温度传感器制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
温度传感器
本专利技术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。
技术介绍
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。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、比较模块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；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；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0.1的精度。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是现有温度传感器精确度较差。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种温度传感器，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。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；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。其中，所述电容为利用金属层形成的电容。一种温度传感器的形成方法，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MOS器件；在MOS器件上淀积金属材料，形成互连线和电阻。其中，所述淀积金属材料后还包括淀积金属材料形成电容。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术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。附图说明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：图1为现有的温度传感器的结构示意图；图2为本专利技术的温度传感器的结构示意图；图3为本专利技术的温度传感器的电路示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术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专利技术内涵的情况下做类似推广。因此本专利技术不受下面公开的具体实施方式的限制。图2为按照本专利技术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对本专利技术的温度传感器的结构进行详细说明。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MOS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。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；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；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。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。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。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，专利技术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。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MOS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，提高了精确性。下面结合附图对本专利技术的温度传感器的形成方法进行说明。在本专利技术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MOS器件层；在MOS器件层上淀积金属材料，形成互连线和电阻。在本专利技术的一具体实施例中，温度传感器的形成方法具体如下：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。接着，在半导体衬底100上形成MOS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MOS器件，并在其中形成接触孔。在MOS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。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：白建军，张镭，
申请(专利权)人：上海丽恒光微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31