CN117367616A - 温度传感器、温度传感器封装方法及温度测量方法 - Google Patents
温度传感器、温度传感器封装方法及温度测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117367616A CN117367616A CN202210764620.7A CN202210764620A CN117367616A CN 117367616 A CN117367616 A CN 117367616A CN 202210764620 A CN202210764620 A CN 202210764620A CN 117367616 A CN117367616 A CN 117367616A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thermistor
- diode
- temperature sensor
- temperature
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
- G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
- G01K7/25—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit for modifying the output characteristic, e.g. linearising
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
本发明实施例提供了一种温度传感器、温度传感器封装方法及温度测量方法。该温度传感器包括：第一热敏电阻、与所述第一热敏电阻并联的第二热敏电阻、与所述第一热敏电阻串联的第一二极管，以及与所述第二热敏电阻串联的第二二极管,其中，所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻为两个材质和工艺相同，但几何尺寸存在差异的毗邻热敏电阻，所述第一二极管和所述第二二极管为两个选型相同，但极性相反的毗邻二极管。通过本发明，可以解决基于热敏电阻RT的阻值来推断系统局部温度的技术方案里存在的寄生问题，达到对探测位置的温度精确探测的效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种温度传感器、温度传感器封装方法及温度测量方法。
背景技术
微纳尺度精确量热一直是芯片和半导体行业极为关注的技术领域之一。其中，利用电阻的温度特性设计的温度传感器，通过监控热敏电阻的阻值变化而预测局部温升，是一种简便易行且具有良好线性度的量热解决方案。然而，此类电阻基的温度传感器实际仍需经过外部互连连接其他元器件、电源及测试设备，所以当测量热敏电阻时不可避免地引入了传感器之外的寄生效应。如图1所示，可将上述情况抽象为一个二端口的纯电阻网络，Rc为集总寄生电阻，RT为传感器的热敏电阻。则从该二端口电阻网络看进去，其实际电阻为Rc+RT，而非真正的RT。而且，Rc和RT的在系统中的位置不同，使用材料不同(即温度系数和低温电阻率不同)、尺寸以及局部温度都可能存在差异，因此，寄生问题对基于热敏电阻RT的阻值测量来推断系统局部温度的方案而言，无疑是一个巨大挑战。
发明内容
本发明实施例提供了一种温度传感器、温度传感器封装方法及温度测量方法，以至少解决基于热敏电阻RT的阻值来推断系统局部温度的技术方案里存在的寄生问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种温度传感器，包括：第一热敏电阻、与所述第一热敏电阻并联的第二热敏电阻、与所述第一热敏电阻串联的第一二极管，以及与所述第二热敏电阻串联的第二二极管,其中，所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻为两个材质和工艺相同，但几何尺寸存在差异的毗邻热敏电阻，所述第一二极管和所述第二二极管为两个选型相同，但极性相反的毗邻二极管。
在一个示例性实施例中，在探测位置在硅晶圆芯片上的金属互连层的情况下，所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻由所述金属互连层的金属互连线构成。
在一个示例性实施例中，所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻为多晶硅电阻。
在一个示例性实施例中，所述第一二极管和所述第二二极管为分立器件或集成器件。
在一个示例性实施例中，所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻之间的间距，以及所述第一二极管和所述第二二极管间的间距，由所采用的制成工艺确定。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种温度传感器的封装方法，应用于上述温度传感器，包括：在硅晶圆芯片上通过扩散工艺形成第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管，并由硅晶圆芯片上的金属互连所述第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管以在所述硅晶圆芯片上形成所述温度传感器。
在一个示例性实施例中，还包括：在所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻为多晶硅电阻的情况下，将所述温度传感器通过通孔和所述硅晶圆芯片上的金属互连层接出所述硅晶圆芯片。
在一个示例性实施例中，还包括：将所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻电镀至所述硅晶圆芯片上。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种温度传感器的封装方法，应用于上述温度传感器，包括：通过埋入的方式将第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管埋入基板埋层中，或通过表面贴装的方式在基板上设置所述第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管，其中，所述第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管为分立器件。
在一个示例性实施例中，所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻由所述基板的探测层的金属互连线构成。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种温度传感器的封装方法，应用于上述温度传感器，包括：将多个温度传感器分别设置在叠层封装结构的不同系统层级中，其中，所述温度传感器为晶圆级或基板级；将各所述温度传感器的端口通过内部互连后统一引出至最高一级的封装口，以进行多层间平行测试。
在一个示例性实施例中，将各所述温度传感器的端口通过内部互连后统一引出至最高一级的封装口，包括：将各所述温度传感器的端口通过内部互连后，经由所述叠层封装结构的bump层、中介层、IC基板和BGA ball层引出，或，将各所述温度传感器经由各自独立的互连路径引出至所述叠层封装结构的最顶部的输出层。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种温度测量方法，包括：改变所述温度传感器两端口之间的电压极性，并测量所述温度传感器在所述电压极性改变之前和所述电压极性改变之后的电阻；通过两次测量所得到的电阻获取所述温度传感器中的第一热敏电阻与第二热敏电阻的差值ΔR，并基于如下公式获取所述温度传感器所检测到的温度T：
其中，ρ0为所述第一热敏电阻或第二热敏电阻的低温电阻率，α为所述第一热敏电阻或第二热敏电阻的温度系数，L1为第一热敏电阻的长度，L2为第二热敏电阻的长度，S1为第一热敏电阻的截面积，S2为第二热敏电阻的截面积。
在一个示例性实施例中，还包括：设置所述温度传感器所处的多个不同的环境温度；
通过改变所述温度传感器两端口之间的电压极性分别确定所述多个不同环境温度下的第一热敏电阻与第二热敏电阻的多个差值，基于所述多个差值与多个不同的环境温度之间的线性回归关系进行至少如下之一的参数的校验：ρ0、α、L1、L2、S1和S2。
通过本发明，利用二极管的单向导通特性，搭建了基于二极管/电阻混合电路的新型电阻基温度传感器，进而通过改变该新型电阻基温度传感器的端口电压极性，实现对电路寄生电阻部分的扣除。因此，可以解决基于热敏电阻RT的阻值来推断系统局部温度的技术方案里存在的寄生问题，达到对探测位置的温度精确探测的效果。
附图说明
图1是相关技术中一种抽象的二端口的纯电阻网络示意图；
图2是根据本发明实施例的温度传感器的示意图；
图3是根据本发明实施例的温度传感器封装方法的流程图；
图4是根据本发明另一实施例的温度传感器封装方法的流程图；
图5是根据本发明又一实施例的温度传感器封装方法的流程图；
图6是根据本发明实施例的温度测量方法的流程图；
图7是相关技术中二极管特性以及等效电路示意图；
图8是根据本发明实施例的温度传感器的核心电路的示意图；
图9是根据本发明实施例的温度传感器的测温及校验流程的示意图；
图10是根据本发明实施例的温度传感器的晶圆级应用的示意图；
图11是根据本发明实施例的温度传感器的基板级应用的示意图；
图12是根据本发明实施例的温度传感器的在先进封装结构上应用的示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的实施例。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明实施例提供一种基于电阻温度效应且互连寄生免疫的温度传感器设计，图2是根据本发明实施例的温度传感器的示意图，如图2所示该温度传感器包括：第一热敏电阻(101)、与所述第一热敏电阻(101)并联的第二热敏电阻(102)、与所述第一热敏电阻(101)串联的第一二极管(103)，以及与所述第二热敏电阻(102)串联的第二二极管(104)，其中，所述第一热敏电阻(101)和所述第二热敏电阻(102)为两个材质和工艺相同，但几何尺寸存在差异的毗邻热敏电阻，所述第一二极管(103)和所述第二二极管(104)为两个选型相同，但极性相反的毗邻二极管。
在一个示例性实施例中，在探测位置在硅晶圆芯片上的金属互连层上的情况下，第一热敏电阻(101)和第二热敏电阻(102)由金属互连层的金属互连线构成。
在一个示例性实施例中，第一热敏电阻(101)和第二热敏电阻(102)为多晶硅电阻。
在一个示例性实施例中，第一二极管(103)和第二二极管(104)为分立器件或集成器件。
在一个示例性实施例中，第一热敏电阻(101)和第二热敏电阻(102)之间的间距，以及第一二极管(103)和第二二极管(104)间的间距，由所采用的制成工艺确定；例如，在本实施例中，第一热敏电阻(101)和第二热敏电阻(102)之间，以及第一二极管(103)和第二二极管(104)之间的最优间距为所采用制成工艺的规则允许下的最小间距，。
通过上述实施例，利用二极管的单向导通特性，搭建了基于二极管/电阻混合电路的新型电阻基温度传感器，进而通过改变该新型电阻基温度传感器的端口电压极性，实现对电路寄生电阻部分的扣除。因此，可以解决基于热敏电阻RT的阻值来推断系统局部温度的技术方案里存在的寄生问题，提高了对探测位置的温度探测的精确度。
在本发明的实施例中还提供了应用于上述一个或多个实施例中的温度传感器的封装方法，
图3是根据本发明实施例的温度传感器封装方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：
步骤S302，在硅晶圆芯片上通过扩散工艺形成第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管，
步骤S304，由硅晶圆芯片上的金属互连第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管以在硅晶圆芯片上形成温度传感器。
在一个示例性实施例中，该封装方法还包括：在第一热敏电阻和第二热敏电阻为多晶硅电阻的情况下，将温度传感器通过通孔和硅晶圆芯片上的金属互连层接出硅晶圆芯片。
在一个示例性实施例中，该封装方法还包括：将第一热敏电阻和第二热敏电阻电镀至硅晶圆芯片上。
图4是根据本发明另一实施例的温度传感器封装方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：
步骤S402，通过埋入的方式将第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管埋入基板埋层中，或通过表面贴装的方式在基板上设置所述第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管，其中，所述第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管为分立器件。
在一个示例性实施例中，第一热敏电阻和第二热敏电阻由基板的探测层的金属互连线构成。
图5是根据本发明又一实施例的温度传感器封装方法的流程图，如图5所示，该流程包括如下步骤：
步骤S502，将多个温度传感器分别设置在叠层封装结构的不同系统层级中，其中，温度传感器为晶圆级或基板级；
步骤S504，将各温度传感器的端口通过内部互连后统一引出至最高一级的封装口，以进行多层间平行测试。
在一个示例性实施例中，将各所述温度传感器的端口通过内部互连后统一引出至最高一级的封装口，包括：将各所述温度传感器的端口通过内部互连后，经由所述叠层封装结构的bump层、中介层、IC基板和BGA ball层引出，或，将各所述温度传感器经由各自独立的互连路径引出至所述叠层封装结构的最顶部的输出层。
本发明实施例还提供了应用于上述任一实施例中的温度传感器的温度测量方法，图6是根据本发明实施例的温度测量方法的流程图，如图6所示，该流程包括如下步骤：
步骤S602，改变温度传感器两端口之间的电压极性，并测量温度传感器在电压极性改变之前和电压极性改变之后的电阻；
步骤S604，通过两次测量所得到的电阻获取温度传感器中的第一热敏电阻与第二热敏电阻的差值ΔR，并基于如下公式(1)获取温度传感器所检测到的温度T：
其中，ρ0为第一热敏电阻或第二热敏电阻的低温电阻率，α为第一热敏电阻或第二热敏电阻的温度系数，L1为第一热敏电阻的长度，L2为第二热敏电阻的长度，S1为第一热敏电阻的截面积，S2为第二热敏电阻的截面积。
在一个示例性实施例中，该温度测流量方法还包括：设置所述温度传感器所处的多个不同的环境温度；通过改变所述温度传感器两端口之间的电压极性分别确定所述多个不同环境温度下的第一热敏电阻与第二热敏电阻的多个差值，基于所述多个差值与多个不同的环境温度之间的线性回归关系进行至少如下之一的参数的校验：ρ0、α、L1、L2、S1和S2。
为便于对本发明所提供的技术方案的理解，下面将结合具体场景的实施例进行详细的阐述。
本发明实施例提出了一种基于电阻温度效应的且能够免疫互连寄生的温度传感器设计，并提供了该温度传感器的相关电路分析、测试原理和流程，以及该温度传感器在多种不同电子系统中的应用。
具体地，在本实施例中的寄生免疫温度传感器的电路设计为：利用二极管的单向导通特性，搭建了基于二极管/电阻混合电路的新型电阻基温度传感器。在测量温度的过程中，通过改变该温度传感器的端口电压极性，来获取位置毗邻、同质但几何尺寸不同的两个热敏电阻之间的电阻差值ΔR的变化，从而能实现对电路寄生电阻部分的扣除，进而可对探测位置的温度精确探测。其中，位置毗邻能够尽可能地保证两热敏电阻的局部温度相同，同质则保证两热敏电阻的电阻率和温度系数相同，几何尺寸不同则表示两个热敏电阻的阻值不同。
图7是相关技术中二极管特性以及等效电路示意图，如图7(a)所示，Rs和Rp分别为二极管的串联和并联电阻，一般Rs远远小于Rp，当外部电压V小于图7(a)中理想二极管的开启电压Vt时，理想二极管开路，IV特性对应于图7(b)中Rp-dominated区域，等效电路则如图7(c)Ⅰ所示可近似为Rs和Rp的串联，由于并联电阻阻值很大，通过二极管的电流很小，所以一般将Rp-dominated区域的IV特性表现为电流截止；若当外部电压V大于二极管的开启电压Vt时候，图7(a)中的理想二极管短路从而旁路了Rp，此时，IV特性如图7(b)中Rs-dominated区域所示，表现阻值如图7(c)Ⅱ所示为Rs电阻特性，即可近似为一个阻值极小的纯电阻电路。
图8是根据本发明实施例的温度传感器的核心电路的示意图，如图8(a)所示，该温度传感器由两个热敏电阻R1、R2和两个二极管D1、D2串并联构成，其中，Rc为传感器之外其他互连和元器件的集总寄生电阻，D1和D2为两个极性相反、位置毗邻的二极管，不论是材料、制作工艺和几何尺寸要求尽可能保持一致；而R1和R2则分别为两个材质和工艺相同(即相同的ρ0和ɑ)，但几何尺寸存在差异的毗邻热敏电阻，此处为描述方便假设R1>R2。
根据二极管IV关系和单向导通性可知，若改变端口a和b的电压极性，即可实现对电路中不同电阻成分的分辨，进而实现消除寄生效应Rc的影响。具体地，如图8所示，若Va-Vb>>Vt，则D1导通而D2截止，等效电路如图8(b)所示，而从端口a、b看网络的总电阻为Rs1+R1+Rc；若Vb-Va>>Vt，则D2导通而D1截止，等效电路如图8(c)所示，而从端口a、b看网络的总电阻为Rs2+R2+Rc。由于D1和D2为两个相同选型(即材质、工艺和尺寸一致)且位置毗邻的二极管，所以可知Rs1＝Rs2，则R1和R2之间的ΔR可通过公式(2)获得。
ΔR＝(Rs1+R1+Rc)-(Rs2+R2+Rc)＝R1-R2公式(2)
由公式(2)可见，通过改变端口的电压极性，将前后两次端口等效电阻作差就可以消除电路中的寄生部分Rc，并且ΔR只与R1和R2有关。由于前述R1和R2毗邻、同质的假设，很容易参考电阻的温度特性(即公式(3))建立两个热敏电阻电阻差值ΔR与温度T的关系。
具体地，电阻差值ΔR和温度T的数学关系推导如下：
基于上述R1和R2毗邻、同质的假设，结合公式(3)，则R1和R2与温度的关系可分别表示为公式(4)和(5)，其中L1、L2、S1和S2分别为热敏电阻R1、R2的长度和截面积：
将公式(4)和(5)代入公式(2)，则可得公式(6)：
可见，电阻差值和温度仍满足类似公式(3)的线性关系，其中，A为结构因子，和热敏电阻尺寸有关，定义为
在本实施例中，该寄生免疫温度传感器的测试原理包括：利用上述寄生免疫的温度传感器以及公式(6)提供了如下测试流程：
(1)在已知两个热敏电阻尺寸和温度系数的前提下，进行电阻差值ΔR测量和温度预测流程包括：
通过改变端口电压极性的两次电阻测量，获得热敏电阻差值ΔR的相关流程如图9(a)所示，包括如下步骤：
步骤S901，设置端口电压Va-Vb>>Vt，则D1导通而D2截止；
步骤S902，测量端口电阻Rs1+R1+Rc；
步骤S903，设置端口电压Vb-Va>>Vt，则D2导通而D1截止；
步骤S904，测量端口电阻Rs2+R2+Rc；
步骤S905，计算ΔR；
步骤S906，利用公式(6)预测局部温度T。
(2)在热敏电阻尺寸和温度系数未知情况下，还可通过电阻差值ΔR和温度T实测数据的线性拟合进行参数校验。
重要参数未知前提下的电阻差值和温度校准流程如图9(b)所示，包括如下步骤：
步骤S1001，设置新的环境温度到Ti；
步骤S1002，等待系统达到热平衡；
步骤S1003，按照步骤S901～S905的流程获得ΔRi；
切换下一个温度Ti+1，重复步骤S1001～S1003；
经过上述步骤，可获取一个如图9(b)中的电阻差值ΔR和温度T中间的线性关系，如此，在热敏电阻尺寸和温度系数未知情况下，便可通过该线性关系进行参数校验。
在发明实施例中，寄生免疫温度传感器可应用于晶圆级、基板级封装结构以及先进封装结构。
图10是根据本发明实施例的温度传感器的晶圆级应用的示意图，如图10(a)所示，在晶圆级运用该温度传感器可以通过在Si die上直接通过扩散工艺形成所需的对称二极管D1和D2和非对称的热敏电阻R1和R2，然后由Si Die上的金属互连连出；若探测位置为SiDie的上的金属互连测，则R1和R2则由对应探测层的金属互连线构成。热敏电阻R1和R2、二极管D1和D2在同类器件和异类器件间的版图位置摆放尽快采用工艺规则允许下的最小间距，从而提高传感器的探测精度。图10(b)是以晶圆制造工艺中前段工艺来搭建所需二极管和热敏电阻的版图示意。
在本实施例中，二极管的NP结分别同N+和Pwell扩散层实现，热敏电阻则由两个长度不同多晶硅(Poly)电阻构成，最后通过通孔(CT)和金属互连层(M1)接出。由于，热敏电阻选择Poly，所以一般用于测试Si Die的结温或临近的低层金属(lower metal)互连测的温度。上述借助晶圆工艺实现方案可以实现嵌入式传感器的小型化和成本降低。如需要达成量产测试，以图10(a)所示的FCBGA封装形式为例，可进而通过连接Si Die与封装基板的bump层、IC基板和BGAball引出信号。
图11是根据本发明实施例的温度传感器的基板级应用的示意图，在本实施例中，适用的基板类型包括但不限于常见的IC基板和PCB。图11(a)和图11(b)分别为基板埋层的实施用例示意图，该实施例可以应用于基板任意内层的温度监控。图11(b)为基板表层探温的实施例示意图。
在本实施例中，对称二极管D1和D2可选择分立器件；而热敏电阻R1和R2既可选择分立器件进行埋入或表面贴装，也可直接使用所需探测层的金属互连来构造。版图设计上的需求和上述晶圆级的实施例相似，同类器件之间和异类器件间的间距做最小化处理。
图12是根据本发明实施例的温度传感器的在先进封装结构上应用的示意图，图12(a)和图12(b)分别为2.5D封装结构及3D叠层封装结构的实施例示意图。传感器位置可以根据实际需求配置在不同的系统层级和物理层，该传感器可以是晶圆级也可以是基板。为了实现2.5D和3D封装结构中多层间平行测试，可参考图12所示将不同位置传感器的端口经过内部互连统一引出到最高一级的封装接口进行测量，如图12(a)中CoWoS为例，将各个合封芯片上的传感器经由ubump、interposer、IC基板，最终通过BGA ball输出；如图12(b)中3D封装中的叠层芯片可经由各自独立的互连路径输出到最顶部的输出层(output layer)。
在本实施例中，由于该温度传感器具有寄生效应免疫的特征，所以传感器的温度探测精度与传感器之外的互连走线绕线长度、版图设计及他层的局部温度无关。因此，可以很好地通过温度传感器多点布控，实现复杂封装结构中热点分布的对比。对于先进封装结构中传感器的版图设计，其具体要求则与晶圆级和基板级类同。
本发明上述实施例中的温度传感器可应用于模拟集成电路设计、晶圆和封装热设计及可靠性工程等多个领域，为不同系统(例如，在车规级(如车规芯片等)和工业级系统产品)热设计和温度探测提供有力的量测支持。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种温度传感器，其特征在于，包括：第一热敏电阻(101)、与所述第一热敏电阻(101)并联的第二热敏电阻(102)、与所述第一热敏电阻(101)串联的第一二极管(103)，以及与所述第二热敏电阻(102)串联的第二二极管(104)，其中，所述第一热敏电阻(101)和所述第二热敏电阻(102)为两个材质和工艺相同，但几何尺寸存在差异的毗邻热敏电阻，所述第一二极管(103)和所述第二二极管(104)为两个选型相同，但极性相反的毗邻二极管。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，其中，在探测位置在硅晶圆芯片上的金属互连层的情况下，所述第一热敏电阻(101)和所述第二热敏电阻(102)由所述金属互连层的金属互连线构成。
3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，其中，所述第一热敏电阻(101)和所述第二热敏电阻(102)为多晶硅电阻。
4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，其中，所述第一二极管(103)和所述第二二极管(104)为分立器件或集成器件。
5.根据权利要求1所述传感器，其特征在于，其中，所述第一热敏电阻(101)和所述第二热敏电阻(102)之间的间距，以及所述第一二极管(103)和所述第二二极管(104)之间的间距由所采用的制成工艺确定。
6.一种温度传感器的封装方法，其特征在于，应用于权利要求1-3、5任一项所述温度传感器，包括：
在硅晶圆芯片上通过扩散工艺形成第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管，并由硅晶圆芯片上的金属互连所述第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管以在所述硅晶圆芯片上形成所述温度传感器。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括，
在所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻为多晶硅电阻的情况下，将所述温度传感器通过通孔和所述硅晶圆芯片上的金属互连层接出所述硅晶圆芯片。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻电镀至所述硅晶圆芯片上。
9.一种温度传感器的封装方法，其特征在于，应用于权利要求1或4或5所述温度传感器，包括：
通过埋入的方式将第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管埋入基板埋层中，或通过表面贴装的方式在基板上设置所述第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管，其中，所述第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一二极管和第二二极管为分立器件。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其中，所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻由所述基板的探测层的金属互连线构成。
11.一种温度传感器的封装方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一项所述的温度传感器，包括：
将多个温度传感器分别设置在叠层封装结构的不同系统层级中，其中，所述温度传感器为晶圆级或基板级；
将各所述温度传感器的端口通过内部互连后统一引出至最高一级的封装口，以进行多层间平行测试。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将各所述温度传感器的端口通过内部互连后统一引出至最高一级的封装口，包括：
将各所述温度传感器的端口通过内部互连后，经由所述叠层封装结构的bump层、中介层、IC基板和BGA ball层引出，或，将各所述温度传感器经由各自独立的互连路径引出至所述叠层封装结构的最顶部的输出层。
13.一种温度测量方法，其特征在于，应用于权利要求1至5任一项所述的温度传感器，该方法包括：
改变所述温度传感器两端口之间的电压极性，并测量所述温度传感器在所述电压极性改变之前和所述电压极性改变之后的电阻；
通过两次测量所得到的电阻获取所述温度传感器中的第一热敏电阻与第二热敏电阻的差值ΔR，并基于如下公式获取所述温度传感器所检测到的温度T：
其中，ρ0为所述第一热敏电阻或第二热敏电阻的低温电阻率，α为所述第一热敏电阻或第二热敏电阻的温度系数，L1为第一热敏电阻的长度，L2为第二热敏电阻的长度，S1为第一热敏电阻的截面积，S2为第二热敏电阻的截面积。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：
设置所述温度传感器所处的多个不同的环境温度；
通过改变所述温度传感器两端口之间的电压极性分别确定所述多个不同环境温度下的第一热敏电阻与第二热敏电阻的多个差值，基于所述多个差值与多个不同的环境温度之间的线性回归关系进行至少如下之一的参数的校验：ρ0、α、L1、L2、S1和S2。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210764620.7A CN117367616A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 温度传感器、温度传感器封装方法及温度测量方法 |
| PCT/CN2023/101903 WO2024001924A1 (zh) | 2022-06-30 | 2023-06-21 | 温度传感器、温度传感器封装方法及温度测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210764620.7A CN117367616A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 温度传感器、温度传感器封装方法及温度测量方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117367616A true CN117367616A (zh) | 2024-01-09 |
Family
ID=89383220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210764620.7A Pending CN117367616A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 温度传感器、温度传感器封装方法及温度测量方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117367616A (zh) |
| WO (1) | WO2024001924A1 (zh) |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6554470B2 (en) * | 2000-11-07 | 2003-04-29 | Maxim Integrated Products, Inc. | M-level diode junction temperature measurement method cancelling series and parallel parasitic influences |
| CN103479523A (zh) * | 2013-10-16 | 2014-01-01 | 武汉大学 | 恒温奶瓶 |
| CN208284068U (zh) * | 2018-06-13 | 2018-12-25 | 国通（北京）电信工程有限公司 | 一种消防与安防结合报警系统 |
| CN108931315B (zh) * | 2018-10-09 | 2024-11-08 | 国家海洋技术中心 | 一种基于ntc热敏电阻的温度测量电路 |
| KR20220089390A (ko) * | 2020-12-21 | 2022-06-28 | 세메스 주식회사 | 온도 조절 장치 |
| CN112798149B (zh) * | 2020-12-29 | 2024-02-02 | 杭州和利时自动化有限公司 | 一种多通道热电阻测量装置及冗余多通道热电阻测量装置 |
| CN112964383A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-06-15 | 德阳聪源光电科技股份有限公司 | 一种温度检测电路、控制系统及装置 |
| CN114242787B (zh) * | 2021-12-29 | 2025-01-24 | 江苏中科君芯科技有限公司 | 均热沟槽栅igbt结构 |
| CN114334648B (zh) * | 2021-12-29 | 2024-04-19 | 江苏中科君芯科技有限公司 | 均热沟槽栅igbt的制作工艺及均热沟槽栅igbt结构 |
-
2022
- 2022-06-30 CN CN202210764620.7A patent/CN117367616A/zh active Pending
-
2023
- 2023-06-21 WO PCT/CN2023/101903 patent/WO2024001924A1/zh active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024001924A1 (zh) | 2024-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7934429B2 (en) | Stress-distribution detecting semiconductor package group and detection method of stress distribution in semiconductor package using the same | |
| CN101876683B (zh) | 测试半导体器件的方法和系统 | |
| TWI258570B (en) | Flow sensor | |
| US8754412B2 (en) | Intra die variation monitor using through-silicon via | |
| US8550707B2 (en) | Device for detecting temperature variations in a chip | |
| US9909930B2 (en) | Multi-sensor assembly with tempature sensors having different thermal profiles | |
| US7934430B2 (en) | Die scale strain gauge | |
| US20120249176A1 (en) | Test structure and measurement method thereof | |
| US20120200303A1 (en) | High Bandwidth Passive Switching Current Sensor | |
| US7105856B1 (en) | Test key having a chain circuit and a kelvin structure | |
| CN117367616A (zh) | 温度传感器、温度传感器封装方法及温度测量方法 | |
| TWI833911B (zh) | 半導體元件以及量測半導體元件溫度的方法 | |
| CN101071813B (zh) | 确定工艺环境变化的梯度场的结构及方法 | |
| Chung et al. | A complete resistance extraction methodology and circuit models for typical TSV structures | |
| CN105467289B (zh) | 高电阻结构的原位温度检测装置、芯片和失效检测方法 | |
| CN208570594U (zh) | 一种功率半导体模块衬底及功率半导体模块 | |
| US11686624B2 (en) | Chip wiring layer temperature sensing circuit, temperature sensing method and chip thereof | |
| CN105489519B (zh) | 高电阻结构的原位温度检测装置、芯片和失效检测方法 | |
| Thollin et al. | Development and electrical characterization of a vertical electrical and thermal test chip (VTTC) | |
| NL2029560B1 (en) | Thermal test chip | |
| CN119063865A (zh) | 温度传感器与芯片 | |
| Choobineh et al. | Experimental Measurement of the Thermal Performance of a Two-Die 3D Integrated Circuit (3D IC) | |
| TWI516779B (zh) | 測試積體電路和其中的通孔鏈的結構及方法 | |
| Stucchi et al. | Accurate measurements of small resistances in vertical interconnects with small aspect ratios | |
| Topilko et al. | Manufacturing and Characterization of Test Structures Dedicated for The Investigation of Heat Transfer Processes at Nanoscale |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 518055, 2nd Floor, ZTE Industrial Park, No. 2 Chuangyan Road, Xili Community, Xili Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province, China Applicant after: SANECHIPS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 518055 Zhongxing Industrial Park, Liuxian Avenue, Xili street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: SANECHIPS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |