CN100385666C - 带有内置单片温度传感器的集成电路器件 - Google Patents

带有内置单片温度传感器的集成电路器件 Download PDF

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Abstract

在半导体集成电路器件中,提供了由氧化钒制成的片状温度监控器元件,其一端与一个通路相连,而另一端与另一个通路相连。由铝制成的片状导热层位于温度监控器元件之下。在平面图中,等于或大于整个温度监控器元件的一半的区域覆盖了导热层。

Description

带有内置单片温度传感器的集成电路器件
发明领域
本发明涉及一种带有内置单片温度传感器的集成电路器件。
背景技术
最近越来越需要对集成电路器件的工作温度进行监控,以防止集成电路器件中的器件热击穿和稳定具有温度依赖特性的器件的工作。
在这一方面,例如,日本专利未决公开H1-302849中公开了在与LSI(大规模集成电路)的衬底相同的衬底上提供温度传感器的技术。在该技术中,温度传感器确定当由温度传感器检测到的温度超过预定值时LSI是否异常过热,并且然后关闭LSI。因此,可以保护LSI免遭因温度升高而被热击穿。日本专利未决公开No.H9-229778提出了使用寄生pn结二极管来作为这种温度传感器的技术。
使用寄生pn结二极管来作为温度传感器的技术有一个问题,即由于寄生pn结二极管的温度系数如0.2(%/K)那样低,因此无法获得充分的SNR(信噪比)。
本发明人提出了用于形成氧化钒膜来作为电阻器的技术,其中该电阻器所具有的电阻率的温度系数具有较大的绝对值,并且将该技术公开在日本专利未决公开No.H11-330051中。
现有技术存在以下问题。例如,当形成由氧化钒组成的电阻器,并且通过测量电阻器的电阻来测量集成电路器件的温度时,由于集成电路器件的内部和外部环境的影响,电阻器的环境温度可能不是均匀的。例如,电阻器周围的布线等的电流流动局部地升高了温度,因此使得环境温度不均匀。在这种情况下,电阻器的内部温度变得不均匀,因此使得电阻器的内部电阻率不均匀,结果无法精确或稳定地测量温度。
发明内容
本发明的目标是提出一种集成电路器件,它使用电阻随温度而变化的电阻器来作为温度传感器,并且能够精确和稳定地测量温度。
根据本发明的集成电路器件包括温度监控器元件,它被连接在两个布线之间并且其电阻随温度而变化;以及包含金属和/或合金的导热层,其至少位于温度监控器元件的之上或之下,并且从与温度监控器元件的上表面相垂直的方向看,覆盖了等于温度监控器元件一半或大于一半的区域。
根据本发明,导热层至少位于温度监控器元件之上或之下。因此,甚至当来自集成电路器件外部的热传导不均匀,或者在温度监控器元件的附近局部地产生热量时,可以通过导热层来传导热量,以便温度监控器元件的环境温度可以变得均匀。这样能确保温度监控器元件内部具有均匀温度,因此能够精确和稳定地测量温度。
导热层可以位于温度监控器元件之下,或者位于温度监控器元件之上。可选情况下,可以提供两个导热层,并且可以分别位于温度监控器元件的上面和下面。
优选情况下,导热层应该具有:第一部分,位于温度监控器元件正上方区域或正下方区域;以及第二部分,它被连接到第一部分,并且位于远离温度监控器元件正上方区域或正下方区域的区域。在这种情况下,优选情况下至少第二部分的一部分应该位于温度监控器元件的侧面。相应地,导热层也覆盖了温度监控器元件的侧面,进而增强了均匀供热效果,也就是说,增强了使得温度监控器元件的环境温度均匀的效果。导热层可以位于集成电路器件的整个表面上。这允许在导热层中积累的热量迅速地从集成电路器件中散去,从而改善对温度测量的响应。
进而,优选情况下导热层应该由从铝、铜和钛的组中选出的一种金属,或金属的合金,或者主要由该组中两种或更多金属组成的合金所制成。这改善了导热层的热传导,从而进而增强了均匀供热效果。
进而,优选情况下温度监控器元件应该由氧化钒制成。这样可以得到电阻率的温度系数具有较大绝对值的温度监控器元件,以便精确地测量温度。
优选情况下,导热层应该被连接到温度监控器元件。这能够使在导热层中积累的热量经由导热层迅速散失,从而改善了对温度测量的响应。
另外,优选情况下,集成电路器件应该进一步包括其上提供了温度监控器元件和导热层并且与导热层相连的衬底。这能够使在导热层中积累的热量迅速散失到衬底,从而改善对温度测量的响应。
进而,优选情况下集成电路器件进一步包括:衬底;多层布线结构,它位于衬底上并且其上提供了温度监控器元件和导热层;以及逻辑电路部分,它位于衬底的上表面和处于多层布线结构最上层之下的布线层上,温度监控器元件位于多层布线结构的最上层上。这可以防止逻辑电路部分被用于温度监控器元件的材料污染。
根据本发明,由于导热层至少位于温度监控器元件的上面或下面,因此能够使温度监控器元件的环境温度较均匀,以便可以精确和稳定地测量温度。
附图说明
图1为平面图,示出了根据本发明第一实施例的半导体集成电路器件;
图2为沿着图1所示的线A-A’的截面图;
图3为等效电路图,示出了图1和图2所示的半导体集成电路器件的温度传感器部分。
图4为截面图,示出了根据本发明第二实施例的半导体集成电路器件;以及
图5为截面图,示出了根据第二实施例的修改的半导体集成电路器件中的温度监控器元件和导热层。
具体实施方式
下面参照附图来具体讲述本发明的优选实施例。首先来讲述本发明的第一实施例。图1为平面图,示出了根据本发明第一实施例的半导体集成电路器件,图2为沿着图1所示的线A-A’的截面图,以及图3为等效电路图,示出了图1和图2所示的半导体集成电路器件的温度传感器部分。根据本实施例的半导体集成电路器件形成于单个硅芯片上。
如图1和2所示,根据本实施例的半导体集成电路器件1具有例如其上提供有多层布线结构3的P型的硅衬底2。多层布线层3包括交替层叠的多个布线层和多个绝缘层。例如,第一至第三布线层之间层叠有绝缘层。温度传感器部分4位于半导体集成电路器件1中。逻辑电路部分10(见图4)位于硅衬底2的上表面和多层布线结构3的除最上层之外的布线层上。逻辑电路部分10执行诸如算术和存储操作等处理。逻辑电路部分10可以包括用于根据来自温度传感器部分4的测量结果来执行数据处理的电路。
在温度传感器部分4中,p+扩散区P1形成于硅衬底2的上表面的一部分上。经由硅衬底2将地电势(GND)提供给p+扩散区P1。在位于p+扩散区P1上的多层布线结构3的那部分,以与p+扩散区P1相连的方式,在一条直线中提供三条通路V1。参照图1,方向Y为通路V1的布局方向,方向X与方向Y相垂直,并且与硅衬底2的上表面相平行。
第一布线W1以与通路V1相连的方式位于通路V1上。第一布线W1形成在从硅衬底2起计数的第一级布线层或第一布线层。三条通路V2以与第一布线W1相连的方式位于第一布线W1上。从与硅衬底2的上表面相垂直的方向看(下文称之为“在平面图中”),通路V2位于通路V1之上。导热层5以与通路V2相连的方式位于通路V2上。
导热层5位于第二布线层,并且是由例如铝制成。在平面图中导热层5为矩形片状,并且导热层5的纵向与通路V2的布局方向,也就是方向Y相垂直。导热层5在纵向(也就是方向X)上的长度例如为80μm,在短边方向上(Y方向)的长度例如为60μm,并且厚度例如为0.5μm。
三条通路V3以与导热层5的一端相连的方式位于导热层5上。通路V3位于通路V2和V1正上方,也就是在平面图中通路V3覆盖通路V2和V1的位置上。因此,通路V2和V3与导热层5的一端相连而与其另一端没有任何连接。
温度监控器元件6以与通路V3相连的方式位于通路V3上。该温度监控器元件6位于多层布线结构3的最上层或第三布线层。在平面图中温度监控器元件6为矩形片状,并且温度监控器元件6的纵向与导热层5的纵向相同,也就是图1所示的方向X。温度监控器元件6在纵向(也就是方向X)上的长度例如为100μm,在短边方向(方向Y)上的长度例如为50μm,并且厚度例如为0.2μm。在短边方向上延伸的温度监控器元件6的两侧边分别具有电极(图中未示出),其中之一与通路V3相连。在平面图中,导热层5从位于温度监控器元件6正下方的区域在图1所示的方向Y从两侧延伸出去,并且温度监控器元件6从位于导热层5正上方的区域在方向X延伸出去,以致远离通路V1~V3。
温度监控器元件6由例如氧化钒制成。氧化钒的稳定化合物例如为VO2和V2O5,氧化钒是通过化学表达式VOx表示的,其中x为“2”左右。当温度为25℃时,硅晶片上氧化钒的体积电阻率例如为0.01~10(Ω·cm),并且温度系数约为-2.0(%/K),它因制造方法的不同而不同。温度监控器元件6的电阻例如为几千至几万Ω,例如为25kΩ。
三条通路V4以与温度监控器元件6的另一个电极(图中未示出)相连的方式位于多层布线结构3的处于温度监控器元件6之下的那部分。通路V4的布局方向为方向Y。第二布线W2以与通路V4相连的方式位于通路V4之下。与导热层5相似,第二布线W2位于第二布线层。输出引脚Vout(见图3)与第二布线W2相连。进而,三条通路V5以与第二布线W2相连的方式位于第二布线W2之下。通路V5位于通路V4正下方的区域,并且位于方向Y上。第一布线W3以与通路V5相连的方式位于通路V5之下。在平面图中,第一布线W3的纵向是与温度监控器元件6的纵向相垂直的方向,也就是方向Y。通路V5与第一布线W3的一端相连。
一条通路V6以与第一布线W3的另一端相连的方式位于第一布线W3之下。温度监控器元件7以与通路V6相连的方式位于通路V6之下。在平面图中温度监控器元件7具有矩形片状,并且温度监控器元件7的纵向为方向Y,这与第一布线W3的纵向相同。温度监控器元件7在纵向(方向Y)上的长度例如为100μm,在短边方向(方向X)上的长度例如为2μm,并且厚度例如为0.2μm。在短边方向上延伸的温度监控器元件7的两侧边分别具有电极(图中未示出),其中之一与通路V6相连。温度监控器元件7由例如多晶硅制成。设定温度监控器元件7的电阻为例如与温度监控器元件6的电阻大致相同,例如几千至几万Ω,例如25kΩ。
通路V7以与温度监控器元件7的另一个电极(图中未示出)相连的方式位于温度监控器元件7之上。第一布线W4以与通路V7相连的方式位于通路V7上。与第一布线W1和W3相似,第一布线W4位于第一布线层。将电源电势(Vcc)施加于第一布线W4。
在这种结构中,从施加了地电势(GND)的P+扩散区P1到施加了电源电势(Vcc)的第一布线W4,通路V1、第一布线W1、通路V2、导热层5、通路V3、温度监控器元件6、通路V4、第二布线W2、通路V5、第一布线W3、通路V6、温度监控器元件7和通路V7以指定次序串联。
结果,如图3所示,从施加了电源电势Vcc的节点到施加了地电势GND的节点,由以指定次序串联连接的温度监控器元件7和温度监控器元件6组成的电路形成于温度传感器部分4中。输出引脚Vout连接在温度监控器元件7和温度监控器元件6之间。
单个通路由例如钨(W)制成,并且单个布线由例如铝(Al)制成。多层布线结构3除了通路、布线、温度监控器元件和导热层之外都用绝缘材料8进行掩埋。在图1中,没有示出绝缘材料8。
在具有该结构半导体集成电路器件1中,导热层5位于温度监控器元件6之下,通过通路V3与温度监控器元件6相连,并且通过通路V2、第一布线W1和通路V1与硅衬底2相连。除了通路V3连接在导热层5和温度监控器元件6之间外,没有布线和通路等位于导热层5和温度监控器元件6之间。在平面图中,导热层5覆盖温度监控器元件6约80%的区域。
下面来讲述根据带有上述结构的实施例的半导体集成电路器件1的操作。当将地电势GND施加于P+扩散区P1,并且将电源电势Vcc施加于第一布线W4时,输出引脚Vout的电势在由温度监控器元件6的电阻和温度监控器元件7的电阻确定的地电势GND和电源电势Vcc之间取值。当半导体集成电路器件1的温度由于外部温度升高或由逻辑电路部分驱动生热而上升时,温度监控器元件6和7的温度也上升,使得温度监控器元件6的电阻下降。由于用于温度监控器元件7的材料为多晶硅,因此此时温度监控器元件7的电阻几乎没有变化。因此,当温度上升时,输出引脚Vout的电势下降。因此,可以通过检测输出引脚Vout的电势来测量半导体集成电路器件1的温度。逻辑电路部分是根据所测量的温度来控制的。例如,当所测量的温度值超过预定值时,确定逻辑电路部分是否过热,以便停止逻辑电路部分的驱动。
即使由于例如位于温度监控器元件6之下的布线(未示出)的电流流动而局部生热,热量也在传递到温度监控器元件6之前被传递到了导热层5,从而对导热层5进行加热。由于热量是从导热层5中的相对高温部分流到相对低温部分,因此导热层5中的温度分布是均匀的。之后,热量经由绝缘材料8从导热层5被传递到温度监控器元件6。因此,热量均匀地被传递到温度监控器元件6,使得温度监控器元件6内部的温度分布均匀。结果,温度监控器元件6的电阻变得均匀。因此,即使在温度监控器元件6之下发生了局部生热,也能够精确和稳定地测量温度。由于即使温度有所改变,温度监控器元件7的电阻也几乎不改变,因此在温度监控器元件7周围不需要提供导热层。
在半导体集成电路器件1的温度下降期间,温度监控器元件6和导热层5中累积的热量通过通路V3、通路V2、第一布线W1和通路V1被有效地传递到硅衬底2,以便温度监控器元件6和导热层5可以迅速冷却下来。这可以更高速地响应温度测量。
由于在本实施例中导热层5位于温度监控器元件6之下,可以减轻温度监控器元件6的周围环境中的局部温度分布的影响,使得温度监控器元件6内部的温度分布均匀。这能够提高温度测量的精度。
由于作为用于温度监控器元件6的材料的氧化钒的电阻率的温度系数的绝对值约为2.0(%/K),这个值相对较大,因此在测量温度时可以获得较高的SNR(信噪比)。由于氧化钒在化学性能上稳定,因此可以提高温度传感器部分4的可靠性。这导致了提高了半导体集成电路器件1的可靠性。
根据来自温度传感器部分4的测量温度,可以充分地控制逻辑电路部分。例如,可以防止逻辑电路部分因过热而发生损坏。
进而,温度监控器元件6位于多层布线结构3的最上层或第三布线层,并且逻辑电路部分位于低于最上层的布线层上。这防止了逻辑电路部分受到氧化钒的污染,使得用于制造逻辑电路部分的半导体制造设备不会被污染。现存的宏可以用于逻辑电路部分。由于可以在形成逻辑电路部分后形成温度监控器元件6,因此可以通过现有制造工艺来形成逻辑电路部分。因此,对逻辑电路部分不需要改变现存的平台。这能够抑制由提供温度监控器元件6而产生的制造成本的增加。
下面来讲述本发明的第二实施例。图4为截面图,示出了根据本实施例的半导体集成电路器件。如图4所示,除了位于温度监控器元件6之下的导热层5以外,根据该实施例的半导体集成电路器件11与根据第一实施例的半导体集成电路器件1的不同之处在于在温度监控器元件6之上的导热层15的提供。在平面图中导热层15具有矩形片状。导热层15在纵向上的长度例如为110μm,在短边方向上的长度例如为60μm,并且厚度例如为0.5μm。导热层15位于多层布线结构13中处于温度监控器元件6正上方的那个区域中以及该区域的附近,并且在平面图中覆盖了温度监控器元件6的整个区域。导热层15由例如铝制成。导热层15通过通路V8与导热层5相连。
从第一布线W3中与通路V5相连的一端到与通路V6相连的一端的方向与温度监控器元件6中与通路V4相连的一端到与通路V3相连的一端的方向相同。因此,温度监控器元件7位于处于温度监控器元件6正下方的区域的一部分上。
通路V9以与第一布线W4相连的方式位于第一布线W4上,并且第二布线W5以与通路V9相连相连的方式位于通路V9上。第二布线W5为施加了电源电势Vcc的电源电势布线。因此,通过第二布线W5和通路V9将电源电势Vcc施加于第一布线W4。本实施例的其他结构与第一实施例的相同。为了避免重复它们的冗余讲述,与根据第一实施例的半导体集成电路器件1(见图1)的相应组件相同的半导体集成电路器件11的那些组件被赋予了相同的参考标号。
图4示出了逻辑电路部分10的结构。如图4所示,例如CMOS(互补金属氧化物半导体)电路12位于逻辑电路部分10中。在CMOS电路12中,N阱NW和P阱PW以彼此相邻的方式形成于硅衬底2的上表面。成为源极/漏极区的两个p+扩散区P2和P3形成于N阱NW的上表面,并且相互分开。成为源极/漏极区的两个n+扩散区N1和N2形成于P阱PW的上表面,并且相互分开。在N阱NW中的p+扩散区P2和P3之间有沟道区域16。在P阱PW的n+扩散区N1和N2之间有沟道区域17。
栅极绝缘层(未显示)位于多层布线层13中包括了处于沟道区域16和17的正上方的区域的那个区域,并且由例如多晶硅制成的栅极电极G1和G2位于分别处于沟道区域16和17的正上方的区域的栅极绝缘层上。在与温度监控器元件7相同的水平上形成的栅极电极G1和G2共同连接到栅极引脚Vg。沟道区域16、作为源极/漏极区域的p+扩散区P2和P3、栅极绝缘层和栅极电极G1形成了P型MOS晶体管。沟道区域17、作为源极/漏极区域的n+扩散区N1和N2、栅极绝缘层和栅极电极G2形成了N型MOS晶体管。
通路V11以与p+扩散区P2相连的方式位于多层布线层13中的p+扩散区P2上,并且第一布线W11以与通路V11相连的方式位于通路V11上。通路V12以与第一布线W11相连的方式位于第一布线W11上,并且第二布线W12以与通路V12相连的方式。第二布线W12为施加了电源电势Vcc的电源电势布线。因此,通过通路V11、第一布线W11和通路V12将p+扩散区P2连接到作为电源电势布线的第二布线W12。
通路V13以与p+扩散区P3相连的方式位于多层布线层13中的p+扩散区P3上,并且通路V14以与n+扩散区N1相连的方式位于n+扩散区N1上。第一布线W13以与通路V13和V14都相连的方式位于通路V13和V14上。通路V15以与第一布线W13相连的方式位于第一布线W13上,并且第二布线W15以与通路V15相连的方式位于通路V15上。因此,通过通路V13和V14、第一布线W13和通路V15将p+扩散区P3和n+扩散区N1连接到第二布线W15。
进而,通路V16以与n+扩散区N2相连相连的方式位于多层布线层13中的n+扩散区N2上,并且第一布线W16以与通路V16相连的方式位于通路V16上。将地电势GND施加于第一布线W16。因此,通过第一布线W16和通路V16将地电势GND施加于n+扩散区N2。
p+扩散区P4形成于硅衬底2的上表面中不同于N阱NW和P阱PW所形成的区域的那个区域上。通路V17、第一布线W17、通路V18、和第二布线W18以指定的次序从下至上地位于多层布线层13中的p+扩散区P4上。第二布线W18为施加了地电势GND的接地电势布线。因此,p+扩散区P4通过通路V17、第一布线W17和通路V18与第二布线W18或接地电势布线相连。虽然在逻辑电路部分10中还有CMOS电路之外的其他元件,但是没有将它们显示在图4中。
由于在本实施例中导热层5位于温度监控器元件6之下,并且导热层15位于温度监控器元件6之上,因此可以消除上部环境中局部温度分布的影响以及下部环境中的局部温度分布的影响。即使当半导体集成电路器件11的外部温度不均匀时,例如从外部传递到半导体集成电路器件11中的热量在传递到温度监控器元件6之前可以通过导热层15变得均匀。这能够进一步提高温度测量的精度和稳定性。进而,在温度监控器元件6中累积的热量可以经由导热层15释放到半导体集成电路器件11之外。由于导热层15除了位于温度温度监控器元件6的覆盖区域之外,还位于正好覆盖温度监控器元件的区域周围,因此温度监控器元件6的均匀供热效果和热释放效果都是很好的。
由于温度监控器元件7位于处于温度监控器元件6的正上方的区域的一部分,因此可以减小温度传感器部分4的面积。
下面来讲述对第二实施例的修改。图5为截面图,示出了根据该修改的半导体集成电路器件中的温度监控器元件和导热层。如图5所示,在本修改中的半导体集成电路器件11的多层布线结构13的第一布线层和第二绝缘层中的填充的中间层绝缘层21之内,形成了通路V2。导热层5形成于第二布线层,并且以掩埋导热层5的方式提供了中间层绝缘层22,用于形成第二布线层和第三绝缘层。通路V3形成于中间层绝缘层22中。
温度监控器元件6位于中间层绝缘层22上,并且以覆盖温度监控器元件6的方式提供中间层绝缘层23。中间层绝缘层23的形状反映了温度监控器元件6的形状,并且正好覆盖温度监控器元件6的区域和该覆盖区域周围的部分要高于其他部分。导热层15位于中间层绝缘层23上。导热层15具有位于温度监控器元件6的正上方的部分15a;以及位于除了正好覆盖温度监控器元件6的区域之外的区域的部分15b。导热层15的形状反映了中间层绝缘层23的形状。因此,导热层15的形状反映了温度监控器元件6的形状,并且正好覆盖温度监控器元件6的区域和该覆盖区域周围的部分要高于其他部分。因此,部分15b的一部分位于低于部分15a的位置的位置,并且位于温度监控器元件6的侧面。提供将导热层15连接到导热层5的通路V8,用于穿透中间层绝缘层22和23。中间层绝缘层21~23是由绝缘材料8(见图4)形成的。以上讲述的修改的其他结构与第二实施例的相同。
由于在本修改中导热层5位于温度监控器元件6之下,导热层5的部分15a位于温度监控器元件6之上,并且导热层15的部分15b位于温度监控器元件6的侧面,因此与第二实施例相比,能够更有效地用导热层覆盖温度监控器元件的周围。这使得均匀供热效果更加明显,因此能够更为精确地测量温度。可以提供多个通路V8。这样能够将通路V8与导热层5和15集成在一起,以便这些组件作为一个整体起到包围温度监控器元件6的导热层的作用。这样进一步增强了均匀供热效果。以上讲述的修改的其他操作和效果与第二实施例的相同。
接下来讲述本发明的第三实施例。与第二实施例不同,在本实施例中,没有提供导热层5(见图4),而仅提供了导热层15。也就是说,导热层仅位于温度监控器元件之上或温度监控器元件6之上和侧面上。以上讲述的实施例的其他结构、操作和效果与第二实施例的相同。
在第二实施例及其修改,以及第三实施例中,导热层15可以位于半导体集成电路器件11的整个表面上。这改善了导热层5和15以及温度监控器元件6的散热特性,从而可以进一步改善对温度测量的响应。
在所述的第一和第二实施例中,在平面图中,其中导热层5覆盖温度监控器元件6的区域面积约为温度监控器元件6的80%,并且其中导热层15覆盖温度监控器元件6的区域面积为温度监控器元件6的整个面积(100%)。不过,本发明并不局限于这些例子。由于其中导热层覆盖温度监控器元件6的整个面积的温度监控器元件6的面积比率变高,因此增强了均匀供热效果和散热效果,从而提高了温度测量的精度。不过,50%或以上的面积比率也可以看到一定的效果。
虽然在实施例的上述描述中,给出了导热层是由铝制成的例子,但是本发明并不限于这个特定例子,而是导热层可以由金属或合金制成。不过,需要注意的是,从热传导和半导体工艺易于操作的角度看,优选情况下导热层是由从铝、铜和钛的组中选出的一种金属、或该金属的合金,或者主要由该组中的两种或更多金属组成的合金制成。导热层必须包含金属和/或合金。
虽然在实施例中将导热层5和/或导热层15连接到温度监控器元件6和硅衬底2,但是也可将导热层5和/或导热层15设定为电气浮置。
当在实施例中温度监控器元件7是由电阻率的温度系数具有较大绝对值的材料制成时,优选情况下导热层应该位于温度监控器元件7之上和/或之下。
进而,温度传感器部分4可以形成于形成半导体集成电路器件的芯片上的一个位置上,或者可以形成于芯片上的多个位置上。例如,温度传感器部分4可以形成于总共5个位置上,也就是在芯片的中部和四个角上。由于温度传感器部分4分别位于多个位置上,并且计算的是单个温度传感器部分4的测量的平均值,因此可以使温度测量的精度更高。

Claims (13)

1.一种集成电路器件,包括:
温度监控器元件,连接于两个布线之间并且其电阻随温度而变化;以及
包含金属和/或合金的导热层,从与所述温度监控器元件的上表面相垂直的方向看,其至少位于所述温度监控器元件之上或之下,并且覆盖所述温度监控器元件的一半或大于一半的面积。
2.如权利要求1所述的集成电路器件,其中不与任何所述温度监控器元件和所述导热层相连的布线不位于所述温度监控器元件和所述导热层之间。
3.如权利要求1所述的集成电路器件,其中所述导热层位于所述温度监控器元件之下。
4.如权利要求1所述的集成电路器件,其中所述导热层位于所述温度监控器元件之上。
5.如权利要求1所述的集成电路器件,其中提供了两个导热层,并且分别位于所述温度监控器元件之上和之下。
6.如权利要求1所述的集成电路器件,其中所述导热层包括:
第一部分,其位于处于所述温度监控器元件正上方的区域或正下方的区域;以及
第二部分,其被连接到所述第一部分,并且位于除了所述温度监控器元件正上方的所述区域或正下方的所述区域之外的区域。
7.如权利要求6所述的集成电路器件,其中所述第二部分的至少一部分位于所述温度监控器元件的侧面。
8.如权利要求6所述的集成电路器件,其中所述导热层位于所述集成电路器件的整个表面上。
9.如权利要求1~8中的任何一个所述的集成电路器件,其中所述导热层是由从铝、铜和钛的组中选出的一种金属、或所述金属的合金,或者主要由所述组中的两种或更多金属组成的合金制成。
10.如权利要求1~8中的任何一个所述的集成电路器件,其中所述温度监控器元件是由氧化钒制成。
11.如权利要求1~8中的任何一个所述的集成电路器件,其中所述导热层被连接到所述温度监控器元件。
12.如权利要求1~8中的任何一个所述的集成电路器件,进一步包括衬底,其上具有所述温度监控器元件和所述导热层,并且其与所述导热层相连。
13.如权利要求1~8中的任何一个所述的集成电路器件,进一步包括:
衬底;
多层布线结构,其位于所述衬底上,并且其上提供了所述温度监控器元件和所述导热层;以及
逻辑电路部分,其位于所述衬底的上表面和处于所述多层布线结构最上层之下的布线层,所述温度监控器元件位于所述多层布线结构的所述最上层。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3810411B2 (ja) * 2004-01-23 2006-08-16 Necエレクトロニクス株式会社 集積回路装置
US7255476B2 (en) * 2004-04-14 2007-08-14 International Business Machines Corporation On chip temperature measuring and monitoring circuit and method
US7851237B2 (en) * 2007-02-23 2010-12-14 Infineon Technologies Ag Semiconductor device test structures and methods
JP2011049259A (ja) * 2009-08-25 2011-03-10 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
US8471575B2 (en) * 2010-04-30 2013-06-25 International Business Machines Corporation Methodologies and test configurations for testing thermal interface materials
JP6119602B2 (ja) * 2013-12-26 2017-04-26 株式会社デンソー 電子装置
TW201600839A (zh) 2014-06-24 2016-01-01 國立成功大學 適用於三維積體電路之溫度感測系統及其方法
JP6431750B2 (ja) * 2014-11-18 2018-11-28 旭化成エレクトロニクス株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
FR3082306B1 (fr) * 2018-06-08 2020-09-18 Valeo Equip Electr Moteur Systeme de mesure d'une temperature d'un composant electrique et bras de commutation comportant un tel systeme
CN111739941A (zh) 2019-03-25 2020-10-02 台达电子企业管理(上海)有限公司 半导体芯片
JP2021096208A (ja) * 2019-12-19 2021-06-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 電位測定装置
TWI742613B (zh) * 2020-04-14 2021-10-11 聯陽半導體股份有限公司 積體電路的溫度感測裝置
CN112798126B (zh) * 2021-04-08 2021-07-02 成都蓉矽半导体有限公司 一种高灵敏度的碳化硅可集成温度传感器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09229778A (ja) * 1996-02-26 1997-09-05 Hitachi Ltd Ic化温度センサ
US6203191B1 (en) * 1998-10-28 2001-03-20 Speculative Incorporated Method of junction temperature determination and control utilizing heat flow
CN1304174A (zh) * 1999-07-02 2001-07-18 国际商业机器公司 具有高密度互连层的电子封装件

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01302849A (ja) 1988-05-31 1989-12-06 Fujitsu Ltd 半導体集積回路装置
JP3982842B2 (ja) * 1993-08-18 2007-09-26 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
JP3229984B2 (ja) * 1995-01-13 2001-11-19 株式会社ニコン 静電容量による赤外線検出方法及び赤外線センサ及び赤外線撮像装置
JPH0973049A (ja) 1995-06-29 1997-03-18 Canon Inc 画像表示方法及びそれを用いた画像表示装置
JP3229824B2 (ja) 1995-11-15 2001-11-19 三洋電機株式会社 立体映像表示装置
JPH09179220A (ja) 1995-12-27 1997-07-11 Photo Kurafutoshiya:Kk レンチキュラーレンズを用いた写真及びその製造方法
JPH11149126A (ja) 1997-11-17 1999-06-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像表示装置
JP3067737B2 (ja) 1998-05-18 2000-07-24 日本電気株式会社 酸化バナジウム膜のプラズマエッチング方法
US6307194B1 (en) * 1999-06-07 2001-10-23 The Boeing Company Pixel structure having a bolometer with spaced apart absorber and transducer layers and an associated fabrication method
JP3409848B2 (ja) * 2000-08-29 2003-05-26 日本電気株式会社 熱型赤外線検出器
JP4303906B2 (ja) 2000-09-27 2009-07-29 東芝モバイルディスプレイ株式会社 半透過型液晶表示装置
JP2002365420A (ja) 2001-06-04 2002-12-18 Toray Ind Inc カラーフィルターおよび液晶表示装置
GB0119176D0 (en) 2001-08-06 2001-09-26 Ocuity Ltd Optical switching apparatus
JP3761829B2 (ja) * 2002-03-29 2006-03-29 グローリー工業株式会社 指紋検出装置およびその製造方法
JP2005026279A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Toyota Industries Corp 半導体装置
US6991367B2 (en) * 2003-11-04 2006-01-31 Raytheon Company Integrated thermal sensor for microwave transistors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09229778A (ja) * 1996-02-26 1997-09-05 Hitachi Ltd Ic化温度センサ
US6203191B1 (en) * 1998-10-28 2001-03-20 Speculative Incorporated Method of junction temperature determination and control utilizing heat flow
CN1304174A (zh) * 1999-07-02 2001-07-18 国际商业机器公司 具有高密度互连层的电子封装件

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Publication number Publication date
JP4536408B2 (ja) 2010-09-01
JP2005286238A (ja) 2005-10-13
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US7391092B2 (en) 2008-06-24

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