温度传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种温度传感器，包括：电阻，随温度变化阻值；电阻-频率转换电路，用于将电阻变化转换为频率变化；所述电阻和电阻-频率转换电路位于同一芯片内；所述电阻为利用电阻-频率转换电路中的金属层形成的电阻。本发明的温度传感器相比于传统的温度传感器采用了芯片内的金属电阻，这样使得电阻值随温度线性变化，从而温度的测量更精确，检测范围更宽，由于将电阻集成在芯片内，因此使得温度传感器的体积更小，成本更低。
【专利说明】温度传感器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种温度传感器，尤其涉及一种热敏电阻式温度传感器。
【背景技术】
[0002] 传统的温度传感器包括一个电阻，通常为503ET电阻，和一个R-F (电阻-频率)电 路芯片，（电阻-频率)电路芯片可以把电阻的变化转换为频率的变化。在工作时，电阻随温 度的变化阻值会发生变化，电阻-频率电路测得阻值的变化，将其转换为频率的变化，根据 频率的变化从而可以测得温度的变化。
[0003] 传统的温度传感器，如图1所示，通常包括电阻-频率转换电路，其包括电容10、t匕 较模块20和计数模块30,所述电阻的第一端通过开关40连接到低电平和高电平，所述电阻 50的第二端连接电容10的第一端，所述电容10的第二端连接低电平，所述电阻50的第二 端连接比较模块20的输入端，所述比较模块20的输出端连接计数模块30 ;
[0004] 当电阻50第二端的电位低于比较模块20的设定值则比较模块20控制所述开关 40使所述电阻50的第一端连接高电位使所述电容10充电，当电阻50第二端的电位高于比 较模块20的设定值则比较模块20控制所述开关40使所述电阻50的第一端连接低电位使 所述电容10放电；
[0005] 所述计数模块30用于测量所述电容10的充放电频率，从而得到电阻50的阻值变 化，进一步得到电阻50温度的变化。但是在传统的温度传感器中，所述电阻50是采用分立 的电阻，例如503ET电阻，但是这种电阻阻值随温度指数变化：R=e-T/T0,因此线性较差，测 量的温度非常有限，只能测量到温度范围〇. 1的精度。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的技术问题是现有温度传感器精确度较差。
[0007] 为了解决上述问题，本发明提供了一种温度传感器，包括：
[0008] 电阻，随温度变化阻值；
[0009] 电阻-频率转换电路，用于将电阻变化转换为频率变化；
[0010] 所述电阻和电阻-频率转换电路位于同一芯片内；
[0011] 所述电阻为利用电阻-频率转换电路中的金属层形成的电阻。
[0012] 其中，所述电阻-频率转换电路包括电容、比较模块和计数模块，所述电阻的第一 端通过开关连接到低电平和高电平，所述电阻的第二端连接电容的第一端，所述电容的第 二端连接低电平，所述电阻的第二端连接比较模块的输入端，所述比较模块的输出端连接 计数模块；
[0013] 当电阻第二端的电位低于比较模块的设定值则比较模块控制所述开关使所述电 阻的第一端连接高电位使所述电容充电，当电阻第二端的电位高于比较模块的设定值则比 较模块控制所述开关使所述电阻的第一端连接低电位使所述电容放电；
[0014] 所述计数模块用于测量所述电容的充放电频率，从而得到电阻的阻值变化，进一 步得到电阻温度的变化。
[0015] 其中，所述电容为利用金属层形成的电容。
[0016] 一种温度传感器的形成方法，包括步骤：
[0017] 提供半导体衬底；
[0018] 在半导体衬底上形成所述电阻-频率转换电路中的M0S器件；
[0019] 在M0S器件上淀积金属材料，形成互连线和电阻。
[0020] 其中，所述淀积金属材料后还包括淀积金属材料形成电容。
[0021] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0022] 本发明的温度传感器相比于传统的温度传感器采用了芯片内的金属电阻，这样使 得电阻值随温度线性变化，从而温度的测量更精确，检测范围更宽，由于将电阻集成在芯片 内，因此使得温度传感器的体积更小，成本更低。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 通过参照附图更详细地描述示范性实施例，以上和其它的特征以及优点对于本领 域技术人员将变得更加明显，附图中：
[0024] 图1为现有的温度传感器的结构示意图；
[0025] 图2为本发明的温度传感器的结构示意图；
[0026] 图3为本发明的温度传感器的电路示意图。
【具体实施方式】
[0027] 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【具体实施方式】做详细的说明。
[0028] 在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不 同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类 似推广。因此本发明不受下面公开的【具体实施方式】的限制。
[0029] 图2为按照本发明一个实施例的温度传感器的形成方法的结构示意图。下面结合 图2对本发明的温度传感器的结构进行详细说明。
[0030] 如图2所示，在本实施例中，温度传感器包括半导体基底100,半导体基底100中具 有M0S电路110,例如可以为电阻-频率转换电路以及温度传感器的测量电路或者驱动电 路。在半导体基底100上具有金属互连线120以及电阻130,所述金属互连线120用于进行 电阻-频率转换电路的内部导电互连。在本实施例中，如图3所示，电阻-频率转换电路包 括电容210、比较模块220和计数模块230,结构可以与现有技术中的相同，因此不再赘述。
[0031] 所述电阻130的第一端通过开关240连接到低电平和高电平，所述电阻130的第 二端连接电容210的第一端，所述电容210的第二端连接低电平，所述电阻130的第二端连 接比较模块220的输入端，所述比较模块220的输出端连接计数模块230 ;
[0032] 当电阻130第二端的电位低于比较模块220的设定值则比较模块220控制所述开 关240使所述电阻130的第一端连接高电位使所述电容210充电，当电阻130第二端的电 位高于比较模块220的设定值则比较模块220控制所述开关240使所述电阻130的第一端 连接低电位使所述电容210放电；
[0033] 所述计数模块230用于测量所述电容210的充放电频率，从而得到电阻130的阻 值变化，进一步得到电阻130温度的变化。
[0034] 所述电阻130和金属互连线120位于同一层，在同一步骤中形成，该电阻130可以 为环装或者弹簧状。
[0035] 其中比较模块20可以包括两个比较器，第一比较器221的一个输入端和第二比较 器222的一个输入端连接到电阻130的第二端，第一比较器221的另一个输入端连接高电 平，第二比较器222的第二输入端连接低电平，第一比较器221和第二比较器222的输出端 连接到逻辑电路240,控制连接电阻130第一端的开关240。
[0036] 本实施例中的温度传感器的随温度变化阻值的电阻130为利用电阻-频率转换 电路的金属互连线同层的金属层形成的电阻，因此和电阻-频率转换电路集成在同一芯片 内，发明人发现这样的电阻阻值随温度线性变化，使得温度的测量更精确，检测范围更宽， 由于将电阻集成在芯片内，因此使得温度传感器的体积更小，成本更低。
[0037] 进一步的，参考图2,所述电容210的第一极板210a和金属互连线120位于同一 层，位于M0S器件110以外的区域，电容210的第二极板210b位于第一极板210a的上方和 第一极板210a相对。这样使得电容210也集成在电阻-频率转换芯片内，从而进一步缩小 了体积，提1? 了精确性。
[0038] 下面结合附图对本发明的温度传感器的形成方法进行说明。在本发明的形成方法 包括步骤：提供半导体衬底；在半导体衬底上形成所述电阻-频率转换电路中的M0S器件 层；在M0S器件层上淀积金属材料，形成互连线和电阻。
[0039] 在本发明的一具体实施例中，温度传感器的形成方法具体如下：
[0040] 首先提供半导体衬底100,所述半导体衬底100可以是单晶硅、锗或硅锗化合物或 其组合中的任意一种。
[0041] 接着，在半导体衬底100上形成M0S器件110,例如可以形成P型掺杂层和N型掺 杂层，并在其上形成多晶硅栅层，从而形成M0S器件，并在其中形成接触孔。
[0042] 在M0S器件110上形成第一绝缘层115,例如可以淀积二氧化硅或者氮化硅等绝缘 材料。
[0043] 刻蚀所述第一绝缘层115,形成沟槽；利用光刻胶定义要形成的互连层和电阻等 图案，利用刻蚀在对应的位置形成沟槽。淀积金属材料，所述金属材料可以为铜，形成金属 互连线120和所述电阻130。淀积金属材料填充沟槽，并利用化学机械研磨去除多余的金属 材料，从而形成金属互连线和电阻。
[0044] 除此之外也可以不刻蚀第一绝缘层，直接淀积金属材料，然后刻蚀所述金属材料 形成金属互连线和电阻。所述金属材料可以为铝。
[0045] 本发明利用形成电阻-频率转换电路的步骤同时形成电阻，从而节省了工艺步 骤，并且使得电阻集成在电阻-频率转换电路内从而和现有的用引线连接分离电路器件相 t匕，降低了体积，提高了精确度，使得温度传感器测量的温度更准确。
[0046] 进一步的，电阻频率转换电路还包括充放电的电容210,所述电容利用金属互连线 的淀积金属材料的同时，形成电容的一个极板210a，该极板对应M0S器件以外的区域，在金 属互连线及极板210a上形成介质层，在介质层上再淀积金属，形成电容的另一极板210b。
[0047] 虽然本发明已以较佳实施例披露如上，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。
【权利要求】
1. 一种温度传感器，其特征在于，包括： 电阻，随温度变化阻值； 电阻-频率转换电路，用于将电阻变化转换为频率变化； 所述电阻和电阻-频率转换电路位于同一芯片内； 所述电阻为利用电阻-频率转换电路中的金属层形成的电阻。
2. 如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述电阻-频率转换电路包括电容、 比较模块和计数模块，所述电阻的第一端通过开关连接到低电平和高电平，所述电阻的第 二端连接电容的第一端，所述电容的第二端连接低电平，所述电阻的第二端连接比较模块 的输入端，所述比较模块的输出端连接计数模块； 当电阻第二端的电位低于比较模块的设定值则比较模块控制所述开关使所述电阻的 第一端连接高电位使所述电容充电，当电阻第二端的电位高于比较模块的设定值则比较模 块控制所述开关使所述电阻的第一端连接低电位使所述电容放电； 所述计数模块用于测量所述电容的充放电频率，从而得到电阻的阻值变化，进一步得 到电阻温度的变化。
3. 如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述电容为利用电阻-频率转换电路 中的金属层形成的电容。
4. 一种权利要求1所述的温度传感器的形成方法，其特征在于，包括步骤： 提供半导体衬底； 在半导体衬底上形成所述电阻-频率转换电路中的MOS器件； 在MOS器件上淀积金属材料，形成互连线和电阻。
5. 如权利要求4所述的温度传感器的形成方法，其特征在于，所述淀积金属材料后还 包括淀积金属材料形成电容。
【文档编号】G01K7/22GK104062026SQ201310095743
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月22日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】白建军, 张镭 申请人:上海丽恒光微电子科技有限公司