[發(fā)明專利]用于芯片上機(jī)械應(yīng)力感測的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810121311.1
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108428717B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

本申請案涉及芯片上機(jī)械應(yīng)力感測的裝置及方法。一種集成電路IC芯片(800)包含具有壓電材料的襯底(402)，壓電材料具有與縱向于第一晶體軸[100]的第一方向(X軸)相關(guān)聯(lián)的第一電阻率系數(shù)(πsubgt;LONG/subgt;)及與橫向于第一晶體軸的第二方向(Y軸)相關(guān)聯(lián)的第二電阻率系數(shù)(πsubgt;TRAN/subgt;)。第一電阻率系數(shù)與第二電阻率系數(shù)具有相反正負(fù)號。IC芯片還包含形成于襯底中且經(jīng)耦合以使第一電流從中穿過(從A到B)的第一應(yīng)力感測元件(100A)。第一應(yīng)力感測元件包含：第一電阻器(Rsubgt;1/subgt;)，其經(jīng)對準(zhǔn)使得通過第一電阻器的主電流流動方向在第一方向上；及第二電阻器(Rsubgt;2/subgt;)，其與第一電阻器串聯(lián)耦合且經(jīng)對準(zhǔn)使得通過第二電阻器的主電流流動方向在第二方向上。第二電阻器的電阻與第一電阻器的電阻的比率等于值α，其中α等于第一電阻率系數(shù)與第二電阻率系數(shù)的比率。

優(yōu)先權(quán)主張及相關(guān)專利申請案

此非臨時申請案基于以下先前美國臨時專利申請案而主張優(yōu)先權(quán)：(i)2017年2月15日提出申請的屬于尤米德賈·繆密特夫(Umidjon?Nurmetov)、拉爾夫·彼得·布里德魯(Ralf?Peter?Brederlow)及穆罕哈龍(Baher?Haroun)的第62/459,140號申請案“芯片上傳感器的機(jī)械應(yīng)力感測的新穎方法及應(yīng)力補(bǔ)償電路(A?Novel?Method?of?MechanicalStress?Sensing?for?On-chip?Sensors?and?Stress?Compensation?Circuits)”；所述申請案特此以其全文引用方式并入。

技術(shù)領(lǐng)域

所揭示實(shí)施例大體來說涉及半導(dǎo)體裝置中的機(jī)械應(yīng)力感測領(lǐng)域。更特定來說且不具任何限制性，本發(fā)明針對用于芯片上機(jī)械應(yīng)力感測的裝置及方法。

背景技術(shù)

機(jī)械應(yīng)力會改變裝置，例如裝置的尺寸，這會改變與裝置相關(guān)聯(lián)的電路參數(shù)。這些電路參數(shù)(例如電阻器的電阻率及集成振蕩器的頻率)可對x方向及y方向上的機(jī)械應(yīng)力作出不同響應(yīng)，因此期望確定主應(yīng)力分量中的每一者的值以便準(zhǔn)確地測量應(yīng)力并對應(yīng)力作出響應(yīng)。先前方法已利用擴(kuò)散電阻器的組合來提取應(yīng)力分量。然而，這些解決方案往往會增加電路復(fù)雜性且在所得測量值的后處理期間需要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容

所揭示實(shí)施例提供將施加于集成電路(IC)芯片上的應(yīng)力的分量的確定簡化的方法及裝置。在一個實(shí)施例中，應(yīng)力分量中的一者在應(yīng)力傳感器內(nèi)被消去，使得可直接測量應(yīng)力分量而無需額外電路組件。所述方法對兩個應(yīng)力分量同樣敏感，這減輕了所述補(bǔ)償電路中的信息處理。此外，所揭示實(shí)施例實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)勢而不需要在后處理時執(zhí)行復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算。

在一個方面中，揭示一種集成電路的實(shí)施例。所述集成電路包含：襯底，其包括壓電材料，所述壓電材料具有與縱向于第一晶體軸[100]的第一方向相關(guān)聯(lián)的第一電阻率系數(shù)及與橫向于所述第一晶體軸的第二方向相關(guān)聯(lián)的第二電阻率系數(shù)，所述第一電阻率系數(shù)與所述第二電阻率系數(shù)具有相反正負(fù)號；第一應(yīng)力感測元件，其形成于所述襯底中且經(jīng)耦合以使第一電流從中穿過，所述第一應(yīng)力感測元件包括：第一電阻器，其經(jīng)對準(zhǔn)使得通過所述第一電阻器的主電流流動方向在所述第一方向上；及第二電阻器，其與所述第一電阻器串聯(lián)耦合且經(jīng)對準(zhǔn)使得通過所述第二電阻器的主電流流動方向在所述第二方向上，其中所述第二電阻器的電阻與所述第一電阻器的電阻的比率等于值α，α等于所述第一電阻率系數(shù)與所述第二電阻率系數(shù)的比率。