JP4887667B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップに搭載されると共に、半導体チップの温度を検出する半導体装置に関する。

従来より、例えば電気自動車等のモータをインバータ装置で駆動する場合、複数の半導体素子が並列接続されて構成されるインバータ回路に過電流が流れると、半導体素子の温度が上昇して半導体素子が破壊に至るおそれがある。このため、半導体素子の破壊が起こる前に、半導体素子をカットオフさせるなどして、半導体素子の保護を行う必要がある。そこで、半導体素子の温度をそれぞれ検出し、半導体素子を保護するようにした温度検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような温度検出装置において各半導体素子の温度を検出するため、半導体素子に温度検出用ダイオード（以下、感温ダイオードという）がそれぞれ設けられている。この感温ダイオードは半導体素子の近傍にそれぞれ配置されており、抵抗がそれぞれ直列に接続されて温度検出素子が構成されている。この抵抗は、複数の半導体素子のうちの１つが高温になった場合でも、その半導体素子に配置された温度検出素子に、定電流源からの電流が集中して流れることを防止するためのものである。そして、定電流源から温度検出素子に定電流が供給されるようになっている。

また、温度検出装置には、感温ダイオードの順方向電圧が温度に応じて変化することを利用して感温ダイオードの温度を検出する温度検出回路が備えられている。具体的には、各温度検出素子の接続点の電圧、すなわち並列接続された温度検出素子の出力電圧Ｔが温度検出回路に入力され、この出力電圧Ｔが所定温度を示す基準電圧と比較される。そして、出力電圧Ｔが基準電圧を超えると判定されると、温度検出回路から半導体素子の温度を示す信号が出力される。

以上のような構成および作動により、半導体素子の温度に応じて半導体素子が破壊されない処理を行うことができるようになっている。
特開２００１−１３３３３０号公報

しかしながら、上記従来の技術では、複数の製品において、各感温ダイオードの順方向電圧ＶＦにばらつきが存在するが、各感温ダイオードに直列接続させた抵抗の抵抗値を各製品に対してそれぞれ同じ値に固定しているため、各感温ダイオードの順方向電圧ＶＦのばらつきに応じて各製品の各抵抗の抵抗値をそれぞれ調整することができない。これにより、以下のような問題が生じる。

すなわち、感温ダイオードの順方向電圧ＶＦが例えば０．６Ｖのとき、半導体素子の温度が例えば１００℃であったとしても、感温ダイオードそれぞれの順方向電圧ＶＦにばらつきがある（図２参照）。このため、各感温ダイオードの順方向電圧ＶＦがそれぞれ０．６Ｖであったとしても、それぞれ検出される半導体素子の温度に例えば１００±２５℃のばらつきが生じてしまう。

そして、上述のように、感温ダイオードの順方向電圧ＶＦの電圧値に応じて半導体素子の温度を検出している。このため、複数の各製品に対し、感温ダイオードの順方向電圧ＶＦが例えば０．６Ｖのとき、すなわち半導体素子の温度が１００℃なったときに半導体素子を動作停止させるようにそれぞれ設定する。しかしながら、半導体素子の温度が７５℃であっても各製品のうちいずれかの感温ダイオードの順方向電圧ＶＦが０．６Ｖになってしまうため、その製品の半導体素子は１００℃になる前に７５℃になった時点で動作停止してしまうのである。また、他の製品に設置された感温ダイオードでは、半導体素子の温度が例えば１１０℃で順方向電圧ＶＦが０．６Ｖになると、半導体素子の温度が１１０℃で動作停止するという場合も生じる。

このように、従来の技術では、各感温ダイオードの順方向電圧ＶＦのばらつきによって、半導体素子をそれぞれ装備した複数の製品によって半導体素子が動作停止する温度がそれぞれ異なってしまい、複数の製品において同一の温度で半導体素子をそれぞれ動作停止させることができなかった。

なお、半導体素子の外部に抵抗を設け、この抵抗を付け替えることで抵抗値の調整を行うようにすることが考えられる。しかしながら、半導体素子と回路とを組み合わせてから、再度、半導体素子の特性を測定して抵抗の抵抗値を決定し、抵抗を付け替えるという工程が増えてしまい、好ましくない。

本発明は、上記点に鑑み、感温ダイオードの順方向電圧の値に応じて半導体素子の温度を検出する半導体装置において、感温ダイオードの順方向電圧ＶＦのばらつきを半導体装置ごとに低減させることを目的とする。

請求項６に記載の発明では、複数の抵抗は、ＣｒＳｉで構成されていることを特徴としている。

このように、複数の抵抗をＣｒＳｉで構成する。このＣｒＳｉは温度特性変化が小さい材料であるので、半導体装置の温度に関わらず所望の抵抗値を常に実現させることができる。したがって、温度精度を向上させることができる。

請求項１に記載の発明では、半導体素子が形成されると共に、半導体素子が作動することにより発生する熱の温度に応じた電圧を出力する温度検出素子が備えられた半導体装置において、温度検出素子に対して直列接続される抵抗と、抵抗に対応して設けられたパッドと、温度検出素子を挟んで抵抗とは反対側に設けられたパッドとが設けられ、温度検出素子および抵抗の両端の電圧が所望の範囲内となるように抵抗の抵抗値が調整されるようになっており、抵抗は、温度特性を有する抵抗であり、半導体装置の任意の辺に平行な方向をｘ軸とし、このｘ軸に垂直な方向をｙ軸と定義すると、温度検出素子は、ｘ軸方向にＸの長さおよびｙ軸方向にＹの長さで形成される四角形状の第１領域内に配置されており、第１領域を囲む四角形状の第２領域が設けられており、第２領域のうちｙ軸方向に平行な各辺からそれぞれ４Ｘ、ｘ軸方向に平行な各辺からそれぞれ４Ｙの場所に第１領域が配置されており、抵抗の温度が温度検出素子の温度と同等になるように、第２領域内において、第１領域を除いた領域に抵抗の一部が少なくとも含まれるように、抵抗が半導体装置内に配置され、第２領域の外に抵抗に対応して設けられたパッドおよび抵抗とは反対側に設けられたパッドが半導体装置内に配置され、第２領域は、抵抗の温度特性も含めた温度調整が可能な領域であることを特徴としている。このように、温度検出素子および抵抗の両端の間の電圧が所望の範囲内になるように抵抗を調整、選択する。これにより、各半導体装置において、温度検出素子および抵抗の両端の間の電圧をそれぞれ共通の値とすることができ、ひいては各半導体装置における電圧のばらつきを低減させることができる。さらに、温度検出素子の近傍に抵抗を配置する。これにより、抵抗の温度がそれぞれ温度検出素子と同等になり、抵抗の温度特性も含めた温度調整を行うことができ、より電圧のばらつきを低減させることができる。

請求項２に記載の発明では、温度検出素子は、前記半導体装置の温度が最も高くなる半導体装置の中央に設けられていることを特徴とする。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置としての半導体チップの概略正面図である。この図に示されるように、半導体チップＳ１は、温度検出部１００を備えて構成されている。

この半導体チップＳ１は、例えばシリコン基板に対して複数の半導体素子が形成されたものであり、シリコン基板がダイシングされて個々のチップに分割形成されたものである。本実施形態では、半導体チップＳ１において、温度検出部１００以外の部分に半導体素子が作り込まれている。半導体素子としては、ＩＧＢＴ等のトランジスタ、ダイオード、そしてＩＣなどの発熱する半導体素子が採用される。

温度検出部１００は、半導体チップＳ１の温度を検出する機能を有するものであり、パッド１０と、感温ダイオード２０と、第１〜第４抵抗３１〜３４と、配線３５と、パッド４１〜４５と、を備えて構成されている。

パッド１０は、感温ダイオード２０のカソード側に設けられたボンディングパッドである。このようなパッド１０として、例えばＡｌ（アルミニウム）が採用される。

感温ダイオード２０は、温度に応じた電圧を出力するもの、すなわち順方向電圧ＶＦの値が変化するものであり、半導体チップＳ１が作動することにより発生する熱に応じた順方向電圧ＶＦを出力するものである。半導体チップＳ１が作動することによって発生する熱が半導体チップＳ１の中心部に集中することでもっとも高くなることが知られていることから、感温ダイオード１０は半導体チップＳ１の中心部に位置するように配置される。

また、図１に示されるように、感温ダイオード２０が２つ直列接続された状態になっており、各感温ダイオード２０は周知の半導体製造技術により半導体チップＳ１に作り込まれている。本実施形態では、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦの規格は、例えば９００〜１０００ｍＶとなっている。なお、感温ダイオード２０は、本発明の温度検出素子に相当する。

第１〜第４抵抗３１〜３４および配線３５は、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦの値を半導体チップＳ１（製品）ごとに共通の値にすべく調整するためのものであり、半導体チップＳ１に作り込まれている。このような各抵抗３１〜３４および配線３５は、感温ダイオード２０のアノード側が分岐してそれぞれ接続されており、半導体チップＳ１の外縁部に形成されている。また、上記各抵抗３１〜３４として、温度特性変化が小さいＣｒＳｉ（クロムシリコン）や、ポリシリコン、拡散抵抗などが用いられる。

これら各抵抗３１〜３４の抵抗値はそれぞれ異なった値であり、第１抵抗３１の抵抗値は４００Ω、第２抵抗３２の抵抗値は３００Ω、第３抵抗３３の抵抗値は２００Ω、そして第４抵抗３４の抵抗値は１００Ωとなっている。また、配線３５の抵抗値はほとんど無視できるものである。本実施形態では、これら抵抗３１〜３４および配線３５のうちいずれかが選択されて用いられることとなる。このことについては、後で詳しく説明する。

これら各抵抗３１〜３４および配線３５は、感温ダイオード２０が含まれた経路をそれぞれ構成している。つまり、温度検出部１００には、複数の経路が設けられ、そのうちから最適な経路が用いられるのである。最適な経路とは、各経路において感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦが、所望の範囲内になっているものを指す。

パッド４１〜４５は、第１〜第４抵抗３１〜３４および配線３５にそれぞれ接続されたボンディングパッドである。これらパッド４１〜４５は、パッド１０と同様に、Ａｌにより形成されている。そして、パッド１０とパッド４１〜４５のうちいずれかとの間の電圧値が外部回路によって検出され、半導体チップＳ１の温度が検出されるようになっている。

なお、上記温度検出部１００では、各構成要素１０、２０、３１〜３５、４１〜４５は、半導体チップＳ１にパターニング形成されたＡｌ配線によりそれぞれ電気的に接続されている。

以上が、本実施形態に係る半導体チップＳ１の構成である。

次に、複数の半導体チップＳ１に備えられた各感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦのばらつきを、半導体チップＳ１ごとに調整してばらつきを低減する方法について説明する。

まず、感温ダイオード２０の温度特性について説明する。図２は、温度と感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦとの相関関係を示した図である。この図に示されるように、順方向電圧ＶＦと温度との関係は比例関係にあり、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦは、感温ダイオード２０が受ける温度の上昇と共に下がる。なお、図２に示される関係は、１つの感温ダイオード２０についての特性である。つまり。感温ダイオード２０が複数直列に接続された場合の合計の順方向電圧ＶＦは、複数倍の値となる。

例えば、感温ダイオード２０が受ける温度が２５℃のとき、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦは例えば０．７Ｖとなる。しかしながら、複数の感温ダイオード２０について温度特性を調べると、図２に示されるように、感温ダイオード２０が２５℃でありながら、各感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦが０．７Ｖを中心にばらついている。

言い換えると、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦに対し、例えば±２５℃のばらつきが生じるのである。これにより、例えば、感温ダイオード２０が受ける温度が１００℃のとき、順方向電圧ＶＦが０．６Ｖになるとすると、ある感温ダイオード２０は７５℃で順方向電圧ＶＦが０．６Ｖになり、またある感温ダイオード２０は１２５℃で順方向電圧ＶＦが０．６Ｖになるのである。

このように、各感温ダイオード２０に応じて順方向電圧ＶＦがばらついていると、低い温度で所望の順方向電圧ＶＦに達してしまうことになる。つまり、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦをモニタすることで感温ダイオード２０が受ける温度を検出する場合、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦが所望の電圧値となったとしても、その電圧値に対する温度が狙った温度よりも低い場合がある。

そこで、各感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦを、図２に示される矢印のごとく各温度に対する順方向電圧ＶＦの最大値によって形成されるライン５０に揃えることで、各感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦのばらつきをなくし、各感温ダイオード２０がそれぞれ共通の温度特性を有するようにする。なお、順方向電圧ＶＦをその値が増加するように調整するのは、以下で詳しく説明するが、感温ダイオード２０に抵抗を直列接続することでその抵抗の抵抗値に応じた電圧分を順方向電圧ＶＦに加えることができ、容易に順方向電圧ＶＦを調整できるからである。

したがって、本実施形態では、上述のように感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦの規格が例えば９００〜１０００ｍＶであるので、順方向電圧ＶＦの最大値が１０００ｍＶとなるように各半導体チップＳ１に備えられた温度検出部１００の各感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦを調整する。

以下、各感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦの調整方法について、図３および図４を参照して説明する。図３は、定電流方式によって感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦを調整する回路図を示したものである。

図３に示されるように、感温ダイオード２０のカソード側がグランドに接続されると共に、電流源６０が半導体チップＳ１の第１〜第４抵抗３１〜３４および配線３５にそれぞれ対応する各パッド４１〜４５のうちいずれかに接続される。つまり、図３に示される接続点Ａは、各パッド４１〜４５のうちいずれかに相当する。そして、パッド１０と各パッド４１〜４５のうちいずれかとの間の電圧が外部回路によって検出されるようになっている。

また、図３には、半導体チップＳ１に複数形成されたトランジスタ７０が模式的に示されている。このトランジスタ７０のゲート（Ｇ）、エミッタ（Ｅ）、コレクタ（Ｃ）はそれぞれ外部回路と接続された状態になっている。なお、エミッタ−コレクタ間に接続されたダイオード７１は、半導体チップＳ１に作り込まれたものではなく、外部回路に形成されたものであり、トランジスタ７１を保護するためものである。

そして、上記回路構成において各感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦの調整が行われる。まず、上述のように、各感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦは９００〜１０００ｍＶである。本実施形態では、このように幅のある順方向電圧ＶＦに対し、各感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦがそれぞれ９８０〜１０００ｍＶ（つまり、９９０±１０ｍＶ）になるようにする。この様子を図４に示す。図４は、各感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦを調整する様子を示したものである。

図４に示されるように、各感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦは９００〜１０００ｍＶであるので、順方向電圧ＶＦを９８０〜１０００ｍＶの狭い範囲に調整する。このため、順方向電圧ＶＦが９８０〜１０００ｍＶの範囲にない場合、感温ダイオード２０に第１〜第４抵抗３１〜３４を直列接続し、上記範囲に満たない電圧分を加算する。

例えば、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦが９００〜９２０ｍＶの範囲内にある場合、８０ｍＶの電圧分を生じさせる抵抗を感温ダイオード２０に直列接続することで、順方向電圧ＶＦを９８０〜１０００ｍＶの範囲内に調整することができる。同様に、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦが９２０〜９４０ｍＶ、９４０〜９６０ｍＶ、９６０〜９８０ｍＶの各範囲内にある場合、６０ｍＶ、４０ｍＶ、２０ｍＶをそれぞれ生じさせる抵抗を感温ダイオード２０に直列接続するようにすれば良い。

一方、順方向電圧ＶＦが９８０〜１０００ｍＶの範囲内にある場合、抵抗を接続する必要はないので、感温ダイオード２０に配線３５を直列接続する。

具体的には、所定の温度環境下において、以下のようにして順方向電圧ＶＦが調整される。まず、図１に示される半導体チップＳ１が用意され、パッド１０がグランド接続される。また、感温ダイオード２０を作動させるための電流源６０が例えばパッド４１に接続される。そして、パッド１０とパッド４１との間の電圧が測定される。測定された電圧値が９８０〜１０００ｍＶの範囲内にないときには、電流源６０がパッド４２に接続され、パッド１０とパッド４２との間の電圧値が測定される。このように、順方向電圧ＶＦの値が上記範囲内にない場合、電流源６０がパッド４１〜４５に順次接続されていき、順方向電圧ＶＦが９８０〜１０００ｍＶの範囲内に収まるように第１〜第４抵抗３１〜３４および配線３５のうちいずれかが選択される。すなわち、選択された抵抗または配線と感温ダイオード２０とによる経路が構成される。

上記と同様にして、複数の半導体チップＳ１に対して感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦがそれぞれ９８０〜１０００ｍＶの範囲内になるように第１〜第４抵抗３１〜３４および配線３５のうちいずれかが選択されていく。これにより、複数の半導体チップＳ１において、各感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦにばらつきがあったとしても、各半導体チップＳ１においてそのばらつきを低減でき、半導体チップＳ１ごとに共通の順方向電圧ＶＦの値とすることができる。

こうして各抵抗３１〜３４および配線３５のうちいずれかが選択された各半導体チップＳ１はそれぞれ回路基板に搭載され、回路基板に形成された電気回路とパッド４１〜４５のうち選択されたものおよびパッド１０とにそれぞれワイヤボンディングされる。なお、ワイヤボンディングに用いられるワイヤには、ＡｌやＡｕ（金）が採用される。

以上説明したように、本実施形態では、半導体チップＳ１内に複数の抵抗３１〜３４および配線３５を設け、これらのうち各パッド１０、４１〜４５間の電圧が所望の範囲内になるような抵抗または配線を選択する。これにより、各半導体チップＳ１において、感温ダイオード２０と選択された抵抗もしくは配線との間の電圧をそれぞれ共通の値とすることができ、ひいては各半導体チップＳ１における感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦのばらつきを低減させることができる。

また、複数のパッド１０、４１〜４５を設けているため、感温ダイオード２０と選択された抵抗もしくは配線との間の電圧を外部に容易に出力することができる。

さらに、複数の抵抗３１〜３４や配線３５の中から、各パッド１０、４１〜４５間の電圧値が所望の値となるようなものを選択するだけであるので、順方向電圧ＶＦの調整が個々の半導体装置チップＳ１でなされるようにすることができる。

そして、本実施形態では、複数の抵抗３１〜３４を温度特性変化がＣｒＳｉで構成している。これにより、半導体チップＳ１の温度に関わらず所望の抵抗値を常に実現させることができる。したがって、温度精度を向上させることができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、第１〜第４抵抗３１〜３４および配線３５のうち最適なものを選択する方式が定電圧方式であることが第１実施形態と異なる。なお、本実施形態で用いられる図において、上記第１実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。

図５は、定電圧方式によって感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦを調整する回路図を示したものである。この図に示されるように、定電圧方式では、第１〜第４抵抗３１〜３４のうちいずれかに所定電圧ＶＣＣが印加されるようになっている。また、第１〜第４抵抗３１〜３４および配線３５と、感温ダイオード２０のアノード側との接続点Ａの電圧値が外部回路によって検出されるようになっている。すなわち、図５に示される接続点Ｂは、図１に示されるパッド４５の電位に相当する。

このような回路構成において、印加電圧ＶＣＣが各抵抗３１〜３４のうちいずれかに印加されることで電流ＩＦが流れ、接続点Ｂ（すなわち、パッド４５）とパッド１０との間の電圧が検出される。そして、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦが９８０〜１０００ｍＶの範囲内となるように、第１〜第４抵抗３１〜３４のうちいずれかが選択される。なお、どの抵抗３１〜３４も当てはまらない場合には、パッド４５とパッド１０との間の電圧が検出され、その電圧値が上記範囲内にあるならば配線３５が選択される。

このように、定電圧方式によっても、各抵抗３１〜３５および配線３５の中から最適なものを選択することができ、各半導体チップＳ１の感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦのばらつきを低減させることができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、半導体チップにおいて、感温ダイオード２０のアノード側に接続される複数の抵抗がそれぞれ直列接続されると共に、各抵抗に接続されるパッドが１つであることが第１実施形態と異なる。なお、本実施形態で用いられる図において、上記第１実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。

図６は、本発明の第３実施形態に係る半導体チップの概略正面図である。この図に示されるように、半導体チップＳ２において、感温ダイオード２０のアノード側に複数の抵抗３６ａ〜３６ｃが接続されている。これら抵抗３６ａ〜３６ｃははしご状にそれぞれ構成され、パッド４６に接続されている。

そして、パッド４６とパッド１０との間の電圧値が、上記第１実施形態で示された範囲内に収まるような接続形態となるように、例えば図６の「×」印の部分がトリミングカットされる。このように、各抵抗３６ａ〜３６ｃをそれぞれ接続する配線をトリミングすることによってパッド４６とパッド１０との間の電圧、すなわち感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦを調整するようにしても良い。以上のようにして、最適な経路を構成することも可能である。

（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、各抵抗および配線のうちいずれかが選択された後、使用しない抵抗がアンテナの役割を果たしてしまい、電磁ノイズを拾ってしまわないようにすることが第１実施形態と異なる。なお、本実施形態で用いられる図において、上記第１実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。

図７は、第４実施形態において、半導体チップＳ１に形成された各抵抗３１〜３４をそれぞれ接続する配線の一部をカットする様子を示した図である。この図に示されるように、例えば感温ダイオード２０に第４抵抗３４を直列接続することとなった場合、第１〜第３抵抗３１〜３３は、以後、使用しないこととなる。これら第１〜第３抵抗３１〜３３が第４抵抗３４に接続されたままであると、使用されない抵抗３１〜３４がアンテナの役割を果たし、電磁ノイズを拾ってパッド４４とパッド１０との間の回路に影響を及ぼす可能性がある。

そこで、本実施形態では、使用しない各抵抗３１〜３３を独立させ、感温ダイオード２０を含む回路に影響を及ぼさないようにするのである。したがって、図７に示されるように、例えば「×」印で示された部分の配線を例えばトリミングによってカットする。こうして、使用されない各抵抗３１〜３３のアンテナ機能を防止することができる。このように、使用しない抵抗３１〜３３の影響を除去するような処理を施しても構わない。

以上説明したように、本実施形態では、選択されない抵抗もしくは配線を感温ダイオード２０に対して電気的に切断することを特徴としている。これにより、選択されずに残された抵抗や配線がアンテナの役割を果たしてしまい、電磁ノイズを拾ってしまうことを防止することができ、ひいては半導体装置や半導体装置に電気的に接続された外部回路に対する電磁ノイズの影響を低減させることができる。以上のようにして、不要な経路の影響を低減させることも可能である。

（第５実施形態）
本実施形態では、上記実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、感温ダイオード２０を含む回路と、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦを調整する抵抗を含む回路と、をそれぞれ独立に設け、最適な抵抗のみをワイヤで接続するようにしたことが上記実施形態と異なる。なお、本実施形態で用いられる図において、上記第１実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。

図８は、本発明の第５実施形態に係る半導体チップの概略正面図である。この図に示されるように、半導体チップＳ３は、感温ダイオード２０の両端に設けられたパッド１０、１１と、それぞれ抵抗値が異なる複数の抵抗３７ａ〜３７ｃと、各抵抗３７ａ〜３７ｃの両端にそれぞれ接続された各パッド４７ａ〜４７ｃ、４８ａ〜４８ｃと、を備えて構成されている。

このような構成を有する半導体チップＳ３において、上記実施形態と同様に、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦを調整するため、最適な抵抗３７ａ〜３７ｃが選択される。本実施形態では、例えば抵抗３７ｂが選択されたとする。このような場合、パッド１１とパッド４７ｂがワイヤボンディングされ、パッド４８ｂが外部回路にワイヤボンディングされる。これにより、使用しなかった抵抗によるノイズの影響を考慮する必要がなくなる。このように、使用する抵抗のみにワイヤボンディングする構造であっても良い。以上のように、最適な抵抗を含む経路を選択し、感温ダイオード２０が含まれる経路に接続することで、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦが所望の範囲内となる経路を構成することができる。

（第６実施形態）
本実施形態では、上記実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、感温ダイオード２０のアノード側に、抵抗とパッドとを交互に直列接続していることが上記実施形態と異なる。なお、本実施形態で用いられる図において、上記第１実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。

図９は、本発明の第６実施形態に係る半導体チップの概略正面図である。この図に示されるように、半導体チップＳ４には、感温ダイオード２０のアノード側に複数のパッド４９ａ〜４９ｄと複数の抵抗３８ａ〜３８ｃとが交互に直列接続された状態なっている。

このような構造において、上記実施形態と同様に感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦを調整する最適な抵抗が選択されると、その抵抗に接続されたパッドが外部回路とワイヤボンディングされる。例えば、抵抗３８ａと抵抗３８ｂとの合成抵抗が選択された場合、パッド４９ｂおよびパッド１０が外部回路にワイヤボンディングされる。このように、各抵抗３８ａ〜３８ｃとパッド４９ａ〜４９ｄとをそれぞれ直列接続するようにしたものであっても構わない。以上のようにして、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦを調整する経路を選択することも可能である。

（第７実施形態）
本実施形態では、上記実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、感温ダイオード２０のアノード側に薄膜抵抗を接続し、この薄膜抵抗をトリミングまたはレーザカットすることで薄膜抵抗の抵抗値を変化させて順方向電圧ＶＦを調整するようにしたことが上記実施形態と異なる。なお、本実施形態で用いられる図において、上記第１実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。

図１０は、本発明の第７実施形態に係る半導体チップの概略正面図である。この図に示されるように、半導体チップＳ５において、感温ダイオード２０のアノード側に薄膜抵抗３９が接続され、さらに、薄膜抵抗３９において感温ダイオード２０とは反対側にパッド８０が接続されている。この薄膜抵抗３９は、上記第１実施形態で用いられた各抵抗３１〜３４と同じ材質で形成されたものである。

このような構成において、外部回路によってパッド１０、８０間の電圧値が測定される。そして、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦが上記実施形態に示された範囲内になるように、薄膜抵抗３９がトリミングまたはレーザカットされて順方向電圧ＶＦが調整される。

以上説明したように、本実施形態では、薄膜抵抗３９をトリミングまたはレーザカットすることで抵抗値を変化させて感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦを調整することを特徴としている。これにより、各半導体チップＳ５において、それぞれ感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦにばらつきがあったとしても、それぞれの薄膜抵抗３９をトリミングすることで、順方向電圧ＶＦをそれぞれ所望の範囲内に調整することができる。したがって、各半導体チップＳ５における感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦのばらつきを低減させることができる。このように、感温ダイオード２０と薄膜抵抗３９とによって構成される経路において、複数の経路を設ける必要もなく、薄膜抵抗３９の抵抗値を調整するだけで順方向電圧ＶＦを調整することも可能である。

（第８実施形態）
本実施形態では、上記実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、感温ダイオード２０に近接させて抵抗を配置したことが上記実施形態と異なる。なお、本実施形態で用いられる図において、上記第１実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。

図１１および図１２は、本実施形態に係る半導体チップの概略正面図であり、図１１は抵抗２１０、２２０が配置される領域９１、９２を模式的に示した図、図１２は具体的な回路の一例を示した図である。ここで、図１１において、四角形状の半導体チップＳ６の任意の辺に平行な方向をｘ軸（図１１では紙面左右方向）とし、ｘ軸に垂直な方向をｙ軸（図１１では例えば紙面上下方向）と定義する。

図１１に示されるように、本実施形態に係る半導体チップＳ６において、感温ダイオード２０は、半導体チップＳ６のほぼ中央に配置されている。この感温ダイオード２０は、ｘ軸方向に長さＸ、ｙ軸方向に長さＹで形成される四角形状の第１領域９１内に配置されている。

また、第１領域９１を囲う四角形状の第２領域９２が設けられている。第２領域９２は、具体的に、ｘ軸方向の長さが９Ｘ、ｙ軸方向の長さが９Ｙで形成される四角形状になっている。そして、第２領域９２のうちｙ軸方向に平行な各辺からそれぞれ４Ｘ、ｘ軸方向に平行な各辺からそれぞれ４Ｙの場所に第１領域９１が配置されている。

そして、第２領域９２内において第１領域９１を除いた領域に、抵抗２１０、２２０の一部が少なくとも含まれるように、抵抗２１０、２２０が半導体チップＳ６内に配置されるのである。

図１２には、具体的な回路図が示されている。図１２に示されるように、半導体チップＳ６において第１領域９１内に感温ダイオード２０が配置されている。また、この感温ダイオード２０に直列接続された抵抗２１０や、この抵抗２１０に接続された抵抗２２０は、第２領域９２内に配置されている。そして、抵抗２２０や各接点Ｃ、Ｄから引き伸ばされた配線にパッド８１〜８３がそれぞれ接続されている。

このように、感温ダイオード２０に近傍に抵抗２１０、２２０を配置することで、各抵抗２１０、２２０の温度がそれぞれ感温ダイオード２０と同等になり、各抵抗２１０、２２０の温度特性も含めた温度調整を行うことができ、より検出精度の向上を図ることができる。上述のように、半導体チップＳ６はその中央の温度がもっとも高くなり、外縁部ほど温度が下がるため、温度特性を有する抵抗を用いる場合、上記配置方法は特に有効である。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、感温ダイオード２０は各半導体チップＳ１〜Ｓ５の温度を検出するとされているが、例えばコンデンサやコイル、電子部品等、発熱する部品に対してもこの感温ダイオード２０を装備させても構わない。

上記各実施形態では、例えば図１に示されるように、温度検出部１００に用いられる感温ダイオード２０の数は２個であるが、この数に限定されるものではなく、いくつ用いても構わない。

上記各実施形態では、各抵抗は３〜５種接続することになっているが、２つ以上あればいくつでも構わない。

上記各実施形態では、感温ダイオード２０の順方向電圧ＶＦを調整するための各抵抗３１〜３４、３６ａ〜３６ｃ、３７ａ〜３７ｃ、３８ａ〜３８ｃ、薄膜抵抗３９、配線３５およびそれらに対応する各バッド４１〜４５、４６、４７ａ〜４７ｃ、４８ａ〜４８ｃ、４９ａ〜４９ｄ、８０が感温ダイオード２０のアノード側に設けられているが、これらは感温ダイオード２０のカソード側に設けられても構わない。

上記各実施形態では、各パッド１０、４１〜４５、４６、４７ａ〜４７ｃ、４８ａ〜４８ｃ、４９ａ〜４９ｄ、８０と外部回路との電気的接続はワイヤボンディングによりなされているが、バンプによって電気的に接続するようにしても構わない。

上記第８実施形態では、各領域９１、９２は回路設計上好ましい四角形状になっているが、領域の形状はどんな形状であっても構わない。例えば円弧状の領域であっても良い。また、第１領域９１に対して第２領域９２のサイズは感温ダイオードサイズの上下左右側に４倍とし、感温ダイオード２０に接続された抵抗の一部が少なくとも配置されることで感温ダイオード２０とこれに接続された抵抗の温度をほぼ同等にすることが可能であるが、回路の温度要求精度に応じてこのサイズはこれに限定されるものではなく、回路設計上もっとも好ましいサイズにすれば良い。

本発明の第１実施形態に係る半導体チップの概略正面図である。 温度と感温ダイオードの順方向電圧ＶＦとの相関関係を示した図である。 定電流方式によって感温ダイオードの順方向電圧ＶＦを調整する回路図である。 各感温ダイオードの順方向電圧ＶＦを調整する様子を示した図である。 本発明の第２実施形態において、定電圧方式によって感温ダイオードの順方向電圧ＶＦを調整する回路図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体チップの概略正面図である。 第４実施形態において、半導体チップに形成された各抵抗をそれぞれ接続する配線の一部をカットする様子を示した図である。 本発明の第５実施形態に係る半導体チップの概略正面図である。 本発明の第６実施形態に係る半導体チップの概略正面図である。 本発明の第７実施形態に係る半導体チップの概略正面図である。 本発明の第８実施形態に係る半導体チップの概略正面図であり、抵抗が配置される領域を模式的に示した図ある。 本発明の第８実施形態に係る半導体チップの概略正面図であり、具体的な回路の一例を示した図である。

符号の説明

１００…温度検出部、１０、１１、４１〜４５、４６、４７ａ〜４７ｃ、４８ａ〜４８ｃ、４９ａ〜４９ｄ、８０〜８３…パッド、２０…感温ダイオード、
３１〜３４、３６ａ〜３６ｃ、３７ａ〜３７ｃ、３８ａ〜３８ｃ、２１０、２２０…抵抗、
３５…配線、３９…薄膜抵抗、９１、９２…第１、第２領域。

Claims (2)

1. 半導体素子が形成されると共に、前記半導体素子が作動することにより発生する熱の温度に応じた電圧を出力する温度検出素子（２０）が備えられた半導体装置において、
   前記温度検出素子に対して直列接続される抵抗（３１〜３４、３６ａ〜３６ｃ、３７ａ〜３７ｃ、３８ａ〜３８ｃ、２１０、２２０）と、前記抵抗に対応して設けられたパッド（８１〜８３）と、前記温度検出素子を挟んで前記抵抗とは反対側に設けられたパッド（１０）とが設けられ、前記温度検出素子および前記抵抗の両端の電圧が所望の範囲内となるように前記抵抗の抵抗値が調整されるようになっており、
   前記抵抗は、温度特性を有する抵抗であり、
   前記半導体装置の任意の辺に平行な方向をｘ軸とし、このｘ軸に垂直な方向をｙ軸と定義すると、前記温度検出素子は、前記ｘ軸方向にＸの長さおよび前記ｙ軸方向にＹの長さで形成される四角形状の第１領域（９１）内に配置されており、
   前記第１領域を囲む四角形状の第２領域（９２）が設けられており、前記第２領域のうち前記ｙ軸方向に平行な各辺からそれぞれ４Ｘ、前記ｘ軸方向に平行な各辺からそれぞれ４Ｙの場所に前記第１領域が配置されており、
   前記抵抗の温度が前記温度検出素子の温度と同等になるように、前記第２領域内において、前記第１領域を除いた領域に前記抵抗の一部が少なくとも含まれるように、前記抵抗が前記半導体装置内に配置され、前記第２領域の外に前記抵抗に対応して設けられた前記パッドおよび前記抵抗とは反対側に設けられた前記パッドが前記半導体装置内に配置され、
   前記第２領域は、前記抵抗の温度特性も含めた温度調整が可能な領域であることを特徴とする半導体装置。
2. 前記温度検出素子は、前記半導体装置の温度が最も高くなる前記半導体装置の中央に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
   

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