[發明專利]用于芯片上機械應力感測的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810121311.1
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108428717B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 烏米瓊·努爾梅多夫;拉爾夫·彼得·布雷德羅;巴赫爾·哈龍
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H10N39/00
• 分類號: H10N39/00;G01L5/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

1.一種集成電路IC芯片，其包括：

襯底，其包括壓電材料，所述壓電材料具有縱向于晶體軸的第一方向的第一電阻率系數及橫向于所述晶體軸的第二方向的第二電阻率系數，所述第一電阻率系數與所述第二電阻率系數具有相反正負號；及

應力感測元件，其形成于所述襯底中且經配置以傳導電流，所述應力感測元件包括：

第一電阻器，其包含第一分段，所述第一分段經對準以在所述第一方向上傳導所述電流；及第二電阻器，其與所述第一電阻器串聯耦合，所述第二電阻器包含第二分段，所述第二分段經對準以在所述第二方向上傳導所述電流；所述第二分段的電阻與所述第一分段的電阻之間的比率等于值α，所述值α等于所述第一電阻率系數與所述第二電阻率系數之間的比率。

2.根據權利要求1所述的IC芯片，其中所述電流的改變與施加于所述IC芯片的應力的應力分量成比例，所述應力分量橫向于所述晶體軸。

3.根據權利要求1所述的IC芯片，其中所述應力感測元件為第一應力感測元件，所述電流為第一電流，且所述IC芯片進一步包括第二應力感測元件，所述第二應力感測元件形成于所述襯底中且經配置以傳導第二電流，所述第二應力感測元件包括：第三電阻器，其包含第三分段，所述第三分段經對準以在所述第一方向上傳導所述第二電流；及第四電阻器，其與所述第三電阻器串聯耦合，所述第四電阻器包含第四分段，所述第四分段經對準以在所述第二方向上傳導所述第二電流；所述第三分段的電阻與所述第四分段的電阻之間的比率等于所述值α。

4.根據權利要求3所述的IC芯片，其中所述第二電流的改變與施加于所述IC芯片的應力的應力分量成比例，所述應力分量縱向于所述晶體軸。

5.根據權利要求4所述的IC芯片，其中所述IC進一步包括頻率補償電路，所述頻率補償電路具有與來自所述第一應力感測元件及所述第二應力感測元件的相應輸出耦合的輸入。

6.根據權利要求5所述的IC芯片，其中所述IC進一步包括振蕩器，所述振蕩器具有與來自所述補償電路的頻率調整輸出耦合的輸入。

7.根據權利要求3所述的IC芯片，其中所述晶體軸為第一晶體軸，且所述IC芯片進一步包括形成于所述襯底中的第三應力感測元件，所述第三應力感測元件包括：

第五電阻器，其經調適以耦合于第一電流源與電壓軌之間，所述第五電阻器經對準以在第三方向上傳導電流，所述第三方向縱向于與所述第一晶體軸不同的第二晶體軸；

第六電阻器，其經調適以耦合于第二電流源與所述電壓軌之間，所述第六電阻器經對準以在第四方向上傳導電流，所述第四方向橫向于所述第二晶體軸，來自所述第一電流源的電流與來自所述第二電流源的電流之間的比率等于所述值α；及

差分電路，其具有：第一輸入，所述第一輸入經調適以與所述第五電阻器與所述第一電流源之間的第一電壓節點耦合；第二輸入，所述第二輸入經調適以與所述第六電阻器與所述第二電流源之間的第二電壓節點耦合；及與第三電壓節點耦合的輸出；所述差分電路經配置以使所述第三電壓節點處的電壓等于所述第一電壓節點處與所述第二電壓節點處的各自電壓之間的差。