[发明专利]对时变的空间温度分布的主动控制

说明书

背景技术

微电路越来越多地包括各种不同的技术。例如，正在进行相当多的研究，这些研究旨在将光子互连(photonic interconnect)用于互补金属氧化物半导体(CMOS)数字电路以克服基于金属的互连的局限性。例如，可以在第一晶片(wafer)上制造基于硅的CMOS器件，并且可以在第二晶片上制造基于磷化铟的光子器件。然后，将第一和第二晶片结合(bond)在一起以完成该微电路。 

组合不同技术的一个重大难点在于热管理问题。例如，CMOS数字电路可以产生非常大量的热(例如100W/cm²)。尽管CMOS对热较不敏感，但是需要将热从微电路排出以避免在允许积累过多热的情况下损坏该器件。通常，除热已经包括使微电路附着到某种类型的散热器。 

然而，一些技术对热非常敏感。例如，比如波导、谐振器、收发机、晶格等等的光子器件可能对小的温度变化(例如0.1摄氏度)非常敏感。当热敏器件被放置得紧密地接近于生热(heat-producing)器件时，可能损害该热敏器件的性能。遗憾的是，希望生产高度集成的组合不同器件类型的微电路，并且因此并不总是能够提供热敏器件与生热器件之间的分离。尽管散热器可有助于从微电路中排出热，但是生热速率的任何变化都可能导致微电路的温度变化，进而影响该微电路内的器件的操作。 

附图说明

结合附图，根据以下详细说明，本发明的特征和优点将显而易见，其中所述附图以举例的形式共同图解说明了本发明的特征，并且其中： 

图1是根据本发明实施例的具有主动(active)温度控制的微电路的侧视图图解说明； 

图2是根据本发明另一实施例的具有主动温度控制的微电路的侧视图图解说明； 

图3是根据本发明另一实施例的具有主动温度控制的微电路的侧 视图图解说明； 

图4是根据本发明另一实施例的具有主动温度控制的微电路的侧视图图解说明； 

图5(a)是根据本发明另一实施例的具有主动温度控制的微电路的侧视图图解说明； 

图5(b)是图5(a)的微电路的顶视图图解说明； 

图6是根据本发明另一实施例的微电路的反馈控制系统的方框图； 

图7是根据本发明实施例的具有主动温度控制的微电路的控制系统元件的一种布置的侧视图图解说明； 

图8是根据本发明另一实施例的具有主动温度控制的微电路的控制系统元件的一种布置的侧视图图解说明； 

图9是根据本发明另一实施例的具有主动温度控制的微电路的控制系统元件的一种布置的侧视图图解说明；以及 

图10是根据本发明实施例的具有主动温度控制的微芯片的制造方法的流程图。 

具体实施方式

在说明本发明的实施例时将使用下面的术语。 

除非上下文明确地另行规定，单数形式“一”以及“该”包括复数的所指物。因此，例如对“器件”的引用包括对一个或多个这样的器件的引用。 

如在此所使用的那样，术语“大约”的意思是：尺寸、大小、构成、参数、形状以及其它量和特性并不是、并且不需要是精确的，而可以如所希望的那样是近似的和/或更大或更小，反映了公差、换算因数、舍入、测量误差等等以及本领域技术人员公知的其它因素。 

现在将参考所示出的示例性实施例，并且在此将使用特定的用语来说明所述实施例。但是能够理解，并不打算由此限制本发明的范围。 

考虑到将生热器件和热敏器件集成到微电路中所展现出的困难，本发明人已经认识到：用于在微电路内管理热的改进技术是所期望的。因此，本发明的实施例包括用于在微电路内进行主动温度控制的技术以允许补偿空间上不均匀且时变的热。例如，多个温度控制元件 可以被包含在微电路内并且被控制以补偿从该微电路内的生热器件发出的空间上不均匀且时变的热。这可以有助于给该微芯片内的热敏器件提供改善的温度均匀性。 

本发明的一个示例性实施例是图1中的侧视图示出的具有主动温度控制的微芯片。总体上以10示出的该微芯片包括衬底12，在衬底12上支承有多个生热电子器件14。例如，所述生热电子器件可以包括诸如CMOS晶体管等的器件。当被操作时，所述生热电子器件发出以空间上不均匀且时变的热分布为特征的热。例如，在处理器微电路中，根据正在执行的操作的类型，该处理器电路的不同部分将是工作的(active)，这导致作为时间函数的热的不同空间分布。