに備える請求項１乃至３のいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項５】
放熱フィン基板と、前記放熱フィン基板に密着される印刷回路基板と、前記印刷回路基板に接続されるトランジスタと、を備えるトランジスタの放熱構造であって、
前記トランジスタは、半導体成長基材と、半導体熱電効果装置と、を備え、
前記半導体熱電効果装置は、前記半導体成長基材上に成長される半導体化合物層（２）と、前記半導体化合物層（２）上に成長される金属層（３）と、前記金属層（３）上に成長される導熱層（４）と、前記導熱層（４）上に成長される熱電対導熱装置と、前記導熱層（４）に対向する前記熱電対導熱装置における他方の面に成長される放熱層（９）とを備え、
前記トランジスタの金属層（３）は、前記放熱フィン基板上の放熱フィンに溶接され、
前記放熱層（９）は、前記放熱フィンに接触し、
前記熱電対導熱装置は、前記導熱層（４）上に成長され熱電対導熱装置に電気的に接続される給電アーム（５）をさらに備えるトランジスタの放熱構造。
【請求項６】
前記熱電対導熱装置は、対になるＮ型熱電対とＰ型熱電対とを備え、
前記金属層（３）上には複数の順序排列されたスリット（１１）が設けられ、
前記スリット（１１）の開口は、前記金属層（３）と前記半導体化合物層（２）の結合面の対向面に位置し、
前記導熱層（４）は、前記スリット（１１）の底部に成長され、
前記導熱層（４）上には、前記スリット（１１）に沿って複数対の前記Ｎ型熱電対とＰ型熱電対が成長され、
各組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対は電気的に接続され、隣り合う組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対は電気的に接続され、Ｎ型熱電対→Ｐ型熱電対→Ｎ型熱電対の通路を形成し、
前記給電アーム（５）はそれぞれ、各前記スリット（１１）の一端のＮ型熱電対及び各スリット（１１）の他端のＰ型熱電対に電気的に接続される請求項５に記載のトランジスタの放熱構造。
【請求項７】
前記熱電対導熱装置は、第１の給電電極（６）と第２の給電電極（８）とをさらに備え、
前記第１の給電電極（６）は、前記スリット（１１）中の導熱層（４）上の隣り合う組のＮ型熱電対とＰ型熱電対の先部及びその間の位置に成長され、隣り合う組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対を電気的に接続し、
前記第２の給電電極（８）は、各組のＮ型熱電対とＰ型熱電対の底部及びその間の位置に成長され、各組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対を電気的に接続する請求項６に記載のトランジスタの放熱構造。
【請求項８】
直流給電装置と、温度検出及び制御チップとをさらに備え、
前記熱電対導熱装置は、前記金属層（３）上の前記導熱層（４）に成長された温度検出点（１０）をさらに備え、
前記温度検出及び制御チップはそれぞれ、前記温度検出点（１０）と前記直流給電装置に接続される請求項５乃至７の中のいずれかに記載のトランジスタの放熱構造。
【請求項９】
導電スリット（１１）、ドーピング領域、半導体酸化物、給電電極等が基材上方に成長するように、成長基材層（１）を提供するステップ、
前記半導体成長基材層（１）上に一層の半導体化合物層（２）を成長させるステップ、
前記化合物層（２）の表面に一層の金属薄膜をエピタキシャル成長させ、気相沈着技術によって金属と半導体が結合する境面に金属層（３）を形成し、エッチングによって前記金属層（３）上に複数の規則的に排列されたスリット（１１）を形成し、前記スリット（１１）の開口は前記金属層（３）と前記半導体化合物層の結合面の対向面に位置させるステップ、
気相沈着技術によって、スリット（１１）の底部に導熱層（４）を成長させるステップ、
電気めっき又は気相沈着技術によって、前記導熱層（４）の表面に給電アーム（５）と第１の給電電極（６）をエピタキシャル成長させ、前記給電アーム（５）と前記第１の給電電極（６）は各自独立した部分であるステップ、
前記第１の給電電極（６）の表面にＮ／Ｐ熱電対半導体層（７）をエピタキシャル成長させてから、高温拡張及びイオン注入法によって、半導体材料にドーピングを施し、交替的に排列されたＮ型とＰ型熱電対を生成させるステップ、
前記熱電対半導体層（７）のＮ／Ｐ型熱電対における前記第１の給電電極（６）と対向する一端に気相沈着技術又は電気めっき方法によって、第２の給電電極（８）をエピタキシャル成長させるステップ、
前記第２の給電電極（８）の表面に導熱層（９）を覆うステップ、
を備えるトランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記給電アーム（５）と前記第１の給電電極（６）は、高さが同一でそれぞれ独立した部分に加工される請求項９に記載のトランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記導熱層（４）と前記放熱層（９）は同じ導熱材料からなり、
前記放熱層（９）の最も外側の表面の高さは、スリット（１１）の最も外側の表面に一致する請求項１０に記載のトランジスタの製造方法。
【請求項１２】
電気めっき又は気相沈着技術によって、前記導熱層（４）に温度検出点（１０）である導電金属薄膜層をエピタキシャル成長させるステップをさらに備える請求項９乃至１１の中のいずれかに記載のトランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子技術分野に関し、具体的には、トランジスタ、トランジスタの放熱構造及びトランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力増幅器は、無線通信システム、医療システム、電源機器、音響システム及び軍事レーダーシステム等の機器において不可欠な構成部分であり、主に、送信信号の電力を増幅させる機能を果たしている。通常、これらの機器の電力に対する要求は高く、例えば、無線通信システムの場合、数十〜百ワットで異なっていて、医療機器は千ワットに達し、レーダー機器は更に数千ワットに達することもある。このように高い送信電力に達するには、大電力の増幅器の増幅機能によって完成しなければならず、一方、トランジスタが電力増幅器の核心素子として、全ての電力の増幅及び出力を支えているが、増幅器自体の動作効率の制限を受けて、増幅後の電力の全てが有効な信号として出力されるのではなく、例えば、通常の通信システムにおいて、電力の増幅における有効な信号の電力はただ４０％程度であって、その他の約６０％の電力は熱の形態で存在し、その中の少ない一部の熱は周囲の空気に伝達されてシステムに大きい影響は与えることがないが、大部分の熱は、電力増幅器のチューブのコア及びその周囲の素子である、例えばセラミックスコンデンサ、アルミニウム電解コンデンサ等に集中され、これらの素子は通常容易に許容の臨界温度に接近又は超え、大量の熱が素子の性能指標や使用寿命に影響を与え、システムの信頼性を損うことになる。
【０００３】
従来の通信機器における大電力トランジスタの現時点での放熱方式は以下の通りである。図１は電力増幅器の従来の従来トランジスタの放熱装置を示す概略図であり、トランジスタはＰＣＢに溶接され、ＰＣＢは銅基板に固定され、トランジスタの底部ソース金属は銅基板に溶接されて、さらに銅基板を機器のケースに固定し、銅基板と機器のケースとの間には通常、導熱性接着剤を塗布するか、導熱性パット等の接触物を設け、熱がチューブコアからソース金属を介して銅基板に伝導され、さらに、導熱性接着剤を介して機器のケース及び放熱フィンに伝導されて、周囲環境との熱交換を行う。
【０００４】
電力トランジスタと機器のケースとの間の熱抵抗は多方の影響を受けており、例えばチューブの溶接効果、電力増幅器の銅基板の熱抵抗、導熱性接着剤の均一度合い等のいずれも熱抵抗を増大させ、導熱の効率を低下させてしまい、熱がスムーズに導出できず、熱バランスに達してトランジスタのチューブコアの温度が高くなり、熱がＰＣＢ上の他の素子にすぐ伝導されて、他の素子が熱を受けその性能及び寿命に影響を与えることになり、また、機器のケース上に放熱フィンが多く設けられ、機器全体の体積を増加し、競争上メリットを低下させてしまう。
【０００５】
Ｐｅｌｔｉｅｒ（ペルティエ）効果は半導体の熱電第２の効果と呼ばれ、当該効果に基づいて製造された熱電対冷却装置は既に当該産業の各分野に実用されており、例えば、冷却、加熱が高速で、制御温度の差が正負０.１℃以内であり、構造がコンパクトで軽く、雑音がなく、信頼性が高く、多段カスケード接続すると１００℃以上の温度差に達することができる等のメリットを有している。しかし、現在、当該冷却機器の全てを付属部品として周辺機器に使用し、それを購入して装着しなければならず、特に、大電力の電力増幅器の放熱面での適用は実用化されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施の形態は、従来技術におけるトランジスタの放熱問題を解決したトランジスタ、トランジスタの放熱装置及び当該トランジスタの製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例による技術案は以下のようなものである。
半導体成長基材と半導体熱電効果装置を備えるトランジスタであって、半導体熱電効果装置は、半導体成長基材上に成長される半導体化合物層と、半導体化合物層上に成長される金属層と、金属層上に成長される導熱層と、導熱層上に成長される熱電対導熱装置と、導熱層に対向する熱電対導熱装置における他方の面に成長される放熱層とを備え、熱電対導熱装置は、導熱層上に成長され熱電対導熱装置に電気的に接続される給電アームをさらに備えるトランジスタ。
【０００８】
熱電対導熱装置は、対になるＮ型熱電対とＰ型熱電対とを備え、金属層上には複数の順序排列されたスリットが設けられ、スリットの開口は、金属層と半導体化合物層の結合面の対向面に位置し、導熱層は、スリットの底部に成長され、導熱層上には、スリットに沿って複数対のＮ型熱電対とＰ型熱電対が成長され、各組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対は電気的に接続され、隣り合う組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対は電気的に接続され、Ｎ型熱電対→Ｐ型熱電対→Ｎ型熱電対の通路を形成し、給電アームはそれぞれ、各スリットの一端のＮ型熱電対及び各スリットの他端のＰ型熱電対に電気的に接続されることが好ましい。
【０００９】
熱電対導熱装置は、第１の給電電極と第２の給電電極とをさらに備え、第１の給電電極は、スリット中の導熱層上の隣り合う組のＮ型熱電対とＰ型熱電対の先部及びその間の位置に成長され、隣り合う組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対を電気的に接続し、第２の給電電極は、各組のＮ型熱電対とＰ型熱電対の底部及びその間の位置に成長され、各組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対を電気的に接続することが好ましい。
【００１０】
熱電対導熱装置は、金属層上の導熱層に成長された温度検出点をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
本発明の一実施の形態によるトランジスタの放熱構造の例は、以下のようなものである。
放熱フィン基板と、放熱フィン基板に密着される印刷回路基板と、印刷回路基板に接続されるトランジスタと、を備えるトランジスタの放熱構造であって、トランジスタは、半導体成長基材と、半導体熱電効果装置と、を備え、半導体熱電効果装置は、半導体成長基材上に成長される半導体化合物層と、半導体化合物層上に成長される金属層と、金属層上に成長される導熱層と、導熱層上に成長される熱電対導熱装置と、導熱層に対向する熱電対導熱装置における他方の面に成長される放熱層とを備え、トランジスタの金属層は、放熱フィン基板上の放熱フィンに溶接され、放熱層は、放熱フィンに接触し、熱電対導熱装置は、導熱層上に成長され熱電対導熱装置に電気的に接続される給電アームをさらに備えるトランジスタの放熱構造。
【００１２】
熱電対導熱装置は、対になるＮ型熱電対とＰ型熱電対とを備え、金属層上には複数の順序排列されたスリットが設けられ、スリットの開口は、金属層と半導体化合物層の結合面の対向面に位置し、導熱層は、スリットの底部に成長され、導熱層上には、スリットに沿って複数対のＮ型熱電対とＰ型熱電対が成長され、各組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対は電気的に接続され、隣り合う組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対は電気的に接続され、Ｎ型熱電対→Ｐ型熱電対→Ｎ型熱電対の通路を形成し、給電アームはそれぞれ、各スリットの一端のＮ型熱電対及び各スリットの他端のＰ型熱電対に電気的に接続されることが好ましい。
【００１３】
熱電対導熱装置は、第１の給電電極と第２の給電電極とをさらに備え、第１の給電電極は、スリット中の導熱層上の隣り合う組のＮ型熱電対とＰ型熱電対の先部及びその間の位置に成長され、隣り合う組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対を電気的に接続し、第２の給電電極は、各組のＮ型熱電対とＰ型熱電対の底部及びその間の位置に成長され、各組中のＮ型熱電対とＰ型熱電対を電気的に接続することが好ましい。
【００１４】
放熱機構は、直流給電装置と、温度検出及び制御チップとをさらに備え、熱電対導熱装置は、金属層上の導熱層に成長された温度検出点をさらに備え、温度検出及び制御チップはそれぞれ、温度検出点と直流給電装置に接続されることが好ましい。
【００１５】
本発明の一実施の形態によるトランジスタの製造方法の例は、以下のようなものである。
ａ.  導電スリット、ドーピング領域、半導体酸化物、給電電極等が基材上方に成長するように、成長基材層を提供するステップ、
ｂ.  半導体成長基材層上に一層の半導体化合物層を成長させるステップ、
ｃ.  化合物層の表面に一層の金属薄膜をエピタキシャル成長させ、気相沈着技術によって金属と半導体が結合する境面に金属層を形成し、エッチングによって金属層上に複数の規則的に排列されたスリットを形成し、スリットの開口は金属層と半導体化合物層の結合面の対向面に位置させるステップ、
ｄ.  気相沈着技術によって、スリットの底部に導熱層を成長させるステップ、
ｅ.  電気めっき又は気相沈着技術によって、導熱層の表面に給電アームと第１の給電電極をエピタキシャル成長させ、給電アームと第１の給電電極は各自独立した部分であるステップ、
ｆ.  第１の給電電極の表面にＮ／Ｐ熱電対半導体層をエピタキシャル成長させてから、高温拡張及びイオン注入法によって、半導体材料にドーピングを施し、交替的に排列されたＮ型とＰ型熱電対を生成させるステップ、
ｇ.  熱電対半導体層のＮ／Ｐ型熱電対における第１の給電電極と対向する一端に気相沈着技術又は電気めっき方法によって、第２の給電電極をエピタキシャル成長させるステップ、
ｈ.  第２の給電電極の表面に導熱層を覆うステップ、
を備えるトランジスタの製造方法。
【００１６】
給電アームと第１の給電電極は、高さが同一でそれぞれ独立した部分に加工されることが好ましい。
【００１７】
導熱層と放熱層は同じ導熱材料からなり、放熱層の最も外側の表面の高さは、スリットの最も外側の表面に一致することが好ましい。
【００１８】
電気めっき又は気相沈着技術によって、導熱層に温度検出点である導電金属薄膜層をエピタキシャル成長させるステップをさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の実施例によれば、トランジスタの熱をスムーズに導出して放熱させることができ、電力増幅器のチューブ及びその周囲素子の信頼性を顕著に向上させ、高温での電力増幅器の性能指標も大幅に改善されながら、機器の使用寿命を延長させ、競争力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、従来のトランジスタの放熱装置を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に係わるペルティエ効果に基づく新型のトランジスタを示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施例に係わる新型のトランジスタ半導体の製造プロセスを示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施例に係わるトランジスタ側面におけるＡ−Ａの断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施例に係わるトランジスタ底部におけるＢ−Ｂの断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施例に係わるトランジスタの放熱適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、従来のＬＤＭＯＳＦＥＴ（横方向拡散金属酸化物半導体）トランジスタの基本的な構造に基づいて、従来の半導体加工工程技術（例えば、エピタキシャル成長技術、気相沈着技術等）を結合して、半導体Ｐｅｌｔｉｅｒ効果を従来の電界効果トランジスタ構造に適用することで、熱を高速に伝導する新型のトランジスタ構造を提供し、従来のトランジスタにおける導熱問題を解決する。本発明のトランジスタによれば、従来のチューブの密着方式は使えるように保留すると共に、チューブコアの熱を高速に放熱フィンに導出可能であり、温度を一定の範囲内に制御することができる。従来の半導体熱電対冷却装置との使用方式の違いは、本発明において、半導体のエピタキシャル成長工程によって半導体熱電対及び放熱装置を電界効果トランジスタに結合させて、一体化成長構造を形成し、不必要な熱抵抗による影響を低減し、外観から見て完全な実装構造であり、且つ、従来のトランジスタと同一な密着方式を有し、導熱効果がさらに優れて、温度を検出及び制御できるメリットを有する。
【００２２】
図２に示したように、半導体成長基材上において、従来のトランジスタ加工工程により、トランジスタの動作に必要な導電スリットと、ドーピング領域と、半導体酸化物と、金属電極等を成長させる。図２における下段は、半導体熱電効果装置と半導体基材とを結合させたものを示す概略図である。
【００２３】
図４には図２のＡ−Ａ断面が示され、（１）層は半導体成長基材である。（２）層は半導体基材上において成長した半導体化合物である。金属/半導体の界面形成メカニズムによって、（２）層の半導体化合物上において金属成長層薄膜、例えば磁性の遷移金属Ｍｎ、Ｃｕ等が形成され、当該金属薄膜上に一層の厚い金属層（３）層を形成し、（３）層をトランジスタのソース接地金属とするとともに、トランジスタの導熱金属層とする。導熱層（４）層と放熱層（９）層は導熱や遮断の機能を果たすため、良好な導熱性及び熱安定性が要求され、例えば、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム等の物質が挙げられ、（４）層は吸熱端として、トランジスタの底部の熱を吸収しながら、ソース金属層と熱電対の給電極を遮断する作用を果たし、（９）層放熱端は熱電対から伝導された熱を外部の放熱器にさらに伝導する。（５）層は、熱電対の正極/負極の給電アームであり、溶接によって電源の正極/負極に接続される。第１の給電電極（６）層と第２の給電電極（８）層はＮ/Ｐ型熱電対の給電電極であり、Ｎ/Ｐ型熱電対の首尾を直列連結して電流の流通を実現する。（５）、（６）、（８）層はそれぞれ独立した部分であり、（５）と（６）の層は同一の高さであり、（５）層は直流電源による給電に必要な二つの電気アームであり、（６）層と（８）層はそれぞれＮ/Ｐ熱電対極子の両端に位置し、各層は互いに独立した金属電極からなり、電極によって隣り合うＮ型とＰ型熱電対極子の二つの電極が接続され、（６）層と（８）層との間はさらにＮ型又はＰ型熱電対極子によって接続され、このように、（５）層、（６）層、（８）層によって一つの電流通路が形成される。
【００２４】
（７）層はN/Ｐ型熱電対層であり、半導体ドーピング工程によって形成され、ループにおいて電流はＮ→Ｐ→Ｎに順次流れて、熱を吸熱端から放熱端に移動させ、吸収する熱の量は電流の大きさ及び熱電対の数量に関わる。図５における（１０）点は温度検出点であり、温度検出チップに連通され、トランジスタの底部の温度を検出し、Ｎ/Ｐ型熱電対層の両端の電流の大きさを制御する。
【００２５】
図５はトランジスタの底部における図２のＢ−Ｂ断面を示す概略図であり、ソース金属とＮ／Ｐ熱電対とは交替的に排列され、ソース金属の接地要求を満たすことができると共に、熱電対の給電及び放熱要求も満たすことができる。
【００２６】
図２においてＮ／Ｐ型熱電対を一層使用する場合、（４）層の吸熱端と（９）層の放熱端との温度差は７１℃に達することができ、複数層を使用する場合、温度差は１３１℃に達することができ、最大電力散逸は３００Ｗまで可能である。
【００２７】
本発明の上述の放熱装置は、導電スリットが接地面に平行するトランジスタに適用し、熱を最も効率的に放熱させることができる。本発明は半導体成長基材のタイプに限定されることなく、SiパッドのＭＯＳＦＥＴ、ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴ、ＧａＮ ＦＥＴ等の電界効果トランジスタにも適用可能であり、その他シリコン・ゲルマニウム、インジウム燐等の半導体パッドトランジスタにも適用可能であり、これらのトランジスタの特徴はソース金属が導電スリットに平行し、ソース金属が接地面と放熱面に密着される。
【００２８】
図６はトランジスタの放熱の適用例を示す図である。ＰＣＢは放熱フィン基板に接着され、放熱フィン基板は機器全体のケースの一部分であり、トランジスタのゲートとドレインはＰＣＢに溶接され、底部のソース金属は下方の放熱フィンと確実に溶接され、図４における（９）層の放熱端と放熱フィンは確実な接触になり、図４における（５）層の正電極と負電極はリード線を介してＰＣＢ上の電源に接続され、図５における温度検出点（１０）にはリード線が溶接可能で、リード線は放熱フィンを通ってＰＣＢ上の温度検出チップに接続され、さらに、リード線をチューブ内部から引き出して端子を形成し接続線に接続することもできる。
【００２９】
トランジスタにより生じた大部分の熱はＮ／Ｐ熱電対によって放熱フィンに伝導されて、外部の送風機によって放熱フィン上の熱を周囲の空気に放熱し（送風機も機器全体のケースに装着可能）、また、水冷却又は他の方式等で同様な放熱効果を実現することができ、このように、殆どの熱がこのような形態で放熱され、小部分の熱が放熱フィンによりＰＣＢに伝導されるが、素子に対する影響はほとんどない。温度検出チップは、図４中の（４）層の吸熱端の温度をリアルタイムに検出し、温度と電流との対応関係（使用する前、試験を経て取得）により、電流の大きさの自動制御を実現し、Ｎ／Ｐ熱電対の導熱効率を制御し、トランジスタの温度を所定の範囲に制御する。
【００３０】
さらに優れたな導熱効果を実現するために、トランジスタの底部の面積を拡大することで、Ｎ／Ｐ熱電対極子の数量を増加し、より効率的に熱を導出することができる。Ｎ／Ｐ熱電対極子の高さは２.５ｍｍ〜４ｍｍの範囲に設定することが好ましく、高さが低すぎると、熱電対材料にドーピングされた電荷量が少なく、導熱効果に影響を与えることになる。一方、高さが高すぎると、ソース金属の放熱フィンの長さが対応して増加され、ソースによる接地効果に影響を与え、特に、高周波数で動作するトランジスタの場合、このような影響がさらに明らかである。また、他の方式で導熱効果を向上させることもでき、例えば、低周波数で動作する大電力トランジスタの場合、多段のＮ／Ｐ熱電対極子層を重ねる方式で導熱性能を強化することができるが、高周波数トランジスタの場合には多段方式を利用しない方を進め（ソース接地効果に影響を与えない場合は除く）、又は、例えば折り畳み、湾曲などの他の形状に加工するか、トランジスタ上方のケースを成長させることで、導熱通路及び面積を増加させることができ、具体的な方式はシステム機器及び放熱条件に応じて拡大したり制限したりすることである。
【００３１】
図３は本発明に係わる新型のトランジスタ半導体の製造工程を示すフローチャートであり、以下、図３のフローチャート３と図４と５の断面図を合わせて、製造の実施形態を詳しく説明する。ここで、以下に示す又は記載する半導体加工工程及び技術は、新型のトランジスタ構造を実現する一ルートに過ぎず、異なる又は新しい半導体加工技術及び処理工程によって当該構造を実現することもでき、各ステップの前又はその後に更に詳細な工程や処理ステップを追加することもできる。
【００３２】
ステップ１：トランジスタの増幅機能領域の加工、図３の枠１を参照し、また、図４の構造概略図を参照して、先ず、例えば単結晶シリコン、炭化ケイ素、ヒ化ガリウム等の常用のパッド材料のような成長基材（１）層を提供し、従来の半導体工程技術によって、導電スリット、ドーピング領域、半導体酸化物、給電電極等を含む基材上方の部分を成長させる。
【００３３】
ステップ２：当該ステップからトランジスタの導熱機能領域の加工を開始し、図３中の枠２と構造図４を参照して、半導体成長基材上において優先的に、例えばＩＶ−ＶＩ族化合物等の一層の半導体化合物層（２）を成長させ、当該化合物層は導熱效率が高く、熱安定性が優れるべきであるとともに、下面の金属薄膜のエピタキシャル層成長に有利であるべきである。
【００３４】
ステップ３：図３中の枠３と図４の構造図を参照し、（２）層化合物の表面に一層の金属薄膜をエピタキシャル成長させて金属/ＩＶ−ＶＩ族半導体境面を形成し、金属材料はゲート及びドレインと同一でもよく異なってもよいが、良好な導電導熱性の材料であるべきである。気相沈着技術によって、金属/半導体境面に高純度の厚い金属層（３）層を形成してソース接地金属層や導熱層とし、そして、Ｎ／Ｐ熱電対の成長に用いられるように、エッチングによってソース金属層に複数の規則的に排列されたスリット（１１）を形成する。
【００３５】
ステップ４：図３中の枠４と図４の構造図を参照し、ステップ３に基づき、同様に、気相沈着技術によって、ソース金属スリットの表面に、例えば酸化ベリリウム、窒化アルミニウム等の導熱効果が優れた導熱層（４）層を成長させ、気相沈着技術は化合物の密度及び純度を有効に制御できる。
【００３６】
ステップ５：図３中の枠５と図４、図５の構造図を参照し、ステップ４に記載の金属スリット内の導熱性化合物表面層において、電気めっき又は気相沈着技術によって、導電金属薄膜をエピタキシャル成長させて、（５）、（６）と（１０）層とし、成長中にテンプレートにて無金属層部分を遮蔽し、必要な部分のみに金属層を形成し、（１０）層は温度検出点である。
【００３７】
ステップ６：図３中の枠６と図４の構造図を参照し、（６）層のもとに熱電対半導体材料（７）層をエピタキシャル成長させ、常用の材料はテルル化ビスマス化合物半導体材料であって、そして、高温拡散とイオン注入法によって、半導体材料にドーピングを施し、交替的に排列されたＮ型とＰ型熱電対を形成する。
【００３８】
ステップ７：図３中の枠７と図４の構造図を参照し、（７）層のＮ／Ｐ型熱電対の頂部において気相沈着技術又は電気めっき法で金属薄膜をエピタキシャル成長させて第２の給電電極層（８）とし、金属電極はＮ型とＰ型半導体の首尾を直列接続し、熱は並行方式で吸熱端から放熱端に伝導される。
【００３９】
ステップ8：図３中の枠8と図４の構造図を参照し、（８）層の金属電極の表面に（４）層と同一の導熱材料を覆って放熱層（９）層とし、当該層の最も外側の表面の高さがスリット（１１）の最も外側の表面に一致し、ソース金属及び（９）層の導熱材料と底部の放熱との確実な接触を保証して、放熱効果への影響を防止する。
【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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【国際調査報告】
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