JPH10325761A - 温度検知回路 - Google Patents
温度検知回路Info
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- JPH10325761A JPH10325761A JP13565597A JP13565597A JPH10325761A JP H10325761 A JPH10325761 A JP H10325761A JP 13565597 A JP13565597 A JP 13565597A JP 13565597 A JP13565597 A JP 13565597A JP H10325761 A JPH10325761 A JP H10325761A
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- Japan
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- type
- heater
- buried
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Abstract
(57)【要約】
【課題】製造時のテストを容易かつ安価に行なうことが
出来、かつ電子システムに組み込んだ後も実施可能な自
己診断機能を備えた温度検知回路を提供する。 【解決手段】半導体基板44における温度センサ部とな
るダイオード12の近傍部分に、埋め込み領域40を用
いて形成したヒータを内蔵した構成。温度検知回路を形
成する半導体基板内の温度センサ部の近傍部分に埋め込
み領域を用いて形成したヒータを設けることにより、テ
スト時にはヒータに通電して加熱することによって、温
度センサ部周辺のみを容易に加熱することが出来、温度
検知回路のテストを簡単に行なうことが出来る。
出来、かつ電子システムに組み込んだ後も実施可能な自
己診断機能を備えた温度検知回路を提供する。 【解決手段】半導体基板44における温度センサ部とな
るダイオード12の近傍部分に、埋め込み領域40を用
いて形成したヒータを内蔵した構成。温度検知回路を形
成する半導体基板内の温度センサ部の近傍部分に埋め込
み領域を用いて形成したヒータを設けることにより、テ
スト時にはヒータに通電して加熱することによって、温
度センサ部周辺のみを容易に加熱することが出来、温度
検知回路のテストを簡単に行なうことが出来る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体基板上に形
成される温度検知回路に関する。
成される温度検知回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図9は、半導体基板上に形成される温度
検知回路の従来例を示す回路図であり、図10は図9の
回路各部の電圧の温度依存性を示す特性図である。以
下、図9と図10をもとに従来の温度検知回路の構成お
よび動作について説明する。まず、図9を用いて構成を
説明する。これはPN接合のリーク電流を用いた温度検
知回路である。この回路は抵抗11、13、14とダイ
オード12とコンパレータ15から成る。
検知回路の従来例を示す回路図であり、図10は図9の
回路各部の電圧の温度依存性を示す特性図である。以
下、図9と図10をもとに従来の温度検知回路の構成お
よび動作について説明する。まず、図9を用いて構成を
説明する。これはPN接合のリーク電流を用いた温度検
知回路である。この回路は抵抗11、13、14とダイ
オード12とコンパレータ15から成る。
【0003】次に、図10を用い動作を説明する。図1
0において、縦軸は回路各部の電圧とし、横軸はこの回
路を内蔵している半導体基板の温度とする。まず、図9
のVL点の電位の振る舞いについて説明する。なお、コ
ンパレータ15の入力インピーダンスは他の構成要素の
インピーダンスに比べて非常に大きく、無限大とみなせ
るものとする。まず、この回路を内蔵している半導体基
板の温度が室温付近の場合には、VL点の電位はほぼ電
源電圧Vddになる。これはダイオード12が逆バイアス
となるため、電流がほとんど流れず、また前述したよう
にコンパレータ15の入力インピーダンスは無限大とみ
なせるからである。半導体基板の温度が上昇すると、ダ
イオード12にはリーク電流が流れるようになり、電流
が流れるとVL点の電位は降下する。なお、リーク電流
値はダイオード12のPN接合面積に比例するので、V
L点の電位が降下する温度はダイオード12のPN接合
面積と抵抗11の抵抗値によって設定できる。
0において、縦軸は回路各部の電圧とし、横軸はこの回
路を内蔵している半導体基板の温度とする。まず、図9
のVL点の電位の振る舞いについて説明する。なお、コ
ンパレータ15の入力インピーダンスは他の構成要素の
インピーダンスに比べて非常に大きく、無限大とみなせ
るものとする。まず、この回路を内蔵している半導体基
板の温度が室温付近の場合には、VL点の電位はほぼ電
源電圧Vddになる。これはダイオード12が逆バイアス
となるため、電流がほとんど流れず、また前述したよう
にコンパレータ15の入力インピーダンスは無限大とみ
なせるからである。半導体基板の温度が上昇すると、ダ
イオード12にはリーク電流が流れるようになり、電流
が流れるとVL点の電位は降下する。なお、リーク電流
値はダイオード12のPN接合面積に比例するので、V
L点の電位が降下する温度はダイオード12のPN接合
面積と抵抗11の抵抗値によって設定できる。
【0004】次にaVdd点の電位に注目してみる。ここ
ではこの回路に供給されるVddは半導体基板温度に対し
ての依存性はないものとすると、aVdd点の電圧は半導
体基板温度に対しての依存性は持たず、その値は抵抗1
3と14によって決定される。したがって半導体基板の
温度が低い状態でaVdd点の電位がVL点の電位より低
くなるように設定しておけば、半導体基板の温度が上昇
した場合に、或る温度でVL点とaVdd点の電位が交差
する点を作り出すことができる。この点の温度を検知温
度Txとし、これをコンパレータ15で検知すれば半導
体基板の温度がTxに達した場合を検知することができ
る。このときコンパレータの出力は“Low”レベルか
ら“Hi”レベルに変化する。
ではこの回路に供給されるVddは半導体基板温度に対し
ての依存性はないものとすると、aVdd点の電圧は半導
体基板温度に対しての依存性は持たず、その値は抵抗1
3と14によって決定される。したがって半導体基板の
温度が低い状態でaVdd点の電位がVL点の電位より低
くなるように設定しておけば、半導体基板の温度が上昇
した場合に、或る温度でVL点とaVdd点の電位が交差
する点を作り出すことができる。この点の温度を検知温
度Txとし、これをコンパレータ15で検知すれば半導
体基板の温度がTxに達した場合を検知することができ
る。このときコンパレータの出力は“Low”レベルか
ら“Hi”レベルに変化する。
【0005】図11は、上記ダイオード12のデバイス
構造の一例を示す断面図である。図11において、ダイ
オード12はP型基板25上に形成され、P+拡散領域
20、21と、N+拡散領域22と、P-well領域23
と、P-epi領域24からなり、P型基板25はP+拡散
領域20とP-epi領域24を介してグランド接地され
る。そしてダイオード12はN+拡散領域22とP-well
領域23間の接合部分に形成される。
構造の一例を示す断面図である。図11において、ダイ
オード12はP型基板25上に形成され、P+拡散領域
20、21と、N+拡散領域22と、P-well領域23
と、P-epi領域24からなり、P型基板25はP+拡散
領域20とP-epi領域24を介してグランド接地され
る。そしてダイオード12はN+拡散領域22とP-well
領域23間の接合部分に形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】次に、この回路の問題
点を説明する。当然のことであるが、この温度検知回路
を内蔵した集積回路(以下、ICと略記)は、製造した
時点でICの機能を確認するテストを行なうが、温度検
知回路の動作確認を行なうためにはICの温度を上昇さ
せる必要がある。テスト方法としてはICパッケージに
実装の後、恒温槽でテストするか、高温テストの可能な
ICテスタを用いることが考えられるが、いずれにして
もテストコストがかさむ。
点を説明する。当然のことであるが、この温度検知回路
を内蔵した集積回路(以下、ICと略記)は、製造した
時点でICの機能を確認するテストを行なうが、温度検
知回路の動作確認を行なうためにはICの温度を上昇さ
せる必要がある。テスト方法としてはICパッケージに
実装の後、恒温槽でテストするか、高温テストの可能な
ICテスタを用いることが考えられるが、いずれにして
もテストコストがかさむ。
【0007】また、ICを電子システムに搭載した状態
で、通常の使用状態においても適当な時期に異常の有無
を検査することが電子システムの信頼性向上のため必要
となる。しかし、前述したような製造時点で用いたテス
ト装置(恒温槽等)を電子システムに内蔵することは規
模的に現実的ではない。つまり電子システム内でICの
自己診断機能を実現することは困難である、という問題
点があった。このように従来の温度検知回路にあって
は、動作確認を行なうためのテストコストがかさむとい
う点と、自己診断機能を実現することが困難である、と
いう問題点があった。
で、通常の使用状態においても適当な時期に異常の有無
を検査することが電子システムの信頼性向上のため必要
となる。しかし、前述したような製造時点で用いたテス
ト装置(恒温槽等)を電子システムに内蔵することは規
模的に現実的ではない。つまり電子システム内でICの
自己診断機能を実現することは困難である、という問題
点があった。このように従来の温度検知回路にあって
は、動作確認を行なうためのテストコストがかさむとい
う点と、自己診断機能を実現することが困難である、と
いう問題点があった。
【0008】本発明は、上記のごとき従来技術の問題を
解決するためになされたものであり、製造時のテストを
容易かつ安価に行なうことが出来、しかも電子システム
に搭載した後にも実施可能な自己診断機能を備えた温度
検知回路を提供することを目的とする。
解決するためになされたものであり、製造時のテストを
容易かつ安価に行なうことが出来、しかも電子システム
に搭載した後にも実施可能な自己診断機能を備えた温度
検知回路を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項1に記載の発明にお
いては、半導体基板における温度センサ部の近傍部分
に、埋め込み領域を用いて形成したヒータを内蔵するよ
うに構成している。上記のごとく、温度検知回路を形成
する半導体基板内の温度センサ部の近傍部分に埋め込み
領域を用いて形成したヒータを設けることにより、テス
ト時にはヒータに通電して加熱することによって、温度
センサ部周辺のみを容易に加熱することが出来、温度検
知回路のテストを簡単に行なうことが出来る。そのため
恒温槽等が必要なくなり、テストコストを低減すること
が出来る。また、ICを電子システムに搭載した状態で
も容易にテストできるので、電子システム内でICの自
己診断機能を実現することが出来る。したがって、適当
な時期に異常の有無を検査することで電子システムの信
頼性を向上させることが出来る。
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項1に記載の発明にお
いては、半導体基板における温度センサ部の近傍部分
に、埋め込み領域を用いて形成したヒータを内蔵するよ
うに構成している。上記のごとく、温度検知回路を形成
する半導体基板内の温度センサ部の近傍部分に埋め込み
領域を用いて形成したヒータを設けることにより、テス
ト時にはヒータに通電して加熱することによって、温度
センサ部周辺のみを容易に加熱することが出来、温度検
知回路のテストを簡単に行なうことが出来る。そのため
恒温槽等が必要なくなり、テストコストを低減すること
が出来る。また、ICを電子システムに搭載した状態で
も容易にテストできるので、電子システム内でICの自
己診断機能を実現することが出来る。したがって、適当
な時期に異常の有無を検査することで電子システムの信
頼性を向上させることが出来る。
【0010】また、請求項2〜請求項8は、請求項1に
記載した発明の具体的構成例を示すものであり、請求項
2は、半導体基板の表面から埋め込み領域に達し高電源
に接続される高電源導通領域と、半導体基板の表面から
埋め込み領域に達し低電源に接続される低電源導通領域
とを備えたもの、請求項3は、逆バイアスしたPN接合
のリーク電流を用いた温度センサ部を有する温度検知回
路において、接地されたP型半導体基板上に形成したN
型埋め込み領域をヒータとするもの、請求項4は、上記
N型埋め込み領域を温度センサ部の下に形成したもの、
請求項5は、逆バイアスしたPN接合のリーク電流を用
いた温度センサ部を有する温度検知回路において、電源
電位に接続されたN型半導体基板上に形成したP型埋め
込み領域をヒータとするもの、請求項6は、順バイアス
したPN接合の順方向電圧を用いた温度センサ部を有す
る温度検知回路において、電源電位に接続されたN型半
導体基板上に形成したP型埋め込み領域をヒータとする
もの、請求項7は、上記P型埋め込み領域を温度センサ
部の下に形成したもの、請求項8は、順バイアスしたP
N接合の順方向電圧を用いた温度センサ部を有する温度
検知回路において、接地されたP型半導体基板上に形成
されたN型埋め込み領域をヒータとするもの、である。
記載した発明の具体的構成例を示すものであり、請求項
2は、半導体基板の表面から埋め込み領域に達し高電源
に接続される高電源導通領域と、半導体基板の表面から
埋め込み領域に達し低電源に接続される低電源導通領域
とを備えたもの、請求項3は、逆バイアスしたPN接合
のリーク電流を用いた温度センサ部を有する温度検知回
路において、接地されたP型半導体基板上に形成したN
型埋め込み領域をヒータとするもの、請求項4は、上記
N型埋め込み領域を温度センサ部の下に形成したもの、
請求項5は、逆バイアスしたPN接合のリーク電流を用
いた温度センサ部を有する温度検知回路において、電源
電位に接続されたN型半導体基板上に形成したP型埋め
込み領域をヒータとするもの、請求項6は、順バイアス
したPN接合の順方向電圧を用いた温度センサ部を有す
る温度検知回路において、電源電位に接続されたN型半
導体基板上に形成したP型埋め込み領域をヒータとする
もの、請求項7は、上記P型埋め込み領域を温度センサ
部の下に形成したもの、請求項8は、順バイアスしたP
N接合の順方向電圧を用いた温度センサ部を有する温度
検知回路において、接地されたP型半導体基板上に形成
されたN型埋め込み領域をヒータとするもの、である。
【0011】なお、請求項3、請求項5、請求項6に記
載の構成および各構成要素は、例えばそれぞれ下記の実
施の形態に相当する。すなわち、請求項3の構成は、例
えば後記図1に相当し、N型埋め込み領域は40に、第
1のP型領域は37に、第1のN型の第1領域は38
に、第1のN型の第2領域は39に、第2のN型の第1
領域は34に、第2のN型の第2領域は36に、第2の
N型の第3領域は35に、第2のP型領域は32に、そ
れぞれ相当する。
載の構成および各構成要素は、例えばそれぞれ下記の実
施の形態に相当する。すなわち、請求項3の構成は、例
えば後記図1に相当し、N型埋め込み領域は40に、第
1のP型領域は37に、第1のN型の第1領域は38
に、第1のN型の第2領域は39に、第2のN型の第1
領域は34に、第2のN型の第2領域は36に、第2の
N型の第3領域は35に、第2のP型領域は32に、そ
れぞれ相当する。
【0012】また、請求項5の構成は、図4に相当し、
P型埋め込み領域は101に、第1のP型領域は97
に、、第2のP型の第1領域は99に、第2のP型の第
2領域は100に、第3のP型の第1領域は90に、第
3のP型の第2領域は91に、N型領域は95に、第3
のP型の第3領域は92、それぞれ相当する。
P型埋め込み領域は101に、第1のP型領域は97
に、、第2のP型の第1領域は99に、第2のP型の第
2領域は100に、第3のP型の第1領域は90に、第
3のP型の第2領域は91に、N型領域は95に、第3
のP型の第3領域は92、それぞれ相当する。
【0013】また、請求項6の構成は、図7に相当し、
P型埋め込み領域は133に、第1のP型領域は130
に、第2のP型の第1領域は131に、第2のP型の第
2領域は132に、第3のP型の第1領域は120に、
第3のP型の第2領域は124に、第1のN型領域は1
29に、第3のP型の第3領域は121に、第3のP型
の第4領域は123に、第2のN型領域は127に、そ
れぞれ相当する。
P型埋め込み領域は133に、第1のP型領域は130
に、第2のP型の第1領域は131に、第2のP型の第
2領域は132に、第3のP型の第1領域は120に、
第3のP型の第2領域は124に、第1のN型領域は1
29に、第3のP型の第3領域は121に、第3のP型
の第4領域は123に、第2のN型領域は127に、そ
れぞれ相当する。
【0014】なお、請求項8の構成は、図7において、
半導体基板と、電流経路を含むヒータ部分とにおいてP
型とN型を逆にしたものである。
半導体基板と、電流経路を含むヒータ部分とにおいてP
型とN型を逆にしたものである。
【0015】
【発明の効果】本発明においては、テスト時には内蔵の
ヒータに通電して加熱することによって、温度センサ部
周辺のみを容易に加熱することが出来、温度検知回路の
テストを簡単に行なうことが出来る。そのため恒温槽等
が必要なくなり、テストコストを低減することが出来
る。また、ICを電子システムに搭載した状態でも容易
にテストできるので、電子システム内でICの自己診断
機能を実現することが出来る。したがって、適当な時期
に異常の有無を検査することで電子システムの信頼性を
向上させることが出来る、等の効果が得られる。
ヒータに通電して加熱することによって、温度センサ部
周辺のみを容易に加熱することが出来、温度検知回路の
テストを簡単に行なうことが出来る。そのため恒温槽等
が必要なくなり、テストコストを低減することが出来
る。また、ICを電子システムに搭載した状態でも容易
にテストできるので、電子システム内でICの自己診断
機能を実現することが出来る。したがって、適当な時期
に異常の有無を検査することで電子システムの信頼性を
向上させることが出来る、等の効果が得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。図1は、本発明の第1の実施の形態を示す断面
図であり、温度検知回路の温度センサ部であるダイオー
ドのデバイス構造を示す。まず構成を説明する。この装
置はP型基板44上に構成され、P+拡散領域30、3
1、32、33と、第2のN+拡散領域34、35、3
6と、P-well領域37と、第1のN+拡散領域38、3
9と、N-埋め込み領域40と、P-epi領域41、4
2、43からなる。そしてP型基板44はP+拡散領域
30、33とP-epi領域41、43を介して接地され
る。ダイオード12は第2のN+拡散領域35とP-well
領域37間の接合部分に形成される。また、N-埋め込
み領域40はヒータを構成している。
明する。図1は、本発明の第1の実施の形態を示す断面
図であり、温度検知回路の温度センサ部であるダイオー
ドのデバイス構造を示す。まず構成を説明する。この装
置はP型基板44上に構成され、P+拡散領域30、3
1、32、33と、第2のN+拡散領域34、35、3
6と、P-well領域37と、第1のN+拡散領域38、3
9と、N-埋め込み領域40と、P-epi領域41、4
2、43からなる。そしてP型基板44はP+拡散領域
30、33とP-epi領域41、43を介して接地され
る。ダイオード12は第2のN+拡散領域35とP-well
領域37間の接合部分に形成される。また、N-埋め込
み領域40はヒータを構成している。
【0017】ヒータとなるN-埋め込み領域40に通電
するための電流経路は、太実線で示すように、Vheat→
第2のN+拡散領域34→第1のN+拡散領域38→N-
埋め込み領域40→第1のN+拡散領域39→第2のN+
拡散領域34、35、36→GNDとなる。この電流経
路においては、N-埋め込み領域40の抵抗値が最も高
いので主としてこの部分で発熱する。
するための電流経路は、太実線で示すように、Vheat→
第2のN+拡散領域34→第1のN+拡散領域38→N-
埋め込み領域40→第1のN+拡散領域39→第2のN+
拡散領域34、35、36→GNDとなる。この電流経
路においては、N-埋め込み領域40の抵抗値が最も高
いので主としてこの部分で発熱する。
【0018】なお、この温度検知回路を内蔵している半
導体基板上には、当然、この回路だけ存在がするわけで
はなく、他のデバイスも構成される。例えばラテラルP
NP−Trを構成したとすると、図2のようなデバイス
構造となる。この場合、ラテラルPNP−Trにおいて
N-埋め込み領域58が入ったことにより、ベース抵抗
が減少し、デバイスの特性が向上する。
導体基板上には、当然、この回路だけ存在がするわけで
はなく、他のデバイスも構成される。例えばラテラルP
NP−Trを構成したとすると、図2のようなデバイス
構造となる。この場合、ラテラルPNP−Trにおいて
N-埋め込み領域58が入ったことにより、ベース抵抗
が減少し、デバイスの特性が向上する。
【0019】同様に、バーティカルNPN−Trを構成
すれば、コレクタ抵抗が減少することにより、デバイス
の特性が向上する。また、CMOS回路を構成すればラ
ッチアップの防止にもつながる。つまり埋め込み領域は
半導体基板上に構成される素子の性能改善につながるた
め、一般的によく用いられており、新たに追加したわけ
ではない。よって今回の発明を実施するに当たり製造プ
ロセスは増加しないと言える。
すれば、コレクタ抵抗が減少することにより、デバイス
の特性が向上する。また、CMOS回路を構成すればラ
ッチアップの防止にもつながる。つまり埋め込み領域は
半導体基板上に構成される素子の性能改善につながるた
め、一般的によく用いられており、新たに追加したわけ
ではない。よって今回の発明を実施するに当たり製造プ
ロセスは増加しないと言える。
【0020】なお、図2において、50〜54は第1の
P+拡散領域、55は第2のN+拡散領域、56はN-wel
l領域、57は第1のN+拡散領域、58はN-埋め込み
領域、59、60はP-epi領域、61はP-sub領域であ
る。
P+拡散領域、55は第2のN+拡散領域、56はN-wel
l領域、57は第1のN+拡散領域、58はN-埋め込み
領域、59、60はP-epi領域、61はP-sub領域であ
る。
【0021】次に、作用を説明する。温度検知回路の動
作テストを行なう場合は、図1中のVheat端子に電圧を
印加する。すると太実線の矢印に沿って電流が流れ、ヒ
ータが発熱して温度センサ部であるダイオード12の温
度を上昇させ、回路をテストすることが可能となる。な
お、通常動作時はVheat端子はGNDに接続しておけば
良い。
作テストを行なう場合は、図1中のVheat端子に電圧を
印加する。すると太実線の矢印に沿って電流が流れ、ヒ
ータが発熱して温度センサ部であるダイオード12の温
度を上昇させ、回路をテストすることが可能となる。な
お、通常動作時はVheat端子はGNDに接続しておけば
良い。
【0022】この回路では、発熱体となるヒータを埋め
込み層40を用いて形成しているため、P-epi領域42
には素子が形成可能で、ヒータ内蔵による面積増はヒー
タを基板表面に形成した場合に比べ少なくて済む。
込み層40を用いて形成しているため、P-epi領域42
には素子が形成可能で、ヒータ内蔵による面積増はヒー
タを基板表面に形成した場合に比べ少なくて済む。
【0023】次に、図3は、第2の実施の形態を示す断
面図である。図3において、70〜73は第1のP+拡
散領域、74〜76は第2のN+拡散領域、77はP-we
ll領域、78、79は第1のN+拡散領域、80はN-埋
め込み領域、81〜83はP-epi領域、84はP-sub領
域である。
面図である。図3において、70〜73は第1のP+拡
散領域、74〜76は第2のN+拡散領域、77はP-we
ll領域、78、79は第1のN+拡散領域、80はN-埋
め込み領域、81〜83はP-epi領域、84はP-sub領
域である。
【0024】この実施の形態と前記第1の実施の形態と
の差異は、ヒータとなる埋め込み領域80を温度センサ
部であるダイオード12の直下ではなく、横に形成して
いる点である。この場合にも前記第1の実施の形態と同
様に、ヒータとなる埋め込み領域80の上のP-epi領域
82には素子が形成可能である。
の差異は、ヒータとなる埋め込み領域80を温度センサ
部であるダイオード12の直下ではなく、横に形成して
いる点である。この場合にも前記第1の実施の形態と同
様に、ヒータとなる埋め込み領域80の上のP-epi領域
82には素子が形成可能である。
【0025】次に、図4は、第3の実施の形態を示す断
面図である。図4において、90〜92は第2のP+拡
散領域、93〜96はN+拡散領域、97はP-well領
域、99、100は第1のP+拡散領域、101はP-埋
め込み領域、102〜104はN-epi領域、105はN
-sub領域である。
面図である。図4において、90〜92は第2のP+拡
散領域、93〜96はN+拡散領域、97はP-well領
域、99、100は第1のP+拡散領域、101はP-埋
め込み領域、102〜104はN-epi領域、105はN
-sub領域である。
【0026】この実施の形態は、第1の実施の形態がP
型基板を用いたものであったのに対し、N型基板を用い
た場合の例である。この実施の形態においても第1、第
2の実施の形態と同様にヒータとなるP-埋め込み領域
101の上のN-epi領域103には素子が形成可能であ
る。
型基板を用いたものであったのに対し、N型基板を用い
た場合の例である。この実施の形態においても第1、第
2の実施の形態と同様にヒータとなるP-埋め込み領域
101の上のN-epi領域103には素子が形成可能であ
る。
【0027】次に、図5〜図7は、本発明の第4の実施
の形態を示す図であり、図5は回路図、図6は電圧・温
度特性図、図7は断面図である。これはこれまで説明し
た実施の形態とは違った温度検知回路における実施の形
態である。まず図5と図6をもとに回路構成および動作
について説明する。この回路はバンドギャップレファレ
ンス(以下、BGRと略記)基準電圧回路を用いた温度
検知回路である。
の形態を示す図であり、図5は回路図、図6は電圧・温
度特性図、図7は断面図である。これはこれまで説明し
た実施の形態とは違った温度検知回路における実施の形
態である。まず図5と図6をもとに回路構成および動作
について説明する。この回路はバンドギャップレファレ
ンス(以下、BGRと略記)基準電圧回路を用いた温度
検知回路である。
【0028】まず、回路構成を説明する。図5におい
て、温度検知回路はオペアンプ(演算増幅器)110
と、抵抗111〜113と、ダイオード接続されたエミ
ッタ面積A1のPNPトランジスタ(以下、PNP−T
rと略記)114と、エミッタ面積A2のPNP−Tr
115と、の部分で構成されたBGR回路と、そのBG
R回路の出力Vbgrを抵抗分割する抵抗116、117
と、コンパレータ118とから構成される。なお、抵抗
111〜117の抵抗値をそれぞれ図示のごとくR1〜
R5とする。なお、BGR回路は、出力電圧が温度によ
って変化しない基準電圧発生回路である。
て、温度検知回路はオペアンプ(演算増幅器)110
と、抵抗111〜113と、ダイオード接続されたエミ
ッタ面積A1のPNPトランジスタ(以下、PNP−T
rと略記)114と、エミッタ面積A2のPNP−Tr
115と、の部分で構成されたBGR回路と、そのBG
R回路の出力Vbgrを抵抗分割する抵抗116、117
と、コンパレータ118とから構成される。なお、抵抗
111〜117の抵抗値をそれぞれ図示のごとくR1〜
R5とする。なお、BGR回路は、出力電圧が温度によ
って変化しない基準電圧発生回路である。
【0029】次に、図6を用いて動作を説明する。図6
において、縦軸は回路各部の電圧とし、横軸はこの回路
を内蔵している半導体基板の温度とする。VbgrはBG
R回路の出力(≒1.2[V])であり半導体基板温度
に対しての依存性はない。aVbgrはBGR回路の出力
Vbgrを抵抗分圧した電圧〔分圧係数a=R5/(R4
+R5)〕であり、Vbgrと同様に半導体基板温度に対
しての依存性はない。Vfはダイオード接続されたTr
115のベース・エミッタ間電圧であり、通常−2[m
V]/℃程度の温度依存性を持つ。よって抵抗116、
117の値を適度に選ぶことにより、或る温度でaVbg
rとVfが交差する点を作り出すことができる。この点
を検知温度Txとし、これをコンパレータ118で検知
すれば、半導体基板の温度がTxに達した場合を検知す
ることができる。このときコンパレータ118の出力は
“Low”レベルから“Hi”レベルに変化する。
において、縦軸は回路各部の電圧とし、横軸はこの回路
を内蔵している半導体基板の温度とする。VbgrはBG
R回路の出力(≒1.2[V])であり半導体基板温度
に対しての依存性はない。aVbgrはBGR回路の出力
Vbgrを抵抗分圧した電圧〔分圧係数a=R5/(R4
+R5)〕であり、Vbgrと同様に半導体基板温度に対
しての依存性はない。Vfはダイオード接続されたTr
115のベース・エミッタ間電圧であり、通常−2[m
V]/℃程度の温度依存性を持つ。よって抵抗116、
117の値を適度に選ぶことにより、或る温度でaVbg
rとVfが交差する点を作り出すことができる。この点
を検知温度Txとし、これをコンパレータ118で検知
すれば、半導体基板の温度がTxに達した場合を検知す
ることができる。このときコンパレータ118の出力は
“Low”レベルから“Hi”レベルに変化する。
【0030】次に、この回路の温度センサであるPNP
−Tr114、PNP−Tr115のデバイス構造を図
7に示す。図7において、120〜124は第2のP+
拡散領域、125〜128はN+拡散領域、130はP-
well領域、131、132は第1のP+拡散領域、13
3はP-埋め込み領域、134〜136はN-epi領域、
137はN-sub領域である。
−Tr114、PNP−Tr115のデバイス構造を図
7に示す。図7において、120〜124は第2のP+
拡散領域、125〜128はN+拡散領域、130はP-
well領域、131、132は第1のP+拡散領域、13
3はP-埋め込み領域、134〜136はN-epi領域、
137はN-sub領域である。
【0031】この構造においては、前述した実施の形態
と同様に、温度センサであるPNP−Tr114または
115の直下にヒータとなるP-埋め込み領域133が
形成されている。なお、この実施の形態ではヒータの電
源は負電源が必要となる。
と同様に、温度センサであるPNP−Tr114または
115の直下にヒータとなるP-埋め込み領域133が
形成されている。なお、この実施の形態ではヒータの電
源は負電源が必要となる。
【0032】図7の構成においては、ヒータとなるP-
埋め込み領域133を温度センサであるPNP−Tr1
14または115の直下に設けた場合を例示したが、前
記第2、第3の実施の形態のように、温度センサの横に
形成してもよく、この時はP型基板でも本発明を適用可
能である。P型基板を用いる場合には、半導体基板と、
電流経路を含むヒータ部分とにおいて図7のP型とN型
を逆にすればよい。なお、P型基板の場合にはヒータの
電源は正電源でよい。
埋め込み領域133を温度センサであるPNP−Tr1
14または115の直下に設けた場合を例示したが、前
記第2、第3の実施の形態のように、温度センサの横に
形成してもよく、この時はP型基板でも本発明を適用可
能である。P型基板を用いる場合には、半導体基板と、
電流経路を含むヒータ部分とにおいて図7のP型とN型
を逆にすればよい。なお、P型基板の場合にはヒータの
電源は正電源でよい。
【0033】また、本発明を用いて温度検知回路のテス
トをICテスタで行なう場合、図8に示す形でテストす
ればさらに効果的である。すなわち、図8に示すよう
に、ICテスタのステージ142上に断熱材141を置
き、その上に測定ウェハ140をのせてテストを行な
う。これにより温度検知回路内のヒータの発熱がステー
ジに伝わることを妨げ、効率的なテストが可能となる。
トをICテスタで行なう場合、図8に示す形でテストす
ればさらに効果的である。すなわち、図8に示すよう
に、ICテスタのステージ142上に断熱材141を置
き、その上に測定ウェハ140をのせてテストを行な
う。これにより温度検知回路内のヒータの発熱がステー
ジに伝わることを妨げ、効率的なテストが可能となる。
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図であり、温
度検知回路の温度センサ部の断面図。
度検知回路の温度センサ部の断面図。
【図2】本発明を実現する製造プロセスにて形成したラ
テラルPNP−Trのデバイス断面図。
テラルPNP−Trのデバイス断面図。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す図であり、温
度検知回路の温度センサ部の断面図。
度検知回路の温度センサ部の断面図。
【図4】本発明の第3の実施の形態を示す図であり、温
度検知回路の温度センサ部の断面図。
度検知回路の温度センサ部の断面図。
【図5】本発明の第4の実施の形態を示す回路図。
【図6】本発明の第4の実施の形態における電圧・温度
特性図。
特性図。
【図7】本発明の第4の実施の形態における温度検知回
路の温度センサ部の断面図。
路の温度センサ部の断面図。
【図8】本発明を用いた温度検知回路のウェハテスト時
におけるICテスタへの設置状態を示す断面図。
におけるICテスタへの設置状態を示す断面図。
【図9】従来の温度検知回路の回路図。
【図10】従来例における電圧・温度特性図。
【図11】従来例における温度検知回路の温度センサ部
の断面図。
の断面図。
11、13、14…抵抗 12…ダイオ
ード 15…コンパレータ 20、21…
P+拡散領域 22…N+拡散領域 23…P-wel
l領域 24…P-epi領域 25…P型基
板 30、31、32、33…P+拡散領域 34、35、36…第2のN+拡散領域 37…P-well領域 38、39…
第1のN+拡散領域 40…N-埋め込み領域 41、42、
43…P-epi領域 44…P型基板 50〜54…
P+拡散領域 55…第2のN+拡散領域 56…N-wel
l領域 57…第1のN+拡散領域 58…N-埋
め込み領域 59、60…P-epi領域 61…P-sub
領域 70〜73…P+拡散領域 74〜76…
第2のN+拡散領域 77…P-well領域 78、79…
第1のN+拡散領域 80…N-埋め込み領域 81〜83…
P-epi領域 84…P-sub領域 90〜92…
第2のP+拡散領域 93〜96…N+拡散領域 97…P-wel
l領域 99、100…第1のP+拡散領域 101…P-
埋め込み領域 102〜104…N-epi領域 105…N-s
ub領域 110…オペアンプ 111〜11
3…抵抗 114、115…PNPトランジスタ 116、11
7…抵抗 118…コンパレータ 120〜12
4…第2のP+拡散領域 125〜128…N+拡散領域 130…P-w
ell領域 131、132…第1のP+拡散領域 133…P-
埋め込み領域 134〜136…N-epi領域 137…N-s
ub領域 140…測定ウェハ 141…断熱
材141 142…ICテスタのステージ
ード 15…コンパレータ 20、21…
P+拡散領域 22…N+拡散領域 23…P-wel
l領域 24…P-epi領域 25…P型基
板 30、31、32、33…P+拡散領域 34、35、36…第2のN+拡散領域 37…P-well領域 38、39…
第1のN+拡散領域 40…N-埋め込み領域 41、42、
43…P-epi領域 44…P型基板 50〜54…
P+拡散領域 55…第2のN+拡散領域 56…N-wel
l領域 57…第1のN+拡散領域 58…N-埋
め込み領域 59、60…P-epi領域 61…P-sub
領域 70〜73…P+拡散領域 74〜76…
第2のN+拡散領域 77…P-well領域 78、79…
第1のN+拡散領域 80…N-埋め込み領域 81〜83…
P-epi領域 84…P-sub領域 90〜92…
第2のP+拡散領域 93〜96…N+拡散領域 97…P-wel
l領域 99、100…第1のP+拡散領域 101…P-
埋め込み領域 102〜104…N-epi領域 105…N-s
ub領域 110…オペアンプ 111〜11
3…抵抗 114、115…PNPトランジスタ 116、11
7…抵抗 118…コンパレータ 120〜12
4…第2のP+拡散領域 125〜128…N+拡散領域 130…P-w
ell領域 131、132…第1のP+拡散領域 133…P-
埋め込み領域 134〜136…N-epi領域 137…N-s
ub領域 140…測定ウェハ 141…断熱
材141 142…ICテスタのステージ
Claims (8)
- 【請求項1】半導体基板上に構成された温度センサ部を
有する温度検知回路において、前記半導体基板における
前記温度センサ部の近傍部分に、埋め込み領域を用いて
形成したヒータを内蔵したことを特徴とする温度検知回
路。 - 【請求項2】半導体基板上に構成された温度センサ部を
有する温度検知回路において、前記半導体基板における
前記温度センサ部の近傍部分に、埋め込み領域を形成
し、該埋め込み領域と、前記半導体基板の表面から前記
埋め込み領域に達し高電源に接続される高電源導通領域
と、前記半導体基板の表面から前記埋め込み領域に達し
低電源に接続される低電源導通領域とを備え、前記埋め
込み領域を用いて形成したヒータを内蔵することを特徴
とする温度検知回路。 - 【請求項3】逆バイアスしたPN接合のリーク電流を用
いた温度センサ部を有する温度検知回路であって、 接地されたP型半導体基板に、N型埋め込み領域と、第
1のP型領域と、第1のN型の第1領域と、第1のN型
の第2領域と、を有し、 前記第1のN型の第1領域内に第2のN型の第1領域を
有し、 前記第1のN型の第2領域内に第2のN型の第2領域を
有し、 前記第1のP型領域内に第2のN型の第3領域と第2の
P型領域とを有し、 前記第1のN型の第1領域と前記第1のN型の第2領域
とは前記N型埋め込み領域に接して形成され、 前記第2のN型の第2領域と前記第2のP型領域とが接
地され、 前記第2のN型の第3領域を前記逆バイアスしたPN接
合のN型領域とし、 前記第2のN型の第1領域をヒータ電源端子とし、 前記第2のN型の第1領域、前記第1のN型の第1領
域、前記N型埋め込み領域、前記第1のN型の第2領
域、前記第2のN型の第2領域を電流経路とするヒータ
を形成し、 前記ヒータを内蔵したこと特徴とする請求項1または請
求項2に記載の温度検知回路。 - 【請求項4】前記N型埋め込み領域は、前記第1のP型
領域の下に形成されたこと特徴とする請求項3に記載の
温度検知回路。 - 【請求項5】逆バイアスしたPN接合のリーク電流を用
いた温度センサ部を有する温度検知回路において、 電源電位に接続されたN型半導体基板上に、P型埋め込
み領域と、第1のP型領域と、第2のP型の第1領域
と、第2のP型の第2領域と、を有し、 前記第2のP型の第1領域内に第3のP型の第1領域を
有し、 前記第2のP型の第2領域内に第3のP型の第2領域を
有し、 前記第1のP型領域内にN型領域と第3のP型の第3領
域とを有し、 前記第2のP型の第1領域と前記第2のP型の第2領域
とは前記P型埋め込み領域に接して形成され、 前記第3のP型の第1領域と前記第3のP型の第3領域
とが接地され、 前記N型領域を前記逆バイアスしたPN接合のN型領域
とし、 前記第3のP型の第2領域をヒータ電源端子とし、 前記第3のP型の第2領域、前記第2のP型の第2領
域、前記P型埋め込み領域、前記第2のP型の第1領
域、前記第3のP型の第1領域を電流経路とするヒータ
を形成し、 前記ヒータを内蔵したこと特徴とする請求項1または請
求項2に記載の温度検知回路。 - 【請求項6】順バイアスしたPN接合の順方向電圧を用
いた温度センサ部を有する温度検知回路において、 電源電位に接続されたN型半導体基板に、P型埋め込み
領域と、第1のP型領域と、第2のP型の第1領域と、
第2のP型の第2領域と、を有し、 前記第2のP型の第1領域内に第3のP型の第1領域を
有し、 前記第2のP型の第2領域内に第3のP型の第2領域を
有し、 前記第1のP型領域内に第1のN型領域と第3のP型の
第3領域とを有し、 前記第1のN型領域内に第3のP型の第4領域と第2の
N型領域とを有し、 前記第2のP型の第1領域と前記第2のP型の第2領域
とは前記P型埋め込み領域に接して形成され、 前記第3のP型の第1領域と前記第3のP型の第3領域
と前記第2のN型領域とが接地され、 前記第3のP型の第4領域を前記順バイアスしたPN接
合のP型領域とし、 前記第3のP型の第2領域をヒータ電源端子とし、 前記第3のP型の第2領域、前記第2のP型の第2領
域、前記P型埋め込み領域、前記第2のP型の第1領
域、前記第3のP型の第1領域を電流経路とするヒータ
を形成し、 前記ヒータを内蔵したこと特徴とする請求項1または請
求項2に記載の温度検知回路。 - 【請求項7】前記P型埋め込み領域は、前記第1のP型
領域の下に形成されたこと特徴とする請求項6に記載の
温度検知回路。 - 【請求項8】順バイアスしたPN接合の順方向電圧を用
いた温度センサ部を有する温度検知回路において、 接地されたP型半導体基板に、N型埋め込み領域と、第
1のP型領域と、第1のN型の第1領域と、第1のN型
の第2領域と、を有し、 前記第1のN型の第1領域内に第2のN型の第1領域を
有し、 前記第1のN型の第2領域内に第2のN型の第2領域を
有し、 前記第1のP型領域内に第3のN型領域と第2のP型の
第1領域とを有し、 前記第3のN型領域内に第2のP型の第2領域と第2の
N型の第3領域とを有し、 前記第1のN型の第1領域と前記第1のN型の第2領域
とは前記N型埋め込み領域に接して形成され、 前記第2のN型の第1領域と前記第2のP型の第1領域
と前記第2のN型の第3領域とが接地され、 前記第2のP型の第2領域を前記順バイアスしたPN接
合のP型領域とし、 前記第2のN型の第2領域をヒータ電源端子とし、 前記第2のN型の第2領域、前記第1のN型の第2領
域、前記N型埋め込み領域、前記第1のN型の第1領
域、前記第2のN型の第1領域を電流経路とするヒータ
を形成し、 前記ヒータを内蔵したこと特徴とする請求項1または請
求項2に記載の温度検知回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13565597A JPH10325761A (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 温度検知回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13565597A JPH10325761A (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 温度検知回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10325761A true JPH10325761A (ja) | 1998-12-08 |
Family
ID=15156868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13565597A Pending JPH10325761A (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 温度検知回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10325761A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012026057A1 (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | 株式会社日立製作所 | ヒータ配線付き半導体チップ |
| US8446792B2 (en) | 2008-12-25 | 2013-05-21 | Panasonic Corporation | Semiconductor integrated circuit |
| CN111623904A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-09-04 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 温度采集装置与电机控制器的功率模块的温度采集方法 |
-
1997
- 1997-05-27 JP JP13565597A patent/JPH10325761A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8446792B2 (en) | 2008-12-25 | 2013-05-21 | Panasonic Corporation | Semiconductor integrated circuit |
| WO2012026057A1 (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | 株式会社日立製作所 | ヒータ配線付き半導体チップ |
| CN111623904A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-09-04 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 温度采集装置与电机控制器的功率模块的温度采集方法 |
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