[发明专利]衬底上机械应力感测与补偿

说明书

本申请公开衬底上机械应力感测与补偿。在所描述的示例中，一种电路500包括模拟前端403，模拟前端403被布置成响应于待补偿模拟信号和第一轴应力感测信号(例如，Vsense_x)生成模拟应力补偿信号。模拟前端403可以包括第一精密部件(例如，Rsense_xa)和方向应力传感器440，该第一精密部件被布置在压电材料501上并且被布置成生成受施加在压电材料501中的应力影响的(例如，来自510的)待补偿模拟信号，该方向应力传感器440被布置在压电材料501上并且耦合到第一精密部件。方向应力传感器440被布置成响应于施加在压电材料501中的应力的纵向合力而生成第一轴感测信号。补偿电路520被布置成响应于补偿模拟信号和待补偿模拟信号而生成补偿输出信号。

背景技术

机械应力可以影响电子器件的物理尺寸和性能，也可以改变受力器件的操作参数。施用于衬底上的应力可以改变在其上形成器件的衬底的x维和/或y维，继而可以改变器件的操作参数。用于监测和帮助补偿此类机械应力的电路系统往往会增加电路的复杂性和/或在对结果测量进行后处理期间需要复杂的数学计算。

发明内容

在所描述的示例中，一种电路包括模拟前端，模拟前端被布置成响应于待补偿模拟信号和第一轴应力感测信号而生成模拟应力补偿信号。模拟前端可以包括第一精度部件(例如，220)和方向应力传感器，该第一精度部件被布置在压电材料上并且被布置成生成受施加在压电材料中的应力影响的待补偿模拟信号，该方向应力传感器被布置在压电材料上并且耦合到第一精密部件。方向应力传感器被布置成响应于施加在压电材料中的应力的纵向合力而生成第一轴感测信号。补偿电路被布置成响应于补偿模拟信号和待补偿模拟信号而生成补偿输出信号。

附图说明

图1A是示例半导体晶圆的俯视图。

图1B是图1A的示例半导体晶圆的示例截面的正交视图。

图1C是图1B的示例半导体晶圆的示例截面的正交视图。

图2是包括示例第一轴应力传感器的示例晶圆的俯视图。

图3是示出示例电路对独立施用的X维法向应力和Y维法向应力的响应的示例曲线图。

图4是用于模拟信号的应力补偿的示例基于惠斯通电桥的模拟前端的示意图。

图5是用于模拟信号的基于反馈的应力补偿的示例基于惠斯通电桥的模拟前端的示意图。

图6是用于模拟信号的应力补偿的示例运算放大器控制的电流源的示意图。

图7是用于模拟信号的应力补偿的示例运算放大器控制的放大器的示意图。

图8是用于模拟信号的应力补偿的示例电流控制的电流源的示意图。

图9是耦合到图8的示例电流控制的电流源中的至少一个的示例应力补偿带隙基准电路的示意图。

图10是晶圆1000的俯视图，晶圆1000是包括被布置在相互正交感测方向应力传感器之间的精密器件的示例晶圆。

图11是晶圆1100的俯视图，晶圆1100是包括被布置在相互纵向感测方向应力传感器之间的精密器件的示例晶圆。

图12是晶圆1200的俯视图，晶圆1200是包括惠斯通电桥的基准电阻器和应力感测电阻器的示例结构的示例晶圆。

图13示出了半导体衬底的示例区，该半导体衬底包括示例精密部件、示例第一轴应力传感器和示例第二轴应力传感器。

图14是示出包括两个示例X轴传感器的示例惠斯通电桥结构的布局图，每个传感器具有相应示例精度部件。

图15是示出在半导体衬底上形成的示例集成电路的示例应力梯度的布局图。

具体实施方式

在附图中，相似的附图标记表示相似的元件，并且不必按比例绘制各种特征。