用于应力和/或应变测量系统的应力和/或应变测量单元的制作方法

1.本发明涉及一种用于应力和/或应变测量系统的应力和/或应变测量单元。本发明还涉及一种用于半导体设备的应力和/或应变测量系统。本发明此外还涉及一种用于针对半导体设备的至少一个传感器位置求取与方向相关的应力和/或应变信息的方法。


背景技术：

2.由ep 2 490 036 a1已知一种使用通过四个集成电阻形成的惠斯通电桥作为用于检测半导体芯片中的应力的应力传感器，其中，所述电阻中的两个电阻构造为具有p型掺杂，所述电阻中的另外两个电阻构造为具有n型掺杂。


技术实现要素：

3.本发明提出一种用于应力和/或应变测量系统的应力和/或应变测量单元，该应力和/或应变测量单元具有：
4.参考触点，在该参考触点上提供应力和/或应变测量单元的参考电流信号；
5.传感器触点，在该传感器触点上提供应力和/或应变测量单元的传感器电流信号；和
6.第一电流镜电路，该第一电流镜电路集成到半导体材料中并且具有第一传导路径和第二传导路径，该第一传导路径能附接或已附接在参考触点上，该第二传导路径能附接或已附接在传感器触点上，
7.其中，该第一电流镜电路的第一传导路径包括至少一个第一晶体管，该第一电流镜电路的第二传导路径包括至少一个第二晶体管，
8.其中，该第一晶体管的第一栅极连接端、该第一晶体管的第一漏极连接端和该第二晶体管的第二栅极连接端位于相同的电位上，
9.并且其中，能够为该第一晶体管的第一反转沟道定义半导体材料的垂直于该第一反转沟道定向的第一晶向，能够为该第二晶体管的第二反转沟道定义半导体材料的垂直于该第二反转沟道定向的第二晶向，其中，半导体材料的第一晶向相对于半导体材料的第二晶向倾斜地定向。
10.此外还提出一种用于半导体设备的应力和/或应变测量系统和一种用于针对半导体设备的至少一个传感器位置求取与方向相关的应力和/或应变信息的方法，该方法具有下述步骤：
11.如此将至少一个应力和/或应变测量单元至少布置在传感器位置上，使得该应力和/或应变测量单元的半导体材料位于在半导体设备上的和/或半导体设备中的传感器位置上，所述应力和/或应变测量单元具有参考触点、传感器触点和第一电流镜电路，该第一电流镜电路集成到半导体材料中并且具有第一传导路径和第二传导路径，该第一传导路径能附接或已附接在参考触点上，该第二传导路径能附接或已附接在传感器触点上，其中，该第一电流镜电路的第一传导路径包括至少一个第一晶体管，该第一电流镜电路的第二传导
路径包括至少一个第二晶体管，其中，该第一晶体管的第一栅极连接端、该第一晶体管的第一漏极连接端和该第二晶体管的第二栅极连接端位于相同的电位上，并且其中，能够为该第一晶体管的第一反转沟道定义半导体材料的垂直于该第一反转沟道定向的第一晶向，能够为该第二晶体管的第二反转沟道定义半导体材料的垂直于该第二反转沟道定向的第二晶向，其中，半导体材料的第一晶向相对于半导体材料的第二晶向倾斜地定向；和
12.至少根据在该应力和/或应变测量单元的参考触点上所提供的参考电流信号和在该应力和/或应变测量单元的传感器触点上提供的传感器电流信号来至少针对该应力和/或应变测量单元的传感器位置确定与方向相关的应力和/或应变信息。
13.本发明提出一种应力和/或应变测量单元，该应力和/或应变测量单元与传统应力传感器相比是一种节省空间、成本有利且温度稳定的替代方案。与上文中所阐述的现有技术不同，根据本发明的应力和/或应变测量单元的构造需要明显更少的面积。因此，本发明有助于将适合用于证实半导体设备上的应力和/或应变的传感装置小型化。与常规上有时也用作应力传感器的压阻构件不同，根据本发明的应力和/或应变测量单元能够更成本有利地制造，具有提高的温度稳定性并且对其电压供给的要求不那么高。因此，根据本发明的应力和/或应变测量单元的在此所提到的所有这些优点也提高该应力和/或应变测量单元在大量半导体设备类型上的可使用性。
14.在该应力和/或应变测量单元的一种有利的实施方式中，第一电流镜电路的第一传导路径附加地还包括第三晶体管，该第三晶体管附接在第一晶体管的第一漏极连接端上，第一电流镜电路的第二传导路径附加地还包括第四晶体管，该第四晶体管附接在第二晶体管的第二漏极连接端上，并且其中，该第三晶体管的第三栅极连接端、该第三晶体管的第三漏极连接端和该第四晶体管的第四栅极连接端位于相同的电位上。该对第一电流镜电路的具有第三晶体管和第四晶体管的附加构造几乎不增加其制造成本和结构空间需求，然而明显有助于稳定其电压供给，这提高通过对应力和/或应变测量单元的参考电流信号和传感器电流信号进行分析处理所获得的信息的可靠性。
15.优选地，能够为该第三晶体管的第三反转沟道定义半导体材料的垂直于该第三反转沟道定向的第三晶向，该第三晶向也垂直于第四晶体管的第四反转沟道定向。可以省去第三反转沟道和第四反转沟道作为应力敏感层的使用。替代地，将所述第一反转沟道和第二反转沟道作为应力敏感层来利用是足够的。
16.作为一种有利扩展方案，所述应力和/或应变测量单元附加地还可以具有第二电流镜电路，该第二电流镜电路集成到半导体材料中，该第二电流镜电路具有第三传导路径和第四传导路径，该第三传导路径能附接或已附接在参考触点或者另外的参考触点上，该第四传导路径能附接或已附接在传感器触点或者另外的传感器触点上，其中，该第二电流镜电路的第三传导路径包括至少一个第五晶体管，该第二电流镜电路的第四传导路径包括至少一个第六晶体管，其中，该第五晶体管的第五栅极连接端、该第五晶体管的第五漏极连接端和该第六晶体管的第六栅极连接端位于相同的电位上，其中，能够为该第五晶体管的第五反转沟道定义半导体材料的垂直于该第五反转沟道定向的第五晶向，能够为该第六晶体管的第六反转沟道定义半导体材料的垂直于该第六反转沟道定向的第六晶向，半导体材料的第五晶向相对于半导体材料的第六晶向倾斜地定向，并且其中，半导体材料的第五晶向相对于半导体材料的第一晶向倾斜地定向，和/或半导体材料的第六晶向相对于半导体
材料的第二晶向倾斜地定向。在此所描述的经扩展构型的应力和/或应变测量单元能够在多个应力和/或应变角度差之间进行区分。这表示出相对于仅具有第一电流镜电路地所构造的应力和/或应变测量单元一种有利改善。
17.第二电流镜电路的第三传导路径以优选的方式附加地还包括第七晶体管，该第七晶体管附接在第五晶体管的第五漏极连接端上，第二电流镜电路的第四传导路径附加地还包括第八晶体管，该第八晶体管附接在第六晶体管的第六漏极连接端上，并且其中，该第七晶体管的第七栅极连接端、该第七晶体管的第七漏极连接端和该第八晶体管的第八栅极连接端位于相同的电位上。借助第七晶体管和第八晶体管还能够稳定第二电压供给装置的电压供给。因此，应力和/或应变测量单元的在此所描述的实施方式尽管具有用于在多个应力和/或应变角度差之间进行区分的能力但仍然具有高稳定性。
18.也能够为该第七晶体管的第七反转沟道定义半导体材料的垂直于该第七反转沟道定向的第七晶向，该第七晶向也垂直于第八晶体管的第八反转沟道定向。将所述第七反转沟道和第八反转沟道作为应力敏感层使用是不必要的。
19.作为另外的有利扩展方案，应力和/或应变测量单元附加地还可以具有开关装置，该开关装置如此构造，使得当该开关装置处于第一开关状态中时，第一电流镜电路的第一传导路径附接在参考触点上并且第一电流镜电路的第二传导路径附接在传感器触点上，当该开关装置处于第二开关状态中时，第二电流镜电路的第三传导路径附接在参考触点上并且第二电流镜电路的第四传导路径附接在传感器触点上。因此能够通过截取参考触点上的参考电流信号和传感器电流信号上的传感器电流信号来依次“读取”两个电流镜电路。
20.优选地，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管和/或第八晶体管都是mosfet。通过仅仅使用该晶体管类型能够使制造耗费和制造成本最小化。仅使用该晶体管类型同样引起在应力和/或应变测量单元的在此所描述的实施方式上的相同类型的温度效应。
21.在上文中所描述的优点也能够借助一种用于半导体设备的应力和/或应变测量系统来实现，该半导体设备构造为具有至少一个这种类型的应力和/或应变测量单元和电子装置，其中，所述应力和/或应变测量单元的半导体材料能布置或已布置在所述应力和/或应变测量单元在半导体设备上和/或半导体设备中的对应的传感器位置上，所述电子装置设计为和/或编程为用于至少根据在所述应力和/或应变测量单元的参考触点上所提供的参考电流信号和在所述应力和/或应变测量单元的传感器触点上提供的传感器电流信号来至少针对所述应力和/或应变测量单元的传感器位置确定与方向相关的应力和/或应变信息。
22.在一种有利的实施方式中，所述应力和/或应变测量系统包括多个应力和/或应变测量单元作为该应力和/或应变测量系统的至少一个应力和/或应变测量单元，其中，所述应力和/或应变测量单元各自的半导体材料布置在半导体设备的至少一部分上和/或半导体设备的至少一部分中的多个传感器位置上，并且其中，所述电子装置设计为和/或编程为用于根据在参考触点上所提供的参考电流信号和在传感器触点上提供的传感器电流信号来确定关于在半导体设备的至少一部分上和/或至少一部分中的应力和/或应变分布的信息作为与方向相关的应力和/或应变信息。
23.此外，对一种相对应的用于求取针对半导体设备的至少一个传感器位置的与方向
相关的应力和/或应变信息的方法的实施也实现上文中所阐述的优点。应明确指出的是，该方法能够根据上文中所阐述的应力和/或应变测量单元的实施方式和/或应力和/或应变测量系统的实施方式进行扩展构型。
附图说明
24.以下根据附图阐述本发明的其他特征和优点。附图示出：
25.图1：该应力和/或应变测量单元的第一实施方式的示意图；
26.图2：该应力和/或应变测量单元的第二实施方式的示意图；
27.图3：该应力和/或应变测量系统的一种实施方式的示意图；
28.图4a至图4c：用于阐述用于针对半导体设备的至少一个传感器位置求取与方向相关的应力和/或应变信息的方法的一种实施方式的示意图，其中，图4aa至图4ca表示该应力和/或应变测量系统的示意图，图4ab至图4cb表示施加到半导体设备上的应力的时间曲线，并且图4ac至图4cc表示该应力和/或应变测量系统的输出信号的时间曲线。
具体实施方式
29.图1示出该应力和/或应变测量单元的第一实施方式的示意图。
30.在图1中示意性示出的应力和/或应变测量单元10具有输入触点12、参考触点14和传感器触点16。该应力和/或应变测量单元10可以在其输入触点12上被供给输入电流，而在其参考触点14上提供该应力和/或应变测量单元10的参考电流信号i1并在其传感器触点16上提供该应力和/或应变测量单元10的传感器电流信号i2。传感器电流信号i2也可以被称为由参考电流信号i
1“导出的电流信号”。应力和/或应变测量单元10还具有集成到/嵌入到(未画出的)半导体材料中的第一电流镜电路18。该半导体材料例如可以是硅。但应力和/或应变测量单元10的可构造性不限于使用硅作为半导体材料。取而代之，半导体材料还可以具有至少一种另外的半导体材料/材料来替代或补充硅。第一电流镜电路18也可以理解为第一电流镜18。
31.此外，第一电流镜电路18具有第一传导路径18a和第二传导路径18b，该第一传导路径能电附接在或已电附接在参考触点14上，该第二传导路径能电附接在或已电附接在传感器触点16上。第一传导路径18a和第二传导路径18b也可以分别被称为第一电流镜电路18的“翼(fl
ü
gel)”。在图1的实施方式中，第一传导路径18a(不可脱耦地)电附接在参考触点14上，第二传导路径18b(不可脱耦地)电附接在传感器触点16上。第一电流镜电路18的第一传导路径18a包括至少一个晶体管t1。第一电流镜电路18的第二传导路径18b相应地构造为至少具有第二晶体管t2。第一晶体管t1的第一栅极连接端、第一晶体管t1的第一漏极连接端和第二晶体管t2的第二栅极连接端位于相同的电位上。优选通过下述方式来确保这一点：第一晶体管t1的第一栅极连接端、第一晶体管t1的第一漏极连接端和第二晶体管t2的第二栅极连接端彼此电连接。
32.为第一晶体管t1的第一反转沟道可定义/已定义半导体材料的垂直于第一晶体管t1的该第一反转沟道定向的第一晶向。第二晶体管t2的第二反转沟道也构造为使得半导体材料的第二晶向垂直于第二晶体管t2的该第二反转沟道定向。在此应明确指出的是，半导体材料的垂直于第一晶体管t1的第一反转沟道定向的第一晶向相对于半导体材料的垂直
于第二晶体管t2的该第二反转沟道定向的第二晶向倾斜地延伸。半导体材料的第一晶向与半导体材料的第二晶向之间的第一倾斜角大于0
°
且小于等于90
°
。优选地，半导体材料的第一晶向与半导体材料的第二晶向之间的第一倾斜角大于20
°
且小于等于90
°
、以优选的方式大于40
°
且小于等于90
°
。尤其是，半导体材料的第一晶向可以垂直于半导体材料的第二晶向定向。例如，垂直于第一晶体管t1的第一反转沟道定向的第一晶向可以是用作半导体材料的硅的[110]晶向，垂直于第二晶体管t2的第二反转沟道定向的第二晶向可以是硅的[110]晶向。但在此所给出的晶向仅示例性地解读。因此可以将第一晶体管t1的和第二晶体管t2的反转沟道的彼此有偏差的定向解释为：第一电流镜电路18的第一晶体管t1和第二晶体管t2彼此“扭转”地定向。
[0033]
若在带有嵌入其中的第一电流镜电路18的半导体材料中出现应力，如例如在应力和/或应变情况下那样，则所述应力引起在晶体管t1和t2的反转沟道中的电荷载体可运动性的变化。然而应力由于晶体管t1和t2的反转沟道(相对于半导体材料的晶体结构)的不同定向，应力引起在晶体管t1和t2的反转沟道中的电荷载体可运动性的不相同的变化。第一晶体管t1的第一反转沟道中的电荷载体可运动性的变化与第二晶体管t2的第二反转沟道中的电荷载体可运动性的变化之间的差例如与晶体管t1和t2的反转沟道(相对于半导体材料的晶体结构)的定向方向、应力的方向、分别施加在晶体管t1和t2上的源极电压、分别施加在晶体管t1和t2上的栅极电压、分别施加在晶体管t1和t2上的漏极电压有关，并且与晶体管t1和t2的少数载流子可运动性有关。晶体管t1和t2的反转沟道中的电荷载体可运动性的不相同的变化还导致应力和/或应变测量单元10的参考电流信号i1和应力和/或应变测量单元10的传感器电流信号i2的不相同的变化，或者说导致参考电流信号i1减去传感器电流信号i2的差δ的改变。由于所述参考电流信号i1减去传感器电流信号i2的差δ与晶体管t1和t2的反转沟道的不同定向有关，所以该差以下还被称为与角度相关的应力差δ。
[0034]
因此可以将第一晶体管t1的第一反转沟道和第二晶体管t2的第二反转沟道作为用于探测应力的应力敏感层来利用。因此，第一电流镜电路18具有与晶体管t1和t2的反转沟道(相对于半导体材料的晶体结构)的不同定向有关的应力和应变敏感性，所述应力和应变敏感性不仅可以用于证实应力，而且还可以用于求取应力的方向。为此可以选择式地要么对通过应力触发的、应力和/或应变测量单元10的参考电流信号i1的变化连同同样通过应力触发的、应力和/或应变测量单元10的传感器电流信号i2的变化一起进行分析处理，要么仅对与角度相关的应力差δ的变化进行分析处理。因此，第一电流镜电路18也可以被称为第一压阻式电流镜电路18。在此应明确指出的是，可以自由选择晶体管t1和t2的反转沟道的不同定向，并且因此可以有利地针对任意应力方向“优化”第一电流镜电路18的与此有关的应力和应变敏感性。
[0035]
有利地，在图1的应力和/或应变测量单元中，第一电流镜电路18的第一传导路径18a还附加地构造为具有附接在第一晶体管t1的第一漏极连接端上的第三晶体管t3。相应地，第一电流镜电路18的第二传导路径18b也附加地还包括附接在第二晶体管t2的第二漏极连接端上的第四晶体管t4。如在图1中图解地表示的那样，第三晶体管t3的第三栅极连接端、第三晶体管t3的第三漏极连接端和第四晶体管t4的第四栅极连接端位于相同的电位上。这通过下述方式来实现：第三晶体管t3的第三栅极连接端、第三晶体管t3的第三漏极连接端
和第四晶体管t4的第四栅极连接端彼此电连接。
[0036]
第一电流镜电路18的具有第三晶体管t3和第四晶体管t4的扩展方案实现对第一电流镜电路18的共射共基电压供给，该共射共基电压供给有利地有助于使在第一电流镜电路18上所提供的电流信号i1和i2稳定。这确保第一电流镜电路18的电压供给的可靠稳定性，尽管该第一电流镜电路具有应力和应变敏感性。虽然通常在集成电路(第一电流镜电路18属于集成电路)的情况下不确保用于实施无误测量的稳定工作点，然而在第一电流镜电路18的情况下借助其共射共基电压供给克服了集成电路的该常见缺陷。因此，第一电流镜电路18也可以被称为共射共基的电流镜电路18。
[0037]
优选能够为第三晶体管t3的第三反转沟道确定半导体材料的垂直于第三晶体管t3的该第三反转沟道定向的第三/第四晶向，该第三/第四晶向也垂直于第四晶体管t4的第四反转沟道定向。因此，第三晶体管t3的第三反转沟道的和第四晶体管t4的第四反转沟道(相对于半导体材料的晶体结构)的不相同的定向不是必要的。
[0038]
第一晶体管t1、第二晶体管t2、第三晶体管t3和/或第四晶体管t4优选都是mosfet。第一晶体管t1、第二晶体管t2、第三晶体管t3和/或第四晶体管t4例如可以都是p-mosfet。替代地，第一晶体管t1、第二晶体管t2、第三晶体管t3和/或第四晶体管t4可以都是n-mosfet。通过仅仅使用一种晶体管类型，能够使图1的应力和/或应变测量单元10的制造耗费和制造成本最小化。仅使用一种晶体管类型同样引起在图1的应力和/或应变测量单元10上的相同类型的温度效应。
[0039]
图2示出该应力和/或应变测量单元的第二实施方式的示意图。
[0040]
作为对前述实施方式的补充，图1的应力和/或应变测量单元10附加地还具有集成到半导体材料中的第二电流镜电路20，该第二电流镜电路具有第三传导路径20a和第四传导路径20b，该第三传导路径能附接或已附接在参考触点14或者另外的参考触点上，该第四传导路径能附接或已附接在传感器触点16或者另外的传感器触点上。第二电流镜电路20的第三传导路径20a具有至少一个第五晶体管t5。相应地，第二电流镜电路20的第四传导路径20b包括至少一个第六晶体管t6。如在图2中能够看出的那样，第五晶体管t5的第五栅极连接端、第五晶体管t5的第五漏极连接端和第六晶体管t6的第六栅极连接端位于相同的电位上，这具体是借助第五晶体管t5的第五栅极连接端、第五晶体管t5的第五漏极连接端和第六晶体管t6的第六栅极连接端的电连接来实现的。
[0041]
为第五晶体管t5的第五反转沟道可定义/已定义半导体材料的垂直于第五晶体管t5的该第五反转沟道定向的第五晶向。相应地，也能够为第六晶体管t6的第六反转沟道确定半导体材料的垂直于该第六反转沟道定向的第六晶向，其中，半导体材料的第六晶向相对于半导体材料的该第五晶向倾斜地延伸。优选地，半导体材料的第五晶向与半导体材料的第六晶向之间的第二倾斜角大于20
°
且小于等于90
°
、以优选的方式大于40
°
且小于等于90
°
。尤其是，半导体材料的第五晶向可以垂直于半导体材料的第六晶向定向。此外，半导体材料的第五晶向相对于半导体材料的第一晶向倾斜地定向，和/或半导体材料的第六晶向相对于半导体材料的第二晶向倾斜地定向。半导体材料的第五晶向与半导体材料的第一晶向之间的第三倾斜角和/或半导体材料的第六晶向与半导体材料的第二晶向之间的第四倾斜角以优选的方式大于20
°
且小于等于90
°
、尤其大于40
°
且小于等于90
°
。此外，有时有利的是，半导体材料的第二晶向围绕第一旋转轴线相对于半导体材料的第一晶向旋转，而半导
体材料的第五晶向相对于半导体材料的第一晶向和/或半导体材料的第六晶向相对于半导体材料的第二晶向围绕第二旋转轴线旋转，该第二旋转轴相对于第一旋转轴线倾斜地定向。第二旋转轴线可以尤其垂直于第一旋转轴线定向。
[0042]
两个电流镜电路18和20可以用作压阻式电流镜电路18和20。借助图2的具有两个电流镜电路18和20的应力和/或应变测量单元10的构造，所述电流镜电路的应力和应变敏感性与仅第一电流镜电路18的应力和应变敏感性相比针对另外的应力方向得到提高。作为扩展方案，在图2中示出的应力和/或应变测量单元10还可以具有至少一个第三电流镜电路，该第三电流镜电路分别具有第二电流镜电路20的上述特征中的至少若干特征。通过具有不同定向的至少三个电流镜电路的彼此串联，能够附加地优化应力和/或应变测量单元10的应力和应变敏感性。
[0043]
作为图2的应力和/或应变测量单元10的有利扩展方案，第二电流镜电路20的第三传导路径20a也包括第七晶体管t7，该第七晶体管附接在第五晶体管t5的第五漏极连接端上，第二电流镜电路20的第四传导路径20b也包括第八晶体管t8，该第八晶体管附接在第六晶体管t6的第六漏极连接端上，并且其中，第七晶体管t7的第七栅极连接端、第七晶体管t7的第七漏极连接端和第八晶体管t8的第八栅极连接端位于相同的电位上。因此，两个电流镜电路18和20都具有共射共基电压供给的在上文中已经描述的优点，并且因此可以被称为共射共基的电流镜电路18和20。此外，能够为第七晶体管t7的第七反转沟道确定半导体材料的垂直于第七晶体管t7的该第七反转沟道定向的第七/第八晶向，该第七/第八晶向也垂直于第八晶体管t8的第八反转沟道定向。第七晶体管t7的第七反转沟道的和第八晶体管t8的第八反转沟道(相对于半导体材料的晶体结构)的不相同的定向不是必要的。
[0044]
图2的应力和/或应变测量单元10还具有开关装置22，该开关装置如此构造，使得当该开关装置22处于第一开关状态中时，第一电流镜电路18的第一传导路径18a附接在参考触点14上并且第一电流镜电路18的第二传导路径18b附接在传感器触点16上，当开关装置22处于第二开关状态中时，第二电流镜电路20的第三传导路径20a附接在参考触点14上并且第二电流镜电路20的第四传导路径20b附接在传感器触点16上。借助使用开关装置22，能够在为应力和/或应变测量单元10在第一电流镜电路18的应力和应变敏感性与应力和/或应变测量单元第二电流镜电路20的应力和应变敏感性之间进行“选择”。这也能够提供用于求取应力的方向的附加信息。为了分析处理图2的应力和/或应变测量单元，可以针对开关装置22的每个开关状态单个地分析处理在参考触点14上所提供的参考电流信号i1和在传感器触点16上提供的传感器电流信号i2。然而，优选地，针对开关装置22的每个开关状态对在上文中已经定义的与角度相关的应力差δ进行分析处理，这有助于减少构件离散效应(bauteilstreuungseffekt)。
[0045]
在图2的应力和/或应变测量单元10的情况下，第一晶体管t1、第二晶体管t2、第三晶体管t3、第四晶体管t4、第五晶体管t5、第六晶体管t6、第七晶体管t7和/或第八晶体管t8也优选都是mosfet。第一晶体管t1、第二晶体管t2、第三晶体管t3、第四晶体管t4、第五晶体管t5、第六晶体管t6、第七晶体管t7和/或第八晶体管t8可以都是p-mosfet。替代地，第一晶体管t1、第二晶体管t2、第三晶体管t3、第四晶体管t4、第五晶体管t5、第六晶体管t6、第七晶体管t7和/或第八晶体管t8可以都是n-mosfet。因此在图2的应力和/或应变测量单元10的情况下也可以通过使用仅一种晶体管类型来减小制造耗费、降低制造成本并且使温度效应最小
化。
[0046]
图3示出应力和/或应变测量系统的一种实施方式的示意图。
[0047]
在图3中示意性地表示的应力和/或应变测量系统可以用于半导体设备24，以便探测应力和/或应变在半导体设备24的至少一个传感器位置pa和pb上的出现。为此，应力和/或应变测量系统具有至少一个应力和/或应变测量单元10a和10b，其中，所述应力和/或应变测量单元10a和10b的半导体材料能布置/已布置在半导体设备24上和/或半导体设备24中的应力和/或应变测量单元10a或者10b的对应的传感器位置pa和pb上。半导体设备24例如可以是微机械构件、控制设备和/或传感器设备，例如尤其是惯性传感器。然而，应指出的是，应力和/或应变测量系统的可使用性不限于在此提到的用于半导体设备24的示例。
[0048]
应力和/或应变测量系统还具有电子装置26，该电子装置设计为和/或编程为用于至少根据在应力和/或应变测量单元10a或者10b的参考触点上所提供的参考电流信号i
1a
和i
1b
和在应力和/或应变测量单元10a或者10b的传感器触点上提供的传感器电流信号i
2a
和i
2b
来确定用于应力和/或应变测量单元10a或者10b的至少一个传感器位置pa和pb的与方向相关的应力和/或应变信息28。作为有利扩展方案，应力和/或应变测量系统可以包括多个应力和/或应变测量单元10a或者10b，其中，应力和/或应变测量单元10a或者10b的各自的半导体材料布置在半导体设备24的至少一部分上和/或至少一部分中的多个传感器位置pa和pb上。在这种情况下，电子装置26可以设计为和/或编程为用于根据在参考触点上所提供的参考电流信号i
1a
和i
1b
和在传感器触点上提供的传感器电流信号i
2a
和i
2b
来确定关于在半导体设备24的至少一部分上和/或至少一部分中的应力和/或应变分布的信息作为与方向相关的应力和/或应变信息28。尤其是，应力和/或应变测量系统可以设计为和/或编程为用于实施以下所述的方法步骤中的至少若干方法步骤。
[0049]
图4a至图4c示出用于阐述用于针对半导体设备的至少一个传感器位置求取与方向相关的应力和/或应变信息的方法的一种实施方式的示意图，其中，图4aa至图4ca表示应力和/或应变测量系统的示意图，图4ab至图4cb表示施加到半导体设备上的应力的时间曲线，并且图4ac至图4cc表示应力和/或应变测量系统的输出信号的时间曲线。
[0050]
在该方法开始时，如此将至少一个应力和/或应变测量单元10a和10b布置在传感器位置pa和pb上，使得应力和/或应变测量单元10a和10b的半导体材料位于在半导体设备24上和/或在半导体设备24中的传感器位置pa和pb上，所述至少一个应力和/或应变测量单元具有参考触点、传感器触点和第一电流镜电路，该第一电流镜电路集成到半导体材料中并且具有第一传导路径和第二传导路径，该第一传导路径能附接或已附接在参考触点上，该第二传导路径能附接或已附接在传感器触点上，其中，第一电流镜电路的第一传导路径包括至少一个第一晶体管，第一电流镜电路的第二传导路径包括至少一个第二晶体管，并且其中，第一晶体管的第一栅极连接端、第一晶体管的第一漏极连接端和第二晶体管的第二栅极连接端位于相同的电位上。如在图4aa至图4ca中图解地表示的那样，当所述至少一个应力和/或应变测量单元10a和10b布置在其传感器位置pa和pb上时，保证：对于该应力和/或应变测量单元的第一晶体管t1的第一反转沟道能够分别定义半导体材料的第一晶向n
1a
和n
1b
，该第一晶向垂直于该应力和/或应变测量单元的第一晶体管t1的第一反转沟道定向，并且对于该应力和/或应变测量单元的第二晶体管t2的第二反转沟道能够分别定义半导体材料的第二晶向n
2a
和n
2b
，该第二晶向垂直于该应力和/或应变测量单元的第二晶体管
t2的第二反转沟道定向，其中，用于至少一个应力和/或应变测量单元10a和10b的半导体材料的第一晶向n
1a
和n
1b
相对于相同的应力和/或应变测量单元10a和10b的半导体材料的第二晶向n
2a
和n
2b
倾斜地延伸。尤其是可以如此布置多个应力和/或应变测量单元10a和10b，使得应力和/或应变测量单元10a和10b各自的半导体材料布置在半导体设备24的至少一部分上和/或至少一部分中的多个传感器位置pa和pb上。对于多个应力和/或应变测量单元10a和10b，不仅能定义的第一晶向n
1a
和n
1b
可以彼此不同地定向，而且能定义的第二晶向n
2a
和n
2b
也可以彼此不同地定向。
[0051]
随后，至少根据在应力和/或应变测量单元的参考触点上所提供的参考电流信号i
1a
和i
1b
和在应力和/或应变测量单元的传感器触点上提供的传感器电流信号i
2a
和i
2b
来确定用于应力和/或应变测量单元10a和10b的至少该传感器位置pa和pb的与方向相关的应力和/或应变信息28。在图4a至图4c的示例中，为此计算与角度相关的应力差δa＝i
1a
–i2a
和δb＝i
1b
–i2b
作为输出信号。
[0052]
尽管在图4a的示例中施加到半导体设备24上的应力σ的第一应力方向30a垂直于在图4b的示例中施加的应力σ的第二应力方向30b定向，而图4c的示例的应力σ的第三应力方向30c位于第一应力方向30a与第二应力方向30b之间，但对图4ac至图4cc的比较表明，应力和/或应变测量单元10a和10b由于其能定义的第一晶向n
1a
和n
1b
和/或其能定义的第二晶向n
2a
和n
2b
的不同的定向而对于所有应力方向30a至30c都具有高敏感性。借助应力和/或应变测量单元10a和10b电流镜电路构造为共射共基的电流镜电路，也能够保证其电压供给的足以用于实施可靠测量的稳定性。因此，根据输出信号δa和δb能够可靠地确定关于在半导体设备24的至少一部分上和/或至少一部分中的应力和/或应变分布的信息作为与方向相关的应力和/或应变信息28。