[发明专利]基于硅通孔的温度传感器及温度测量方法、电子装置

说明书

本发明涉及一种基于硅通孔的温度传感器及温度测量方法、电子装置。所述温度传感器包括：硅通孔电容器，所述硅通孔电容器的电容值随温度的变化而变化；电容传感及放大单元，用于基于所述硅通孔电容器的电容值变化输出放大了的电容差信号；电容温度转换单元，用于将上述电容差信号转换为温度信号。本发明所述温度传感器包括硅通孔电容器、电容传感及放大单元和电容温度转换单元，其中所述硅通孔电容器的电容值随温度的变化而变化，所述电容传感及放大单元基于所述硅通孔电容器的电容值变化输出放大了的电容差信号，电容温度转换单元将上述电容差信号转化为温度信号，通过所述方法可以对温度进行准确的监控。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种基于硅通孔的温度传感器及温度测量方法、电子装置。

背景技术

在电子消费领域，多功能设备越来越受到消费者的喜爱，相比于功能简单的设备，多功能设备制作过程将更加复杂，比如需要在电路版上集成多个不同功能的芯片，因而出现了3D集成电路(integrated circuit，IC)技术，3D集成电路(integrated circuit，IC)被定义为一种系统级集成结构，将多个芯片在垂直平面方向堆叠，从而节省空间。

因此，目前在所述3D IC技术中大都采用硅通孔(Through Silicon Via，TSV)，硅通孔是一种穿透硅晶圆或芯片的垂直互连，TSV可堆栈多片芯片，在芯片钻出小洞(制程又可分为先钻孔及后钻孔两种，Via Fist,Via Last)，从底部填充入金属，硅晶圆上以蚀刻或雷射方式钻孔(via)，再以导电材料如铜、多晶硅、钨等物质填满，从而实现不同硅片之间的互联。

随着晶体管密度的不断增加，漏电流和内联的寄生电容也不断增加，迫使在实际的IC集成中需要更加的温度，热管理成为3D集成电路的一个主要瓶颈。

目前对于硅通孔以及3D集成电路工艺中的温度监控还存在很多不足，需要进行改进。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种基于硅通孔的温度传感器，所述温度传感器包括：

硅通孔电容器，所述硅通孔电容器的电容值随温度的变化而变化；

电容传感及放大单元，用于基于所述硅通孔电容器的电容值变化输出放大了的电容差信号；

电容温度转换单元，用于将上述电容差信号转换为温度信号。

可选地，所述硅通孔电容器为耗尽型硅通孔电容器，其电容值随温度的升高而变大。

可选地，所述电容传感及放大单元包括依次连接的电容传感单元和减法放大器。

可选地，所述电容传感单元为一差分电容传感器，所述差分电容传感器包括一参考电容器和比较器。

可选地，所述参考电容器与所述比较器的反相输入端相连，所述硅通孔电容器与所述比较器的同相输入端相连。

可选地，所述硅通孔电容器设置于半导体衬底内，包括：

作为内电极的硅通孔主体；

介电层和耗尽区，由内至外依次设置于所述硅通孔主体的外侧；

作为外电极的掺杂区，设置于所述耗尽区的外侧，以与所述硅通孔主体、介电层和耗尽区构成所述硅通孔电容器。

可选地，所述参考电容器的电容不会随温度的变化而变化，所述参考电容器的电容值设定为所述硅通孔电容器在25℃下的电容值。