[发明专利]温度数字转换器

说明书

本发明公开一种集成电路温度传感器，所述集成电路温度传感器包括：第一电容器，所述第一电容器具有与温度相关的第一电容；第二电容器，所述第二电容器具有与所述温度相关的第二电容；以及控制器，所述控制器被配置成确定所述第一电容与所述第二电容的比率，以便确定所述集成电路的区域的温度。

技术领域

本文中所描述的实施例包括集成电路电容器温度传感器。

背景技术

集成电路中所用的大部分温度传感器是基于双极的。为了从双极装置读出，使用偏置电路在双极装置中运行连续电流，以供恰当设置并读出V_be电压，所述V_be电压为温度依赖性的，这使得温度可以被确定。对于精确的温度读出，可以较不依赖于工艺扩展而测量具有不同偏置电流的两种双极晶体管之间的V_be电压差。因而，只需要双极晶体管的两个分支之间的电流比是精确的。随着减小电路元件尺寸的技术缩放的增加，基于双极晶体管的温度传感器的精确性降低。

将电容器用作温度传感元件而不是双极晶体管消除了对持续偏置电流的需求，并且减少了误差源的数量。随着技术缩放的增加，边缘电容器的温度敏感性增加。边缘电容器可以具有两组导电指状物，所述两组导电指状物连接在一起，交错于同一水平面上，且一组指状物堆叠在另一组指状物顶上。当半导体区域受热时，硅或芯片膨胀，且边缘电容器导电指状物的高度和其之间的间距都扩增，使得指状物之间的间距和指状物侧边面积变大，并且当面积的增加超过了距离的增加时，边缘区域的电容增加。对于平板电容器，边缘对总电容的贡献大大降低，并且因此边缘的电容将随着硅或芯片膨胀而减小。

材料的正温度系数意味着所述材料的电容随着温度增加而增加。在CMOS技术中，金属边缘电容器具有正温度系数，且平板电容器具有小的负温度系数。这些温度系数可以通过建构电容器和/或标注电容器的尺寸(例如，改变高宽比、指状物间距，以及增加边缘电容器指状物的堆叠层之间的通孔)来调整。这些电容器对温度的敏感性随着技术缩放的增加而增加。给定区域的温度可以通过测量所述区域的电容来测量。

电容数字转换器(CDC)(模数转换器的一种形式)可以确定边缘电容器的电容与另一电容器(例如，具有不同温度敏感性的平板电容器)的电容之间的比率。控制器或其它测量装置可以被配置成基于两种电容器的温度依赖性比率且不依赖于其它参考(例如，电压、电流或频率)来获得读出结果。使用具有标称电容补偿的CDC可以允许以高分辨率测量作为温度的函数的小电容变化而不需要大的动态范围。

发明内容

下文呈现各种实施例的简要概述。在以下概述中可以做出一些简化和省略，这意图突出且引入各种实施例的一些方面，但不限制本发明的范围。将在稍后的章节中对足以允许本领域的普通技术人员制作和使用本发明概念的实施例进行详细描述。

各种示例性实施例涉及一种集成电路温度传感器，所述集成电路温度传感器包括：第一电容器，所述第一电容器具有与温度相关的第一电容；第二电容器，所述第二电容器具有与温度相关的第二电容；以及控制器，所述控制器被配置成确定第一电容与第二电容的比率，以便确定集成电路的区域的温度。

第一电容器可以是边缘电容器，且第二电容器可以是平板电容器。第一电容器可以是平板电容器，且第二电容器可以是边缘电容器。

第一电容器和第二电容器可以属于相同类型，并且可以被配置成具有不同的温度敏感性。

集成电路可以包括具有电容器的积分器，所述积分器被配置成对来自第一电容器和第二电容器的电荷进行积分。电容器可以被配置成将负反馈提供到构成积分器的放大器。比较器可以被配置成基于积分器的输出而产生每循环位流值。