CN106352999A - 温度测量方法以及温度测量结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温度测量方法以及温度测量结构，其中温度测量结构包括：测量回路，测量回路包括第一支路以及第二支路，第一、第二电阻，第二电阻的阻值随温度升高而增加；第一支路以及第二支路的电阻相等；与接地并联点相连的第一电阻包括与接地并联点直接相连的第一电阻接地端和与接地并联点不直接相连第一电阻非接地端；与接地并联点相连的第二电阻包括与接地并联点直接相连的第二电阻接地端和与接地并联点不直接相连第二电阻非接地端；处理单元通过第二电阻的电阻变化值以及第二电阻的阻值与温度之间的固定关系，获得测量回路所处环境的温度。本发明的有益效果在于，耐高温的能力相较于现有技术更好，在高温下的稳定工作稳定性也更高。

Description

温度测量方法以及温度测量结构

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种温度测量方法以及温度测量结构。

背景技术

现有技术中经常需要通过温度测量结构来检测温度。但是现有的温度测量结构的耐热性能较差，难以适应温度较高的环境，这会导致其工作稳定性变差，进而导致其测量精度受到影响。

此外，由于这些现有的温度检测电路由于对上述的高温环境的耐受程度不高，这些温度检测电路的使用寿命也不够长久，需要经常替换，这在一定程度上增加了生产制造过程中的成本和时间。

因此，如何设计一种能够承受高温高压环境的温度检测电路成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种温度测量方法以及温度测量结构，以提高温度检测电路的测量精度。

为解决上述问题，本发明提供一种温度测量结构，包括：

测量回路，所述测量回路包括：

第一支路以及第二支路，所述第一支路以及第二支路之间相互并联，并具有第一并联点以及第二并联点；所述第一并联点与第二并联点的其中之一作为接地并联点接地；

所述第一支路以及第二支路均包括若干阻值固定的第一电阻以及至少一个阻值随温度升高而增加的第二电阻，所述第二电阻的阻值与温度之间呈一固定关系变化，所述第二电阻在第一温度时与所述第一电阻的阻值相同；所述第一支路以及第二支路的电阻相等；

所述第一电阻的材料为氮化钽，第二电阻的材料为氮化钛；

第一支路中包括一直接与所述接地并联点相连的第一电阻，所述第二支路中包括一与所述接地并联点相连的第二电阻；或者，所述第一支路中包括一直接与所述接地并联点相连的第二电阻，所述第二支路中包括一与所述接地并联点相连的第一电阻；

与所述接地并联点相连的第一电阻包括与接地并联点直接相连的第一电阻接地端和与接地并联点不直接相连的第一电阻非接地端；与所述接地并联点相连的第二电阻包括与接地并联点直接相连的第二电阻接地端和与接地并联点不直接相连的第二电阻非接地端；

处理单元，用于根据所述第一电阻非接地端和第二电阻非接地端之间的电压差，以及第一并联点或者第二并联点的电流值以得到所述第二电阻的电阻变化值，并通过所述第二电阻的电阻变化值以及第二电阻的阻值与温度之间的固定关系，获得测量回路所处环境的温度。

可选的，所述第一支路中设有一第一电阻以及一第二电阻，所述第一电阻以及第二电阻之间相互串联；

所述第二支路中设有一第一电阻以及一第二电阻，所述第一电阻与第二电阻串联。

可选的，所述第二电阻的电阻温度系数高于所述第一电阻的电阻温度系数。

可选的，所述第二电阻的电阻温度系数为1×10^-3/摄氏度～2×10^-3/摄氏度。

可选的，所述第二电阻的应力高于10GPa。

可选的，所述第一电阻的厚度大于125纳米。

此外，本发明还提供一种温度测量方法，包括：

提供一测量回路；

在所述测量回路中设置第一支路以及第二支路；

使所述第一支路以及第二支路之间相互并联以形成第一并联点以及第二并联点，并使所述第一并联点或者第二并联点作为接地并联点接地；

在所述第一支路以及第二支路中分别设置若干阻值固定的第一电阻以及至少一个阻值随温度升高而增加的第二电阻，所述第二电阻的阻值与温度之间呈一固定关系变化，所述第二电阻在第一温度时与所述第一电阻的阻值相同；使所述第一支路以及第二支路的电阻相等；

在所述第一支路中设置一直接与所述接地并联点相连的第一电阻，并在所述第二支路中设置一与所述接地并联点相连的第二电阻；或者，在所述第一支路中设置一直接与所述接地并联点相连的第二电阻，并在所述第二支路中设置一与所述接地并联点相连的第一电阻；

使与所述接地并联点相连的第一电阻包括与接地并联点直接相连的第一电阻接地端和与接地并联点不直接相连的第一电阻非接地端；并使与所述接地并联点相连的第二电阻包括与接地并联点直接相连的第二电阻接地端和与接地并联点不直接相连的第二电阻非接地端；

将所述测量回路放置于一高于第一温度的环境；

获取所述第一电阻非接地端和第二电阻非接地端之间的电压差；

获得第一并联点或者第二并联点的电流值；

通过所述电压差以及电流值得到所述第二电阻的电阻变化值；

通过所述第二电阻的电阻变化值以及第二电阻的阻值与温度之间的固定关系，获得测量回路所处环境的温度。

可选的，在第一支路以及第二支路中分别设置第一电阻以及第二电阻的步骤包括：

在所述第一支路中设置一第一电阻以及一第二电阻，并使所述第一电阻以及第二电阻之间相互串联；

在所述第二支路中设置一第一电阻以及一第二电阻，并使所述第一电阻与第二电阻串联。

可选的，在第一支路以及第二支路中分别设置第一电阻以及第二电阻的步骤包括：使所述第二电阻的电阻温度系数高于所述第一电阻的电阻温度系数。

可选的，第二电阻的电阻温度系数为1×10^-3/摄氏度～2×10^-3/摄氏度。

可选的，在第一支路以及第二支路中分别设置第一电阻以及第二电阻的步骤包括：采用氮化钽作为所述第一电阻的材料，并采用氮化钛作为所述第二电阻的材料。

可选的，设置应力高于10GPa的第二电阻。

可选的，形成厚度大于125纳米的第一电阻。

可选的，在第一支路以及第二支路中分别设置第一电阻以及第二电阻的步骤包括：采用溅射沉积的方式形成所述第一电阻以及第二电阻。

可选的，形成第一电阻的步骤包括：使用钽材料的靶材，以氮气作为反应气体，氮气分压在1.7～1.9Pa的范围内；使溅射沉积的环境压强在2.2～2.4Pa的范围内，环境温度在340～360摄氏度的范围内；使溅射沉积设备的功率在0.4～0.6Kw的范围内，偏置电压为0；

形成第二电阻的步骤包括：使用钛材料的靶材，以氮气作为反应气体，氮气分压在0.3～0.5Pa的范围内；使溅射沉积的环境压强在0.4～0.6Pa的范围内，环境温度在340～360摄氏度的范围内；使溅射沉积设备的功率在11～13Kw的范围内，偏置电压为0。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的温度测量结构包含并联设置的第一支路以及第二支路，且所述第一支路以及第二支路中分别设置有若干阻值固定的第一电阻以及至少一个阻值随温度升高而增加的第二电阻，第一支路和第二支路的电阻相等；本发明的测量回路用于通过第一支路以及第二支路中的第一端部电阻或者第二端部电阻之间的电压差，以及第一并联点或者第二并联点的电流值得到所述第二电阻的电阻变化值，并通过所述第二电阻的电阻变化值以及第二电阻的阻值与温度之间的固定关系，获得测量回路所处环境的温度。第一并联点或者第二并联点的电流值、第一支路以及第二支路中的第一端部电阻或者第二端部电阻之间的电压差在实际操作中很容易测得，且由于第二电阻的电阻随温度升高而增加，且其阻值与温度之间的关系固定，这样可以比较精确的得到本发明的温度测量结构所处的环境的温度。并且，这种结构本身依靠温度的上升进而改变第二电阻的阻值，进而反推得到环境温度，其耐高温的能力相较于现有技术更好，在高温下的稳定工作稳定性也更高。

附图说明

图1至图4是本发明温度测量结构一实施例中的示意图。

具体实施方式

现有技术中的温度测量结构对于高温的耐受程度较差，这不仅会导致其测量稳定性变差进而影响测量精度，还会导致其使用寿命变低，需要经常更换，这样生产成本也会增加。

为此，本发明提供一种温度测量结构，包括：

测量回路，所述测量回路包括：

第一支路以及第二支路，所述第一支路以及第二支路之间相互并联，并具有第一并联点以及第二并联点；所述第一并联点与第二并联点的其中之一作为接地并联点接地；

所述第一支路以及第二支路均包括若干阻值固定的第一电阻以及至少一个阻值随温度升高而增加的第二电阻，所述第二电阻的阻值与温度之间呈一固定关系变化，所述第二电阻在第一温度时与所述第一电阻的阻值相同；所述第一支路以及第二支路的电阻相等；

所述第一电阻的材料为氮化钽，第二电阻的材料为氮化钛；

第一支路中包括一直接与所述接地并联点相连的第一电阻，所述第二支路中包括一与所述接地并联点相连的第二电阻；或者，所述第一支路中包括一直接与所述接地并联点相连的第二电阻，所述第二支路中包括一与所述接地并联点相连的第一电阻；

与所述接地并联点相连的第一电阻包括与接地并联点直接相连的第一电阻接地端和与接地并联点不直接相连的第一电阻非接地端；与所述接地并联点相连的第二电阻包括与接地并联点直接相连的第二电阻接地端和与接地并联点不直接相连的第二电阻非接地端；

处理单元，用于根据所述第一电阻非接地端和第二电阻非接地端之间的电压差，以及第一并联点或者第二并联点的电流值以得到所述第二电阻的电阻变化值，并通过所述第二电阻的电阻变化值以及第二电阻的阻值与温度之间的固定关系，获得测量回路所处环境的温度。

本发明的测量回路用于根据第一电阻非接地端和第二电阻非接地端之间的电压差，以及第一并联点或者第二并联点的电流值得到所述第二电阻的电阻变化值，并通过所述第二电阻的电阻变化值以及第二电阻的阻值随温度升高而增加，且与温度之间的固定关系，获得测量回路所处环境的温度。第一并联点或者第二并联点的电流值、第一支路以及第二支路中的第一电阻非接地端和第二电阻非接地端之间的电压差在实际操作中很容易测得，且由于第二电阻的电阻变化值与温度的关系固定，这样可以比较精确的得到本发明的温度测量结构所处的环境的温度。并且，这种本发明的测量回路本身依靠温度的上升进而改变第二电阻的阻值，进而反推得到环境温度，其耐高温的能力相较于现有技术更好，在高温下的稳定工作稳定性也更高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

请参考图1至图4，为本发明温度测量结构一实施例中的示意图。

首先请参考图1，在本实施例中，所述温度测量结构包括：

测量回路100，所述测量回路100包括：

第一支路110以及第二支路120，所述第一支路110以及第二支路120之间相互并联，并具有第一并联点A以及第二并联点C；其中，所述第一并联点A与第二并联点C的其中之一作为接地并联点接地。

具体的，在本实施例中，并联点A用于通入电流I，并联点C用于接地，为接地并联点。但是如前文所述，在本发明的其他实施例中，也可以是所述并联点A用于接地，所述并联点C通入电流I。

所述第一支路110以及第二支路120的电阻相等，这样在并联点A通入的电流I将平均地分配至第一支路110以及第二支路120，也就是说，所述第一支路110以及第二支路120各自的电流大小均为2/I。

所述第一支路110以及第二支路120分别包括若干阻值固定的第一电阻60(例如，本实施例中如图1中的R2和R3)以及至少一个阻值随温度升高而增加的第二电阻50(如图1中的R1和R4)，其中，所述第二电阻50在第一温度下与第一电阻60的阻值相等，并且，当温度高于所述第一温度时，所述第二电阻50的阻值与温度之间将呈一固定关系变化。根据第二电阻50的阻值的变化与温度之间的关系推算出测试回路所处环境的温度。具体方式将在后面进行详细说明。

具体的，在本实施例中，所述第二电阻50的阻值随着温度升高而增加。

具体来说，所述第一温度在本实施例中可以是室温，也就是大约25摄氏度的范围。在室温范围内，所述第二电阻50的阻值与所述第一电阻60相同，为了便于描述，将室温下第一电阻60和第二电阻50的阻值大小用R表示。当温度高于室温时，第二电阻50的阻值增加，变为R+ΔR，其中ΔR为第二电阻50的电阻变化值。

进一步的，在本实施例中，为了达到使第一电阻60的阻值固定，也就是基本不随温度变化，同时使第二电阻50的阻值随着温度的升高而升高，可以采用较低电阻温度系数(Temperature Coefficient of Resistance,TCR)的材料形成所述第一电阻60，同时采用电阻温度系数相对较高的材料形成所述第二电阻50。

请结合参考图2，为第一电阻60和第二电阻50的电阻变化率与温度的关系图，其中纵轴为电阻变化率，横轴为温度，线段11和12分别表示第二电阻50和第一电阻60与温度的关系。从图中可以看出，电阻温度系数相对较高的第二电阻50(线段11)随着温度的升高，其电阻变化率逐渐增加；而对于第一电阻60(线段12)，由于电阻温度系数相对较小甚至接近于零，温度的变化对其电阻的变化总体上影响较小。

例如，在本实施例中，可以采用电阻温度系数范围为1×10^-3/摄氏度～2×10^-3/摄氏度的第二电阻50。

在本实施例中，可以采用氮化钛材料形成所述第二电阻50。其原因在于，氮化钛材料具有相对较高的电阻温度系数。

并且，氮化钛本身熔点较高(约为2950摄氏度)，其自身具有较好的耐高温能力，进一步有利于增加温度测量结构的高温耐受程度。同时，氮化钛在半导体领域为常见材料，也比较容易获得，这基本不会增加生产制造的难度。

进一步，在本实施例中，可以使形成所述第二电阻50的氮化钛材料具有较高的应力，具体来说，具有较高应力的氮化钛的结构较为特殊，与其他材料或者是应力较低甚至基本不具有应力的氮化钛材料相比，应力较低(甚至基本没有应力)的氮化钛材料中含有较多的孔隙(void)，这些孔隙可以释放应力从而使氮化钛的总体应力降低，同时这些孔隙会使电子发生散射，进而增加氮化钛的电阻，其较多的晶界也会在一定程度上增加电阻大小。也就是说，这种应力较低的氮化钛的电阻主要由这些孔隙所产生，其电阻近似于一种材料本身带有的电阻，其阻值与温度的关系并不大，因此这种氮化钛的电阻温度系数很低甚至趋近于零。

相比之下，本实施中所采用的具有较高应力的氮化钛中缺少孔隙，由于缺少孔隙来缓冲应力或者使电子发生散射，因此这种高应力的氮化钛的电阻更容易受到温度影响，因此其电阻温度系数相对于低应力的氮化钛更高。

当温度升高，这种高应力的氮化钛中的原子振动频率增大，对传导于其中的电子阻碍能力变强，因而电阻变大。

在本实施例中，为了尽量使高应力的氮化钛的应力足够高，以获得更高的电阻温度系数，可以采用应力高于10GPa的氮化钛材料形成所述第二电阻50。

与此同时，所述第一电阻60的电阻温度系数则应选择尽可能低的材料，以便于在计算中将第一电阻60的阻值看作一个常量进而方便计算第二电阻50的电阻变化值。例如，在本实施例中，可以选用电阻温度系数在ppm量级的材料。

具体的，本实施例可以选用氮化钽作为所述第一电阻60的材料。这种材料的电阻温度系数相对于本实施例中所采用的氮化钛材料的第二电阻50的电阻温度系数来说更小，第一电阻60电阻温度系数与约在20ppm量级。

并且，氮化钽的熔点在3090摄氏度，也就是说，有氮化钽材料所形成的第一电阻60具有很好的耐高温性能，其耐高温的能力相较于现有技术更好，在高温下的稳定工作稳定性也更高。并且，氮化钽在半导体领域为常见材料，也比较容易获得，这基本不会增加生产制造的难度。

请结合参考图3，为氮化钽在不同厚度时，其薄层电阻大小(线段22)以及电阻温度系数大小(小段23)。从图中可以看出，当时是氮化钽的厚度在大约125纳米以上时，其薄层电阻的变化较小，且其电阻温度系数大小变化也变得较小。

因此，在本实施例中，所述第一电阻60的厚度应大于125纳米。这样可以使氮化钽材料的第一电阻60的薄层电阻变化较小、电阻温度系数变化较小。

在本实施例中，分别在所述第一支路110以及第二支路120中设有一第一电阻60以及一第二电阻50，所述第一电阻60与第二电阻50串联。也就是说，所述第一支路110以及第二支路120均分别包含两个电阻(一个第一电阻60以及一个第二电阻50)。

如前文所述，在本实施例中，并联点C为接地并联点。第一支路110中包括一直接与所述接地并联点(并联点C)直接相连的第一电阻60，具体来说为R2；同时，所述第二支路120中包括一与所述接地并联点(并联点C)直接相连的第二电阻50。

但是，本发明对第一支路110中与所述接地并联点直接相连的是否必须为第一电阻60，或者第二支路120中与所述接地并联点直接相连的是否必须为第二电阻50不作限定，在本发明的其他实施例中，也可以是：所述第一支路110中包括一直接与所述接地并联点相连的第二电阻50，所述第二支路120中包括一与所述接地并联点相连的第一电阻60。

具体的，与所述接地并联点相连的第一电阻60包括与接地并联点直接相连的第一电阻60接地端和与接地并联点不直接相连的第一电阻60非接地端；与所述接地并联点相连的第二电阻50包括与接地并联点直接相连的第二电阻接地端和与接地并联点不直接相连第二电阻50非接地端。

此处需要说明的是，本发明对第一支路110以及第二支路120具体设有多少第一电阻60以及第二电阻50、第一电阻60以及第二电阻50之间如何排列不作任何限定，因为本发明旨在测量第一支路110以及第二支路120中两个电阻各自的非接地端(第一电阻60的第一非接地端以及第二电阻50的第二非接地端)之间的电压差，为了获得所述电压差，这两个电阻中应当包含一个第一电阻60以及一个第二电阻50，且第一支路110以及第二支路120的电阻总和相等即可达到本发明的目的。因此，在本发明的其他实施例中，所述第一支路110以及第二支路120中可以各自包含多个、第一电阻60以及第二电阻50。

结合参考图4，将所述温度测量结构放于一高于室温的某个环境当中时，第二电阻50的阻值升高，为了便于区分，将阻值变化的第二电阻50标记为R1`以及R4`。

本发明的测量回路100还包括处理单元(图中未示出)，所述处理单元用于根据与接地并联点直接相连的第一电阻60的非接地端和第二电阻50非接地端之间的电压差，以及第一并联点A或者第二并联点C的电流值得到所述第二电阻50的电阻变化值，并通过所述第二电阻50的电阻变化值以及第二电阻50的阻值与温度之间的固定关系，获得测量回路100所处环境的温度。

具体计算过程如下：

在本实施例中，可以取直接与接地并联点相连的电阻R2和R4非接地端之间的电压差，也就是B、D两点之间的电压差ΔV。所述电压差在实际操作中比较容易获得，例如采用电笔等工具可以直接测得。

然后，获得通入所述测量回路100的电流I的大小。同样的，在实际操作过程中，电流I的大小也可以通过电笔等工具比较方便地获得。

由于第一支路110以及第二支路120的电阻大小相等，因此第一支路110以及第二支路120各自的电路均为2/I。

因此得到以下公式：

$\mathrm{\Δ}V=\frac{I}{2}*R_4-\frac{I}{2}*R_2=\frac{I}{2}*(R+\mathrm{\Δ}R)-\frac{I}{2}*R=\frac{I}{2}*\mathrm{\Δ}R$

将公式变形，得到计算第二电阻50的电阻变化值ΔR的公式：

$\mathrm{\Δ}R=2*\frac{\mathrm{\Δ}V}{I}$

如前文所述，I与ΔV的大小可以直接获得，因此可以得到在高于第一温度的某个温度下，第二电阻50的电阻变化值ΔR。

如前文所述，由于第二电阻50的电阻变化值ΔR与温度之间呈一固定关系，通过所述第二电阻50的电阻变化值以及第二电阻50的阻值与温度之间的固定关系便可以获得测量回路100所处环境的温度。

需要说明的是，本发明对如何获得第二电阻50的电阻变化值ΔR与温度之间的固定关系不作赘述，因为所述固定关系在实际操作中与电阻的材料直接相关，并且可以通过实验、查询现有数据等方式直接获得，因此，在本发明中，所述固定关系为已知量。

此外，本发明还提供一种温度测量方法，所述测量方法可以参考图1至图4；所述种温度测量方法包括以下步骤：

提供一测量回路100；

在所述测量回路100中设置第一支路110以及第二支路120；

使所述第一支路110以及第二支路120之间相互并联以形成第一并联点A以及第二并联点C，并使所述第一并联点A与第二并联点C的其中之一作为接地并联点接地；

具体的，在本实施例中，并联点A用于通入电流I，并联点C用于接地，为接地并联点。

在所述第一支路110以及第二支路120中分别设置若干阻值固定的第一电阻60以及至少一个阻值随温度升高而增加的第二电阻50，所述第二电阻50的阻值与温度之间呈一固定关系变化，所述第二电阻50在第一温度时与所述第一电阻60的阻值相同；使所述第一支路110以及第二支路120的电阻相等；

在本实施例中，所述第一温度在本实施例中可以是室温，也就是大约25摄氏度的范围。在室温范围内，所述第二电阻50的阻值与所述第一电阻60相同，为了便于描述，将室温下第一电阻60和第二电阻50的阻值大小用R表示。当温度高于室温时，第二电阻50的阻值增加，变为R+ΔR，其中ΔR为第二电阻50的阻值的变化值。

进一步的，在本实施例中，为了达到使第一电阻60的阻值固定，也就是基本不随温度变化，同时使第二电阻50的阻值随着温度的升高而升高，可以采用较低电阻温度系数(Temperature Coefficient of Resistance,TCR)的材料形成所述第一电阻60，同时采用电阻温度系数相对较高的材料形成所述第二电阻50。

例如，在本实施例中，可以采用电阻温度系数范围为1×10^-3/摄氏度～2×10^-3/摄氏度的第二电阻50。

在本实施例中，可以采用氮化钛材料的第二电阻50，其原因在于，氮化钛材料具有相对较高的电阻温度系数。

并且，氮化钛本身熔点较高(约为2950摄氏度)，其自身具有较好的耐高温能力，进一步有利于增加温度测量结构的高温耐受程度。同时，氮化钛在半导体领域为常见材料，也比较容易获得，这基本不会增加生产制造的难度。

进一步，在本实施例中，可以使形成所述第二电阻50的氮化钛材料具有较高的应力，具体来说，具有较高应力的氮化钛的结构较为特殊，与其他材料或者是应力较低甚至基本不具有应力的氮化钛材料相比，应力较低(甚至基本没有应力)的氮化钛材料中含有较多的孔隙(void)，这些孔隙可以释放应力从而使氮化钛的总体应力降低，同时这些孔隙会使电子发生散射，进而增加氮化钛的电阻，其较多的晶界也会在一定程度上增加电阻大小。也就是说，这种应力较低的氮化钛的电阻主要由这些孔隙所产生，其电阻近似于一种材料本身带有的电阻，其阻值与温度的关系并不大，因此这种氮化钛的电阻温度系数很低甚至趋近于零。

相比之下，本实施中所采用的具有较高应力的氮化钛中缺少孔隙，由于缺少孔隙来缓冲应力或者使电子发生散射，因此这种高应力的氮化钛的电阻更容易受到温度影响，因此其电阻温度系数相对于低应力的氮化钛更高。

当温度升高，这种高应力的氮化钛中的原子振动频率增大，对传导于其中的电子阻碍能力变强，因而电阻变大。

在本实施例中，为了尽量使高应力的氮化钛的应力足够高，以获得更高的电阻温度系数，可以采用应力高于10GPa的氮化钛材料形成所述第二电阻50。

在本实施例中，可以通过溅射沉积的方式形成所述第二电阻50，并通过改变溅射沉积过程中的各项参数来形成具有较高应力的氮化钛。

具体的，可以使用钛材料的靶材，以氮气作为反应气体，氮气分压在0.3～0.5Pa的范围内；使溅射沉积的环境压强在0.4～0.6Pa的范围内，环境温度在340～360摄氏度的范围内；使溅射沉积设备的功率在11～13Kw的范围内，偏置电压为0。

具体的，氮气分压可以是0.41Pa，环境压强为0.53Pa，环境温度为350摄氏度，溅射沉积设备的功率为12Kw；

可以看出，形成第二电阻50的高应力氮化钛时，使溅射沉积设备的功率变得相对较高，环境压强以及氮气分压变得相对较小有利于形成比较致密的、孔隙较少的高应力氮化钛。

与此同时，所述第一电阻60的电阻温度系数则应选择尽可能低的材料，以便于在计算中将第一电阻60的阻值看作一个常量进而方便计算第二电阻50的电阻变化值。例如，在本实施例中，可以选用电阻温度系数在ppm量级的材料。

具体的，本实施例可以选用氮化钽作为所述第一电阻60的材料。这种材料的电阻温度系数相对于本实施例中所采用的氮化钛材料的第二电阻50的电阻温度系数来说更小，第一电阻60电阻温度系数与约在20ppm量级。

并且，氮化钽的熔点在3090摄氏度，也就是说，有氮化钽材料所形成的第一电阻60具有很好的耐高温性能，其耐高温的能力相较于现有技术更好，在高温下的稳定工作稳定性也更高。并且，氮化钽在半导体领域为常见材料，也比较容易获得，这基本不会增加生产制造的难度。

在本实施例中，所述第一电阻60的厚度应大于125纳米。这样可以使氮化钽材料的第一电阻60的薄层电阻变化较小、电阻温度系数变化较小。

在本实施例中，可以采用溅射沉积的方式形成所述氮化钽材料的第一电阻60，这样形成的氮化钽材料的第一电阻60具有较小的薄层电阻变化以及电阻温度系数变化。

具体的，可以使用钽材料的靶材，以氮气作为反应气体，氮气分压在1.7～1.9Pa的范围内；使溅射沉积的环境压强在2.2～2.4Pa的范围内，环境温度在340～360摄氏度的范围内；使溅射沉积设备的功率在0.4～0.6Kw的范围内，偏置电压为0；

具体的，氮气分压可以是1.8Pa，环境压强为2.3Pa，环境温度为350摄氏度，溅射沉积设备的功率为0.5Kw。

在本实施例中，分别在所述第一支路110以及第二支路120中设置一第一电阻60以及一第二电阻50，所述第一电阻60与第二电阻50串联。也就是说，使所述第一支路110以及第二支路120中分别包含两个电阻(一个第一电阻60以及一个第二电阻50)。

为了方便描述，在所述第一支路110中设置一直接与所述接地并联点相连的第一电阻60，并在所述第二支路120中设置一与所述接地并联点C相连的第二电阻50。

但是，本发明对第一支路110中与所述接地并联点直接相连的是否必须为第一电阻60，或者第二支路120中与所述接地并联点直接相连的是否必须为第二电阻50不作限定，在本发明的其他实施例中，也可以是：在所述第一支路110中设置一直接与所述接地并联点相连的第二电阻50，并在所述第二支路120中设置一与所述接地并联点相连的第一电阻60；

使与所述接地并联点相连的第一电阻60包括与接地并联点直接相连的第一电阻60接地端和与接地并联点不直接相连的第一电阻60非接地端；并使与所述接地并联点相连的第二电阻50包括与接地并联点直接相连的第二电阻50接地端和与接地并联点不直接相连的第二电阻50非接地端；

使所述第一支路110以及第二支路120的电阻相等，以使经过第一支路110以及第二支路120的电流大小相等。

将所述测量回路100放置于一高于第一温度的环境中，此时第二电阻50的阻值增加，变为R+ΔR；

获取所述第一电阻60的非接地端和第二电阻50的非接地端之间的电压差ΔV；具体的，可以取R2和R4之间的电压差，也就是B、D两点之间的电压差ΔV。所述电压差在实际操作中比较容易获得，例如采用电笔等工具可以直接测得。

获得第一并联点A或者第二并联点C的电流值；同样的，在实际操作过程中，电流I的大小也可以通过电笔等工具比较方便地获得。

由于第一支路110以及第二支路120的电阻大小相等，因此第一支路110以及第二支路120各自的电路均为2/I。

因此得到以下公式：

$\mathrm{\Δ}V=\frac{I}{2}*R_4-\frac{I}{2}*R_2=\frac{I}{2}*(R+\mathrm{\Δ}R)-\frac{I}{2}*R=\frac{I}{2}*\mathrm{\Δ}R$

将公式变形，得到计算第二电阻50的阻值变化量ΔR的公式：

$\mathrm{\Δ}R=2*\frac{\mathrm{\Δ}V}{I}$

通过所述电压差ΔV以及电流值I得到所述第二电阻50的电阻变化值ΔR；

如前文所述，由于第二电阻50的阻值变化值ΔR与温度之间呈一固定关系，因此，通过所述第二电阻50的电阻变化值以及第二电阻50的阻值与温度之间的固定关系，可以获得测量回路100所处环境的温度。

需要说明的是，本发明对如何获得第二电阻50的电阻变化值ΔR与温度之间的固定关系不作赘述，因为所述固定关系在实际操作中与电阻的材料直接相关，并且可以通过实验、查询现有数据等方式直接获得，因此，在本发明中，所述固定关系为已知量。

通过第一支路110以及第二支路120中的第一电阻60非接地端和第二电阻50非接地端之间的电压差，以及第一并联点A或者第二并联点C的电流值得到所述第二电阻50的电阻变化值，并通过所述第二电阻50的电阻变化值以及第二电阻50的阻值与温度之间的固定关系，获得测量回路所处环境的温度。第一并联点A或者第二并联点C的电流值以及第一电阻60非接地端和第二电阻50非接地端之间的电压差在实际操作中很容易测得，且由于第二电阻50的阻值变化与温度的关系固定，这样可以比较精确的得到本发明的温度测量结构所处的环境的温度。并且，这种结构本身依靠温度的上升进而改变第二电阻50的阻值，进而反推得到环境温度，其耐高温的能力相较于现有技术更好，在高温下的稳定工作稳定性也更高。

此外，本发明的温度测量方法可以但不限于采用上述的温度测量结构得到。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种温度测量结构，其特征在于，包括：

测量回路，所述测量回路包括：

第一支路以及第二支路，所述第一支路以及第二支路之间相互并联，并具有第一并联点以及第二并联点；所述第一并联点与第二并联点的其中之一作为接地并联点接地；

所述第一支路以及第二支路均包括若干阻值固定的第一电阻以及至少一个阻值随温度升高而增加的第二电阻，所述第二电阻的阻值与温度之间呈一固定关系变化，所述第二电阻在第一温度时与所述第一电阻的阻值相同；所述第一支路以及第二支路的电阻相等；

所述第一电阻的材料为氮化钽，第二电阻的材料为氮化钛；

第一支路中包括一直接与所述接地并联点相连的第一电阻，所述第二支路中包括一与所述接地并联点相连的第二电阻；或者，所述第一支路中包括一直接与所述接地并联点相连的第二电阻，所述第二支路中包括一与所述接地并联点相连的第一电阻；

与所述接地并联点相连的第一电阻包括与接地并联点直接相连的第一电阻接地端和与接地并联点不直接相连的第一电阻非接地端；与所述接地并联点相连的第二电阻包括与接地并联点直接相连的第二电阻接地端和与接地并联点不直接相连的第二电阻非接地端；

处理单元，用于根据所述第一电阻非接地端和第二电阻非接地端之间的电压差，以及第一并联点或者第二并联点的电流值以得到所述第二电阻的电阻变化值，并通过所述第二电阻的电阻变化值以及第二电阻的阻值与温度之间的固定关系，获得测量回路所处环境的温度。

2.如权利要求1所述的温度测量结构，其特征在于，所述第一支路中设有一第一电阻以及一第二电阻，所述第一电阻以及第二电阻之间相互串联；

所述第二支路中设有一第一电阻以及一第二电阻，所述第一电阻与第二电阻串联。

3.如权利要求1所述的温度测量结构，其特征在于，所述第二电阻的电阻温度系数高于所述第一电阻的电阻温度系数。

4.如权利要求1所述的温度测量结构，其特征在于，所述第二电阻的电阻温度系数为1×10^-3/摄氏度～2×10^-3/摄氏度。

5.如权利要求1所述的温度测量结构，其特征在于，所述第二电阻的应力高于10GPa。

6.如权利要求1所述的温度测量结构，其特征在于，所述第一电阻的厚度大于125纳米。

7.一种温度测量方法，其特征在于，包括：

提供一测量回路；

在所述测量回路中设置第一支路以及第二支路；

使所述第一支路以及第二支路之间相互并联以形成第一并联点以及第二并联点，并使所述第一并联点或者第二并联点作为接地并联点接地；

在所述第一支路以及第二支路中分别设置若干阻值固定的第一电阻以及至少一个阻值随温度升高而增加的第二电阻，所述第二电阻的阻值与温度之间呈一固定关系变化，所述第二电阻在第一温度时与所述第一电阻的阻值相同；使所述第一支路以及第二支路的电阻相等；

在所述第一支路中设置一直接与所述接地并联点相连的第一电阻，并在所述第二支路中设置一与所述接地并联点相连的第二电阻；或者，在所述第一支路中设置一直接与所述接地并联点相连的第二电阻，并在所述第二支路中设置一与所述接地并联点相连的第一电阻；

使与所述接地并联点相连的第一电阻包括与接地并联点直接相连的第一电阻接地端和与接地并联点不直接相连的第一电阻非接地端；并使与所述接地并联点相连的第二电阻包括与接地并联点直接相连的第二电阻接地端和与接地并联点不直接相连的第二电阻非接地端；

将所述测量回路放置于一高于第一温度的环境；

获取所述第一电阻非接地端和第二电阻非接地端之间的电压差；

获得第一并联点或者第二并联点的电流值；

通过所述电压差以及电流值得到所述第二电阻的电阻变化值；

通过所述第二电阻的电阻变化值以及第二电阻的阻值与温度之间的固定关系，获得测量回路所处环境的温度。

8.如权利要求7所述的温度测量方法，其特征在于，在第一支路以及第二支路中分别设置第一电阻以及第二电阻的步骤包括：

在所述第一支路中设置一第一电阻以及一第二电阻，并使所述第一电阻以及第二电阻之间相互串联；

在所述第二支路中设置一第一电阻以及一第二电阻，并使所述第一电阻与第二电阻串联。

9.如权利要求7所述的温度测量方法，其特征在于，在第一支路以及第二支路中分别设置第一电阻以及第二电阻的步骤包括：使所述第二电阻的电阻温度系数高于所述第一电阻的电阻温度系数。

10.如权利要求9所述的温度测量方法，其特征在于，第二电阻的电阻温度系数为1×10^-3/摄氏度～2×10^-3/摄氏度。

11.如权利要求7所述的温度测量方法，其特征在于，在第一支路以及第二支路中分别设置第一电阻以及第二电阻的步骤包括：采用氮化钽作为所述第一电阻的材料，并采用氮化钛作为所述第二电阻的材料。

12.如权利要求11所述的温度测量方法，其特征在于，设置应力高于10GPa的第二电阻。

13.如权利要求11所述的温度测量方法，其特征在于，形成厚度大于125纳米的第一电阻。

14.如权利要求11所述的温度测量方法，其特征在于，在第一支路以及第二支路中分别设置第一电阻以及第二电阻的步骤包括：采用溅射沉积的方式形成所述第一电阻以及第二电阻。

15.如权利要求14所述的温度测量方法，其特征在于，形成第一电阻的步骤包括：使用钽材料的靶材，以氮气作为反应气体，氮气分压在1.7～1.9Pa的范围内；使溅射沉积的环境压强在2.2～2.4Pa的范围内，环境温度在340～360摄氏度的范围内；使溅射沉积设备的功率在0.4～0.6Kw的范围内，偏置电压为0；

形成第二电阻的步骤包括：使用钛材料的靶材，以氮气作为反应气体，氮气分压在0.3～0.5Pa的范围内；使溅射沉积的环境压强在0.4～0.6Pa的范围内，环境温度在340～360摄氏度的范围内；使溅射沉积设备的功率在11～13Kw的范围内，偏置电压为0。