[發明專利]應力誘導電阻變化的補償

無效

• 申請號: 201180046664.6
• 申請日: 2011-07-27
• 公開（公告）號: CN103125021A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·約翰·哈羅德;阿德里安·哈維·布拉特;喬納森·拉塞萊特·哥德芬馳
• 申請（專利權）人: 億歐塞米有限公司
• 主分類號: H01L23/544
• 分類號: H01L23/544;G01D3/036;G01L5/00;H03K3/011
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 徐川;武晨燕

技術領域

本發明涉及一種用于對半導體電阻器元件的電阻的應力誘導(stress?induced)變化進行補償的裝置，并且涉及對半導體電阻器元件的電阻的應力誘導變化進行補償的相關方法，特別是非排他性地參考RC振蕩器。

背景技術

在使用期間或者由于制造工藝的原因，半導體器件(例如，硅芯片)能夠受到應力的作用。例如，硅芯片的封裝能夠在某種程度上在其中造成應力，就其大小和方向而言，該應力是難以預測的。應力是由封裝的性質、引線框、固化材料、固化溫度和許多其他因素來確定的。該應力產生硅晶片(silicon?die)的應變，并且與應力變化被施加之前電阻器的阻值相比，應力變化可以引起電阻器改變阻值。應力變化及相關的應變變化還可以由其他方式(例如，溫度改變、諸如將硅芯片安裝在印刷電路板上等之類的機械方式、或者通過封裝材料性質的緩慢改變)引起。

能夠在集成電路上實現的半導體器件的具體實例是諸如RC振蕩器之類的電子振蕩器。根據前述討論，顯而易見的是，不論在對硅芯片施加應力之前RC振蕩器是否進行了精確的校準，在硅芯片受到應力時，經封裝的RC振蕩器將發生頻移。眾所周知的是，為了消除自然存在的晶圓間的工藝變化，需要對RC振蕩器進行精確的校準。通常地，該校準過程可以是在制造工藝期間或者在制作過程之后不久(例如，在晶圓探測時)執行的。眾所周知的是，為了對裝置相對于溫度的響應進行校準，這時需要執行溫度掃描，使得隨后依賴于溫度的變化可以被消除。然而，這些已知的校準過程沒有考慮到由硅芯片的封裝所誘導的應力變化而引起的RC產品中的后續變化。

封裝誘導的應力很難完全預測，并且本發明是基于封裝應力的補償需要一系統在進行適當的補償之前對封裝應力或者其影響進行監控來預測的。眾所周知的是，使用用于對應力誘導的應變進行機械測量的應變儀，但是通常這些裝置依賴于未應變的參考元件(其與受到應變的一個或多個元件進行比較)。或者，已知的參考量(例如，電壓或電流)可以用于測量應變儀特性。這代表了在硅晶片上實施的主要障礙，因為該晶片上的所有元件某種程度上都受到應力，并且不存在理想的參考元件或參考量。

發明內容

在本發明的實施例中的至少一些實施例中，本發明解決了上述的問題和需要。具體地，本發明提供了用于對RC振蕩器中的應力誘導變化進行補償的方法和裝置。然而，本發明可以被更一般地應用于對用于其他目的的半導體電阻器元件的電阻的應力誘導變化進行補償。例如，本發明可以與帶隙參考系統、壓阻式器件、傳感器或者其他要求電阻精密控制的半導體器件相結合來使用。

根據本發明的第一方面，提供了一種用于對半導體電阻器元件的電阻的應力誘導變化進行補償的方法，所述方法包括以下步驟：

提供半導體器件，所述半導體器件包括所述半導體電阻器元件和參考設備，其中，所述參考設備包括金屬參考電阻器和半導體參考電阻器；

通過對所述金屬參考電阻器的電阻和所述半導體參考電阻器的電阻的應力誘導改變或者與所述應力誘導改變在功能上相關的至少一個量進行測量，來產生補償參數；以及

使用所述補償參數來對所述半導體電阻器元件的電阻的應力誘導變化進行補償。

本發明利用由金屬材料和半導體材料所表現出的對應力的不同靈敏度來確定和量化由應力所誘導的電阻變化。

通常地，半導體電阻器元件和半導體參考電阻器是由相同的半導體材料形成的。有利地，至少半導體參考電阻器和可選擇的金屬參考電阻器位于接近于半導體電阻器元件的位置處。

有利地，補償參數是通過對金屬參考電阻器的電阻與半導體參考電阻器的電阻的第一比值進行測量來產生的。便利地，補償參數是通過對第一比值和金屬參考電阻器的電阻與半導體參考電阻器的電阻的第二參考比值進行比較來產生的，該第二參考比值是在參考條件下確定的。通常地，第二參考比值是在制造時間時或者制造時間之后不久(例如，在晶圓探測時)進行確定的。這能夠作為可能包括溫度依賴關系校準的較粗略的校準過程的一部分來執行。在優選的實施例中，補償參數是通過對第一比值與第二比值的比值，或者與第一比值與第二比值的比值在功能上相關的量進行獲取來產生的。