CN108138686A - 车载用半导体装置 - Google Patents

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Abstract

在正负的浪涌被施加给电源线的情况下，也减少半导体装置产生误动作。在车载用半导体装置(100)中，调节器(102、102a)对从外部供应的电压(VE)进行变换而生成电压(V1、V2)。电压监视部由电压监视电路(104)和开关(107)构成，监视第一～第三电压。内部电路(103)具有通过电压(V1)进行动作的处理器(105)及通过电压(V2)进行动作并生成供应至处理器(105)的时钟信号(CLK)的振荡器(106)。电压监视部在第一～第三电压的至少任一个电压电平低于设定值时停止时钟信号(CLK)对处理器(105)的供应，在第一～第三电压的全部电压电平高于设定值时向处理器(105)供应时钟信号(CLK)。

Description

车载用半导体装置
技术领域
本发明涉及车载用半导体装置，特别是涉及有效地减少由于被施加给电源线的负浪涌导致的误动作的技术。
背景技术
在半导体装置中，广泛使用搭载调节器及振荡器的半导体装置。调节器将从外部供应的电压变换为稳定化后的规定的电压电平，供应至半导体装置具有的内部电路。振荡器生成内部电路的动作时钟。
在半导体装置中搭载了调节器的情况下，从防噪声的观点来看也是有利的。这是因为，通过调节器能够一定程度上吸收电源电压的变动。但是，若由于噪声而电源电压超过调节器的动作范围内，则不能供应额定的内部电压。
此外，还认为在被供应至振荡器的电源电压降低的情况下，由于该振荡器的异常振荡等而极快的频率被供应至作为内部电路的逻辑电路等，导致进行误动作。
作为防止这样的误动作的技术，例如已知具备用于监视被搭载在半导体装置中的调节器的输入输出电压、即电源端子的电压和内部电压，在电压降低时对内部电路进行复位的监视电路的技术(例如参照专利文献1)。
在该专利文献1的技术中，由于电压降低的期间持续对内部电路进行复位，所以即使万一半导体装置的内部状态变化为不正确的值，也能够通过复位而使其恢复。
此外，作为防止误动作的其他技术，有监视向处理器供应电压的调节器的输出电压，在电压异常时停止向处理器供应时钟从而防止内部状态的改写而防止误动作的技术(例如参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2004-326645号公报
专利文献2：(日本)特开2008-217523号公报
发明内容
发明要解决的课题
车载用半导体装置承担汽车的状态监视或控制等重要的功能，要求高可靠性，以便不会由于这样的噪声而进行误动作。有可能被暴露于强噪声的车载用半导体装置与民用相比，寻求高抗噪声性。
例如，已知在对从引擎控制单元、所谓ECU(Engine Control Unit)向车载用半导体装置供应电源的线束施加了浪涌噪声的情况下，该车载用半导体装置的电源端子的电压在±几10V左右的范围中变动。
但是，上述的专利文献1、2的技术设想的是被应用于民用设备的半导体装置，而不是面向对于车载用半导体装置的正负浪涌的保护。
具体而言，专利文献1中记载的技术在每次产生电压异常时对处理器进行复位。若处理器被复位，则执行用于初始化的进程。因此，比较长的时间、例如80μsec左右以上的期间中，通常的处理停止。
另一方面，车载用LSI例如有在汽车正驾驶时也被施加浪涌的可能性，所以当然不可进行误动作，还必须尽可能缩短处理器的停止时间。从而，专利文献1中记载的技术难以应用于车载半导体装置的保护用途。
另一方面，专利文献2中记载的技术在发生电源的异常的期间停止时钟从而防止误动作。若再次供应时钟，则能够继续通常的动作。由于没有复位操作，所以动作停止的时间被抑制为所需最低限度。
但是，由于以时钟从外部被供应为前提，所以不能应对在内置了时钟的情况下可能发生的异常振荡引起的误动作。此外，专利文献2的技术主要以针对负荷剧变时的电压降低或非预期的电源切断的对策为目的，没有设想电源达到负电压的状况。
细节如后述，但若电源端子成为负电压，则存在于半导体装置上的寄生晶体管激活而内部电荷流出，该半导体装置的电压整体地降低，根据情况而成为负电压。
若负电压的绝对值超过二极管的正向压降(大概0.6V～0.7V左右)，则无论有无时钟，在触发器等存储器元件中保持的数据有可能改写。此外，误动作防止电路本身也有可能未正常地进行动作。在专利文献2中记载的技术中，有不能应对这样的状况的问题。
本发明的目的在于，提供即使在正负的浪涌被施加给电源线的情况下，也能够减少半导体装置产生误动作的技术。
关于本发明的上述以及其他目的和新的特征，根据本说明书的记述及附图而变得明确。
用于解决课题的手段
若简单地说明在本申请中公开的发明之中代表性的内容的概要，则如以下那样。
即，代表性的车载用半导体装置具有第一调节器、第二调节器、内部电路及电压监视部。第一调节器对从外部供应的第一电压的电压电平进行变换而生成第二电压。第二调节器对第一电压的电压电平进行变换而生成第三电压。
内部电路分别被供应第二电压及第三电压。电压监视部监视第一、第二及第三电压。内部电路具有处理器及振荡器。
处理器根据从第一调节器供应的第二电压而进行动作。振荡器根据从第二调节器供应的第三电压而进行动作，生成成为处理器的动作时钟的时钟信号。
此外，电压监视部在第一、第二及第三电压的至少任一个电压电平低于设定值时停止对处理器供应时钟信号，在第一、第二及第三电压的全部电压电平高于设定值时向处理器供应时钟信号。
进而，车载用半导体装置具有吸收被施加给第一电压的浪涌的浪涌保护电路。并且，电压监视部监视的第一电压从浪涌保护电路被供应。
特别是，电压监视部在第一、第二及第三电压的至少一个电压电平低于设定值时输出第一控制信号，在第一、第二及第三电压的电压电平全部高于设定值时输出第二控制信号。
开关部基于从电压监视电路输出的第一或第二控制信号，向处理器供应或停止时钟信号。
发明效果
若简单地说明通过在本申请中公开的发明之中代表性的内容而得到的效果，则如以下那样。
能够提供防误动作性能高的车载用半导体装置。
附图说明
图1是表示实施方式一的车载用半导体装置中的结构的一例的说明图。
图2是表示图1的车载用半导体装置具有的电压监视电路中的动作的一例的时间图。
图3是表示向图1的车载用半导体装置的电源端子施加了浪涌时的波形的一例的说明图。
图4是表示图1的车载用半导体装置具有的电压监视电路中的结构的一例的说明图。
图5是表示实施方式二的车载用半导体装置中的结构的一例的说明图。
图6是表示实施方式三的车载用半导体装置中的结构的一例的说明图。
图7是表示图6的车载用半导体装置具有的调节器及备用电路的结构及其寄生元件的一例的说明图。
图8是表示图7的寄生晶体管的示意截面的一例的说明图。
图9是表示图8的寄生晶体管中的电流放大率α的一例的说明图。
图10是表示实施方式四的电压监视电路中的动作的一例的时间图。
图11是表示电波照射测试时的被供应至电源端子的电压中的变动波形的一例的示意图。
图12是表示实施方式五的开关中的结构的一例的说明图。
图13是表示图12的开关中的动作波形的一例的说明图。
图14是表示图12的开关中的状态迁移的一例的说明图。
图15是表示实施方式六的车载用半导体装置的布局的一例的说明图。
图16是表示实施方式七的车载用传感器系统中的结构的一例的说明图。
具体实施方式
在以下的实施方式中为了方便而需要时，分割为多个部分或实施方式进行说明，但除了特别明示的情况外，它们不是相互无关系的，一方成为另一方的一部分或全部变形例、详细、补充说明等的关系。
此外，在以下的实施方式中，在提及了要素的数字等(包含个数、数值、量、范围等)的情况下，除了特别明示的情况及原理上明确地被限定为特定的数字的情况等外，并非限定于该特定的数字，也可以是特定的数字以上也可以是以下。
进而，在以下的实施方式中，更不用说其结构要素(也包含要素步骤等)除了特别明示的情况及认为原理上明确地必须的情况等外，不一定是必须的。
同样，在以下的实施方式中，在提及了结构要素等的形状、位置关系等时除了特别明示的情况及认为原理上明确地并非如此的情况等外，设为包含实质上与该形状等近似或类似的形状等。这关于上述数值及范围也同样。
此外，在用于说明实施方式的全部图中，对同一构件作为原则而赋予同一标号，省略其反复的说明。
(实施方式一)
以下，详细说明实施方式。
〈车载用半导体装置的结构例〉
图1是表示本实施方式一的车载用半导体装置100中的结构的一例的说明图。
车载用半导体装置100如图1所示，具有电源端子101、调节器102、102a，内部电路103及电压监视电路104。电源端子101是作为车载用半导体装置100的动作电压的电压VE被被供应至的外部输入用的端子。
电压VE是第一电压，例如由5V左右的电压构成。该电压VE例如从未图示的ECU供应。ECU例如是从引擎传动系(power train)各自的传感器取得信息，对与引擎的状态相应的最佳的燃料喷射量、喷射时期、点火时期、怠速转速等进行运算而输出控制指令的单元。
调节器102、102a将从ECU供应的电压VE分别变换为作为内部电路103的动作电压的电压V1、V2。电压V1、V2都由3.3V左右的电压构成。调节器102是第一调节器，调节器102a是第二调节器。此外，电压V1是第二电压，电压V2是第三电压。
电压监视电路104监视电压VE、V1、V2，若这些电压VE、V1、V2降低，则输出控制信号CNT。此外，例如电压V1作为动作电源而被供应至电压监视电路104。
此外，内部电路103是车载用半导体装置100具有的逻辑电路等，具有处理器105、振荡器106及开关107。通过上述的电压监视电路104及开关107构成电压监视部。
调节器102生成的电压V1作为动作电压而被供应至处理器105。调节器102a生成的电压V2作为动作电压而被供应至振荡器106。
振荡器106生成时钟OSC。从振荡器106输出的时钟OSC经由开关107作为时钟信号CLK而被供应至处理器105。时钟信号CLK是处理器105的动作时钟。开关107基于从电压监视电路104输出的控制信号CNT，停止时钟信号CLK的供应。
接下来，说明图1的车载用半导体装置100中的动作。
首先，从ECU被供应至电源端子101的电压VE通过调节器102、102a被稳定化而分别变换为电压V1、V2，分别被供应至处理器105及振荡器106。
在通过浪涌而被供应至电源端子101的电压VE变化的情况下，只要该电压处于调节器的动作电压范围，就同样地持续供应稳定化后的电压V1、V2。然而，在车载用半导体装置100中，有电压VE过大地变化而调节器不能动作的可能性。
〈浪涌的施加例〉
图3是表示向图1的车载用半导体装置100的电源端子101施加了浪涌时的波形的一例的说明图。
在图3中，示出了来自外部的供应电压规格即电压VE为5V，内部电压规格即电压V1为3.3V的例子。
在图3中，在线束上感应了接近10安培的浪涌电流，其结果是，被供应至车载用半导体装置100的电压VE以1μsec以下的较快的速度，从本来的5V降低到接近-7V。
在这样的负电压的条件下，调节器不进行动作，所以从电压VE的降低起稍延迟地内部电压也降低，逻辑门的动作变得不稳定。进而，若以触发器等同步式电路的输入不稳定的状态被输入时钟，则有所保持的值改写的顾虑。其结果是，有处理器误动作的情况。
〈电压监视电路的动作例〉
接下来，使用图2说明电压监视电路104的动作。
图2是表示图1的车载用半导体装置100具有的电压监视电路104中的动作的一例的时间图。在该图2中，示出了由于负浪涌而电压VE降低时的从电压监视电路104输出的各信号定时。
从图2的上方到下方，分别示出了从ECU供应的电压VE、从调节器102输出的电压V1、从调节器102a输出的电压V2及从电压监视电路104输出的控制信号CNT中的信号定时。
首先，对电压供应线施加负浪涌从而电压VE降低。接下来，调节器102、102a的控制失效而电压V1、V2分别降低。
电压监视电路104分别监视电压VE、V1、V2，对电压VE、V1、V2分别设定有检测阈值VTE、VT1、VT2。检测阈值VTE是第一设定值，检测阈值VT1是第二设定值，检测阈值VT2是第三设定值。
电压监视电路104分别将电压VE与检测阈值VTE、电压V1与检测阈值VT1、及电压V2与检测阈值VT2进行比较。并且，在电压VE、V1、V2低于检测阈值VTE、VT1、VT2的情况下激活(active)用于停止内部电路的控制信号CNT。被激活的控制信号CNT成为第一控制信号。在此，控制信号CNT的激活设为Hi(高)电平。
若向开关107输入Hi电平的控制信号CNT，则通过该开关107而停止时钟信号CLK对处理器105的供应。开关107例如将控制信号CNT和时钟OSC作为输入，输出时钟信号CLK，通过2输入1输出的OR(或)门来实现。若控制信号CNT成为Hi电平，则与时钟OSC的值无关地，时钟信号CLK被固定为Hi电平，所以停止时钟信号CLK对处理器105的供应。
接下来，说明浪涌噪声结束的情况。
电压监视电路104分别对电压VE、V1、V2进行监视，判定电压VE、V1、V2的全部电压是否分别高于检测阈值VTE、VT1、VT2。
在全部电压VE、V1、V2高于检测阈值VTE、VT1、VT2的情况下，电压监视电路104输出非激活(inactive)、即Lo(低)电平的控制信号CNT。在此，非激活的控制信号CNT成为第二控制信号。若开关107被输入Lo电平的控制信号CNT，则时钟信号CLK被供应至处理器105。
这样，电压监视电路104通过对从ECU供应的电压VE的电压电平进行监视，能够迅速地探测电压降低。由此，在调节器102生成的电压V1大幅降低前使时钟信号CLK的供应停止。换言之能够在大幅降低的电压V1被供应至处理器105前使时钟信号CLK的供应停止。
由此，能够提高处理器105的防误动作的性能。此外，时钟信号CLK对处理器105的供应从探测到全部电压VE、V1、V2恢复之后重新开始，所以同样能够提高防误动作的性能。
〈电压监视电路的结构例〉
图4是表示图1的车载用半导体装置100具有的电压监视电路104中的结构的一例的说明图。
电压监视电路104如图4所示，具有电压降低检测电路400、401、402及NAND(与非)电路407。电压降低检测电路400对电压VE进行监视。电压降低检测电路401对电压V1进行监视，电压降低检测电路402对电压V2进行监视。此外，电压降低检测电路400、401、402分别成为第一电压降低检测电路、第二电压降低检测电路及第三电压降低检测电路。NAND电路407成为控制信号生成部。
电压降低检测电路400由作为分压电阻的电阻404、405、晶体管406、电流源408及电平变换电路403构成。电阻404及电阻405被串联连接在电压降低检测电路400的输入部和接地电位之间。向电压降低检测电路400的输入部输入电压VE。
晶体管406例如由P沟道MOS(金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor))构成，在该晶体管406的源极/漏极的一端上，连接有电压VE。
在晶体管406的栅极上，连接有电阻404与电阻405的连接部，在该晶体管406的源极/漏极的另一端和接地电位之间，连接有作为负荷并且流过恒流的电流源408。
此外，在晶体管406的源极/漏极的另一端上，连接有电平变换电路403的输入部。在电平变换电路403的输出部上，连接有NAND电路407的输入部。电平变换电路403是所谓电平移位器，将所输入的信号对应于被输入至NAND电路407的逻辑电平来输出。
另外，关于电压降低检测电路401、402，由与电压降低检测电路400同样的结构构成，不同点是，向电压降低检测电路401、402的输入部分别输入电压V1、V2。
NAND电路407取从电压降低检测电路400～402输出的信号的逻辑与非，将该信号作为控制信号CNT来输出。
电压降低检测电路400对通过电压VE而流过晶体管406的电流与电流源408的电流进行比较，若电压VE低于一定的阈值即检测阈值VTE，则输出Lo电平的信号。在此，从电压降低检测电路400输出的Lo信号成为第一检测信号，从电压降低检测电路400输出的Hi信号成为第二检测信号。在电压降低检测电路401中也同样，从电压降低检测电路401输出的Lo信号成为第三检测信号，从电压降低检测电路401输出的Hi信号成为第四检测信号。同样，关于从电压降低检测电路402输出的Lo信号及Hi信号，也分别成为第五检测信号及第六检测信号。
检测阈值VTE通过电阻404及电阻405的分压比和电流源408来调整。因此，能够通过电阻404、405的分压比和电流源408容易地进行调节。
此外，通过NAND电路407取从电压降低检测电路400～402分别输出的信号的逻辑与非，从而在作为监视对象的电压VE、V1、V2的任一个发生了电压降低的情况下输出激活的控制信号CNT。
通过这样设为简单的结构，能够提升电压监视电路其本身的抗噪声性，进而提升车载用半导体装置100的防误动作性能。
另外，由晶体管406和电流源408输出的电压依赖于监视电压。因此，电平变换电路403不是必须的，但设置为对应于被输入至NAND电路407的逻辑电平。通过该结构，能够进一步提升NAND电路407的逻辑判定的可靠性，能够实现稳定后的控制信号CNT的输出。
〈效果〉
以下，说明本实施方式一中的车载用半导体装置100的效果。
首先，监视被输入至电源端子101的电压VE，从而能够迅速地检测由于浪涌而电压降低的情况。
由此，能够在电压V1、V2大幅降低前停止时钟信号CLK对处理器105的供应。
此外，不仅将被供应至处理器105的电压V1，而且将被供应至振荡器106的电压V2也包含于监视对象，从而在有时钟信号CLK异常振荡的顾虑的情况下也能够停止时钟信号CLK的供应。
进而，通过取电压VE、V1、V2的电压降低检测结果的逻辑与非，能够从全部电压VE、V1、V2恢复到正常范围之后重新开始时钟信号CLK的供应。
根据以上，能够实现防误动作性能更高的车载用半导体装置100。进而，通过对电压降低检测电路400的输出设置作为电平移位器的电平变换电路403，能够提高电压监视电路104其本身的动作的可靠性。
(实施方式二)
〈概要〉
在本实施方式二中，说明在浪涌施加时，能够抑制成为电压监视电路104其本身的动作电压的电压VM的降低，提高电压监视电路104的可靠性的技术。
〈车载用半导体装置的结构例及动作〉
图5是表示本实施方式二的车载用半导体装置100中的结构的一例的说明图。
图5所示的车载用半导体装置100对由电源端子101、调节器102、102a、内部电路103及电压监视电路104构成的与上述实施方式一的图1同样的结构，新设置了调节器500、电容器501及电平变换电路502。
调节器500是第三调节器，根据从ECU供应的电压VE而生成电压VM。该电压VM是第四电压，作为电压监视电路104的动作电源而被供应至该电压监视电路104。
电容器501成为电压监视电路104的备用电源。在调节器500由于浪涌不能动作而电压VM降低时，从电容器501对电荷进行放电，能够维持电压VM的电压电平。
电平变换电路502是电平移位器，将从电压监视电路104输出的信号对应于内部电路103的逻辑电平，作为控制信号CNT来输出。
根据以上，在被施加了浪涌时，能够抑制电压监视电路104其本身的电压VM的降低，减少该电压监视电路104产生误动作等。
由此，能够进一步提高电压监视电路104的可靠性。
(实施方式三)
〈概要〉
在本实施方式三中，说明使得被供应至车载用半导体装置100具有的内部电路103的电压V1、V2的电压降低减轻的技术。
〈车载用半导体装置的结构例及动作〉
图6是表示本实施方式三的车载用半导体装置100中的结构的一例的说明图。
图6所示的车载用半导体装置100对与上述实施方式一的图1所示的车载用半导体装置100同样的结构，新设置了浪涌保护电路600及备用电路601。关于其他连接结构，由于与图1同样，所以省略说明。
浪涌保护电路600具有浪涌保护电阻602和钳位元件603。浪涌保护电阻602是电阻，钳位元件603是二极管。
浪涌保护电路600是针对被施加给电压VE的浪涌来保护调节器102、102a的电路。此外，备用电路601如后述的图7所示那样由电容器等构成，抑制调节器102生成的电压V1的电压降低。
浪涌保护电阻602的一端与电源端子101连接，在该浪涌保护电阻602的另一端上分别连接有钳位元件603的一端、即二极管的阳极及调节器102、102a的输入部。钳位元件603的另一端、即二极管的阴极与作为基准电位的接地电位连接。另外，在图6中示出了作为钳位元件603而使用二极管的例子，但当然也可以使用MOS晶体管或双极晶体管。例如在使用N沟道MOS的情况下设为将栅极和源极与接地端子连接，将漏极端子与浪涌保护电阻602的另一端连接的、所谓ggNMOS(栅极接地NMOS：gate grounded NMOS)。
在调节器102的输出部上，连接有备用电路601，经由该备用电路601而输出调节器102生成的电压V1。
根据图6所涉及的结构，除了与上述实施方式一所示的车载用半导体装置100等同的效果之外，能够减轻负浪涌施加时的电压V1、V2的降低量。
〈减轻负浪涌施加时的电压V1、V2的降低量〉
以下，使用图6及图7，说明其理由。
图7是表示图6的车载用半导体装置100具有的调节器102及备用电路601的结构及其寄生元件的一例的说明图。
调节器102具有晶体管710、711、电流源712、放大器713及电阻714、715。晶体管710例如由P沟道MOS构成，晶体管711由双极构成。
备用电路601如上所述，由电容器构成。在该电容器的一端上，连接有调节器102的输出部，在该电容器的另一端上连接有接地电位。
调节器102通过放大器713对电压V1进行监视，将晶体管711的基极电流通过晶体管710来调整，从而将电压V1维持为期望的电压。另外，在图7中，示出了在控制作为NPN双极晶体管的晶体管711的基极电流时组合P沟道MOS的晶体管710的例子，但它们的组合并非限定于此。当然，也可以组合使用PNP双极晶体管和N沟道MOS晶体管。
此外，在图7中，虚线所示的寄生二极管700是被形成于晶体管711的寄生二极管，寄生晶体管701是被形成在处理器105和调节器102之间的寄生双极二极管。
首先，若向电压VE施加负浪涌则电源端子101例如降低到-7V左右。此时，如图7那样，由于晶体管711的基极-发射极间的寄生二极管700被逆偏压，所以在作为备用电路601的电容器中保持的电荷不会经由晶体管711被抽出，而电压V1的降低量被抑制。
但是，若假设电压VE降低到电压VE与电压V1的电位差成为寄生二极管700的击穿电压、或晶体管711的发射极-集电极间耐压以上，则从备用电路601向电源端子101流过电流，有电压V1降低的顾虑。
因此，通过图6的浪涌保护电阻602和钳位元件603，抑制被输入至调节器102的电压VE的降低量。
电压VE的到达电压通过由浪涌保护电阻602的电阻值与钳位元件603的正向的导通电阻决定的分压比、和钳位元件603的正向压降量来决定，例如被抑制为-2V左右这样的寄生二极管700的耐压以下。
使内部电路103的电压降低的原因还有一个。这是存在于处理器105和调节器102之间的寄生晶体管701。
图8是表示图7的寄生晶体管701的示意截面的一例的说明图。
寄生晶体管701如图8所示，被形成在N阱800、N阱801及P型基板803之间。P型基板803是半导体基板，在该P型基板803的上部的左侧形成有第一N型阱即N阱800。
此外，在P型基板803的上部的右侧形成有N阱801。N阱801是第二N型阱。N阱800是被供应调节器102中的电压VE的区域，N阱801是被供应处理器105中的电压V1的区域。
在此，示出了P型基板803为半导体基板的情况，但该半导体基板也可以是在P型基板803形成了P型阱而成的基板。在该情况下，N阱800、801分别被形成在P型阱上。
若被施加浪涌而电压VE成为负电压，则从接地电位的P型基板803向寄生晶体管701的发射极流过基极电流。其结果，寄生晶体管701为ON(导通)，从N阱801向N阱800流过集电极电流ic，备用电容放电而V1降低。
因此，在图6的车载用半导体装置100中，以抑制集电极电流ic，抑制电压V1的降低量为目的，还在调节器102和内部电路103之间设置图8所示的分离区域802。
分离区域802的长度Wb和电流放大率α的关系以以下的式来表示。
[数1]
【数1】
在此，γ是发射极结下的少数载流子的注入效率，β＊是发射极接地的直流电流放大率，σB、σE分别是基极、发射极的传导率，LN、LP分别是发射极、基极中的少数载流子的扩散长度。
为了寄生晶体管不进行放大动作，希望电流放大率α至少设为0.5以下。
图9是表示图8的寄生晶体管701中的电流放大率α的一例的说明图。该图9示出了从上式算出的分离区域的长度Wb和电流放大率α的关系的一例。
分离区域的长度Wb和电流放大率α的关系根据杂质浓度或载流子的移动度而变化，但为了将电流放大率α设为0.5以下，希望分离区域长度大概确保100μm以上。
根据该结构，除了与上述实施方式一等同的效果之外，能够防止调节器102的双极的晶体管711击穿而备用电路601的电荷流出到外部。此外，经由寄生晶体管701而流出至电源端子101的电流也能够减少。
根据以上，能够更长时间稳定维持电压V1。
(实施方式四)
〈概要〉
在本实施方式四中，说明对电压监视电路104使用的检测阈值VTE、VT1、VT2分别设置滞后的技术。
〈关于检测阈值的滞后〉
车载用半导体装置100由与上述实施方式一的图1同样的结构构成，不同点是，对电压监视电路104使用的检测阈值VTE、VT1、VT2设置有滞后。
具有滞后的检测阈值VTE由检测阈值VTEh、VTEl构成。同样，检测阈值VT1由检测阈值VT1h、VT1l构成，检测阈值VT2由检测阈值VT2h、VT2l构成。
检测阈值VTEl是检测电压VE的降低的阈值，检测阈值VTEh是检测降低后的电压VE的电压恢复的阈值。检测阈值VT1l是检测电压V1的降低的阈值，检测阈值VT1h是检测降低后的电压V1的电压恢复的阈值。检测阈值VT2l是探测电压V2的降低的阈值，检测阈值VT2h是检测降低后的电压V2的电压恢复的阈值。
〈电压监视电路的动作例〉
接下来，说明对检测阈值VTE、VT1、VT2设置了滞后的电压监视电路104的动作。
图10是表示本实施方式四的电压监视电路104中的动作的一例的时间图。在该图10中，示出了由于负浪涌而电压VE降低时的从电压监视电路104输出的各信号定时。
从图10的上方向下方，分别示出了从ECU供应的电压VE、从调节器102输出的电压V1、从调节器102a输出的电压V2及从电压监视电路104输出的控制信号CNT中的信号定时。
在图10中，例如在检测电压VE的电压时，若该电压VE低于检测阈值VTEl则从图4的电压降低检测电路400输出Lo电平的信号。并且，若低于检测阈值VTEl的电压VE的电压电平恢复，该电压VE的电压电平高于检测阈值VTEh，则从电压降低检测电路400输出Hi电平的信号。关于对电压V1、V2分别进行监视的电压降低检测电路401、402，也使用检测阈值VT1h、VT1l、VT2h、VT2l进行同样的动作。
并且，在全部电压VE、V1、V2分别高于检测阈值VTEh、VT1h、VT2h的情况下，图4的电压监视电路104中的NAND电路407输出休眠、即Lo电平的控制信号CNT。关于其后的动作，与上述实施方式一的图1同样。
由于被施加给电压VE的浪涌是噪声，所以伴随于此而在电压VE、V1、V2中也产生噪声。若该噪声在检测阈值VTE、VT1、VT2附近在短期间频繁地产生，则在控制信号CNT中产生毛刺(glitch)。
但是，如上所述使检测阈值VTE、VT1、VT2分别具有滞后，从而能够防止在控制信号CNT中产生毛刺。
作为使检测阈值VTE、VT1、VT2具有滞后的技术，例如通过使用晶体管，从而在检测电压降低时图4所示的电阻404、405的分压比适当改变，或者将电压降低检测电路400～402由施密特触发型的逻辑电路构成即可。
根据以上，除了与上述实施方式一所示的车载用半导体装置100等同的效果之外，能够减少由于在控制信号CNT中产生毛刺而时钟信号CLK频繁地导通/断开。
由此，能够减少图1所示的处理器105的动作变得不稳定的情况，实现防误动作性能更高的车载用半导体装置100。
另外，检测阈值VTEl、VT1l、VT2l也可以是不同的电压值。也可以预先通过模拟或实验等，分别得到处理器及振荡器正常地动作的电压范围，根据其结果，独立地决定检测阈值VT1l、VT2l。
由此，能够使无用的控制信号CNT的激活减少。此外，也可以将检测阈值VTEl设定为不会误探测电波照射测试时的电源电压变动的电压值。
〈关于电波照射测试时的电压VE〉
图11是表示电波照射测试时的被供应至电源端子101的电压VE中的变动波形的一例的示意图。
在此所说电波照射测试，是BCI(大电流注入)测试或TEM(横向电磁波)室测试等，向线束或车载用半导体装置照射电波。
在电波照射中，例如向图1所示的车载用半导体装置100的电源端子101供应重叠了正弦波的电压1100。此时的电压变动ΔV是与浪涌导致的电压变动相比充分小，大概能够由调节器102、102a吸收的范围。
另一方面，与浪涌不同而以各种频率长时间照射，所以如果由电压监视电路104检测而每次都停止时钟信号CLK的供应，则根据条件，车载用半导体装置100的通常动作有可能保持停止。
因此，在电波照射测试中，为了使得控制信号CNT不激活，希望检测阈值VTEl与从电压VE降低了ΔV后的电平1101相比设定得较低。
(实施方式五)
〈概要〉
在本实施方式五中，说明对上述实施方式一的图1中的开关107设置了对时钟信号CLK的波形进行整形的时钟整形功能的技术。
〈开关的结构例〉
图12是表示本实施方式五的开关107中的结构的一例的说明图。另外，车载用半导体装置100的结构与上述实施方式一的图1同样，不同点是图12所示的开关107。
开关107由反相器1201～1209、NAND(逻辑与非)电路1210～1220及NOR(逻辑或非)电路1221、1222构成。
向反相器1201的输入部、NAND电路1210的第一输入部及NAND电路1216的一方的输入部分别输入图1的振荡器106的时钟OSC。向反相器1202的输入部输入图1的电压监视电路104的控制信号CNT。
在反相器1202的输出部上分别连接NAND电路1210的第三输入部、NOR电路1222的第三输入部及NAND电路1217的第二输入部。
NAND电路1210的输出部连接有反相器1203的输入部，在该反相器1203的输出部上连接有NOR电路1221的一方的输入部。在NOR电路1221的输出部上连接NAND电路1211的另一方的输入部，在该NAND电路1211的输出部上连接有NAND电路1212的一方的输入部。
在NAND电路1212的输出部和NAND电路1213的另一方的输入部之间，连接有被串联连接的反相器1206～1209。在NAND电路1213的输出部上，连接有NAND电路1214的另一方的输入，在该NAND电路1214的输出部上，连接有NAND电路1215的一方的输入部。
此外，NAND电路1215的另一方的输入部连接有反相器1204的输出，在该NAND电路1215的输出部上连接有反相器1205的输入部。该反相器1205的输出部成为开关107的输出部，从该输出部输出被供应至图1的处理器105的时钟信号CLK。
在NAND电路1212的输出部上，分别连接有NAND电路1211、1213的一方的输入部、NAND电路1210的第二输入部及NOR电路1222的第一输入部。
在NAND电路1212的另一方的输入部上，连接有NAND电路1216的输出部，NOR电路1222的输出部分别连接有NAND电路1216的另一方的输入部及NAND电路1218的一方的输入部。
在NAND电路1217的输出部上，连接NAND电路1219的另一方的输入部，在NAND电路1218的输出部上，连接有NAND电路1220的另一方的输入部。
在NAND电路1219的输出部上，连接有NAND电路1220的一方的输入，在该NAND电路1220的输出部上，分别连接有反相器1204的输入部、NAND电路1219的一方的输入部、NOR电路1221的另一方的输入部、NOR电路1222的第二输入部及NAND电路1217的第一输入部。
在反相器1201的输出部上，分别连接有NAND电路1214的一方的输入部、NAND电路1217的第三输入部及NAND电路1218的另一方的输入部。在反相器1204的输出部上，连接有NAND电路1215的另一方的输入部。
〈开关的时钟整形功能的说明〉
接下来，说明图12所示的结构的开关107的动作。
图13是表示图12的开关107中的动作波形的一例的说明图。在该图13中，从上方向下方，分别示出了从振荡器106输出的时钟OSC、从电压监视电路104输出的控制信号CNT、及从开关107输出的时钟信号CLKa、CLK的信号定时。此外，时钟信号CLKa是从没有时钟整形功能的开关107输出的时钟信号，时钟信号CLK是从图12的开关107、即具有时钟整形功能的开关107输出的时钟信号。
以下，具体说明图12所示的开关107中的时钟整形功能。
首先，说明从不具有时钟整形功能的开关107输出的时钟信号CLKa。
由于浪涌那样的外来噪声被随机地施加，所以对于振荡器106的振荡波形即时钟OSC，停止时钟OSC的控制信号CNT激活的定时T1是随机的。
此外，同样，控制信号CNT变为解除的定时T2也是随机的。假设设为控制信号CNT在图13所示的定时T2解除、即成为非激活。在定时T2，时钟OSC为Hi。
在该情况下，在没有时钟整形功能的开关107中，在控制信号CNT断开、即成为非激活时，开关107的输出即时钟信号CLKa成为Hi，与时钟OSC成为Lo大致同时时钟信号CLKa也成为Lo，所以与通常的时钟信号相比更短的脉冲被供应至处理器105。
其结果是，不能确保处理器105的正常动作所需的建立时间/保持时间，有该处理器105误动作的顾虑。开关107中的时钟整形功能为了防止这样的短脉冲的时钟信号被输出，而保持控制信号CNT激活的时刻的时钟OSC的状态。并且，在控制信号CNT被解除时，从该状态恢复。
〈时钟信号的迁移〉
接下来，使用图14说明从具有时钟整形功能的开关107输出的时钟信号CLK。
图14是表示图12的开关107中的状态迁移的一例的说明图。
控制信号CNT激活的定时T1的时钟OSC为Lo，若控制信号CNT在定时T2被解除，则从Lo状态被输出。在图14中，平常时处于状态S00的状态，时钟OSC作为时钟信号CLK而被直通(through)输出。
在时钟OSC为Lo时控制信号CNT成为Hi的情况下，迁移到状态S01而时钟信号CLK固定为Lo。若电压VE、V1、V2恢复而控制信号CNT成为Lo，则直至时钟OSC成为Lo为止停留于状态S01，在时钟OSC成为Lo的阶段初次返回状态S00。
同样，在时钟OSC为Hi时控制信号CNT成为Hi的情况下，迁移到状态S10，时钟信号CLK的输出固定于Hi。控制信号CNT成为Lo后，直至时钟OSC成为Hi为止停留于状态S10，在时钟OSC成为Hi时返回状态S00。
根据以上，除了与上述实施方式一所示的车载用半导体装置100等同的效果之外，无论在任何定时被施加浪涌，都能够将满足建立时间/保持时间的时钟CLK供应至处理器。由此，能够进一步提升防误动作性能。
(实施方式六)
〈概要〉
在本实施方式六中，说明将车载用半导体装置100具有的电路块通过上述实施方式三的图8所示的分离区域802而分离的例子。
〈车载用半导体装置的布局例〉
图15是表示本实施方式六的车载用半导体装置100的布局的一例的说明图。
车载用半导体装置100如图15所示，具有电源端子101、浪涌保护电路600、调节器102、102a、电压降低检测电路400、401、402、电路块1508、振荡器106、开关107、处理器105及电源环1509。电路块1508包含NAND电路407和电平变换电路502。电源环1509向处理器105等供应电源。
车载用半导体装置100如图示那样，通过分离区域802而分离各电路块。
如之前叙述的那样，在负浪涌的施加时，有由于寄生晶体管的影响而被供应至处理器105的电压V1降低的顾虑。因此，具体而言，浪涌保护电路600、调节器102、102a、电压降低检测电路400、402与电压降低检测电路401、电路块1508、振荡器106、开关107、处理器105通过分离区域802被分离。换言之，将通过电压VE进行动作的电路块、和通过电压V1、V2进行动作的电路块由分离区域802来分离。通过电压VE进行动作的电路块换言之是在浪涌的施加时可能被施加负电压的电路块。
根据以上，经由图7的寄生晶体管701等流出至电源端子101的电流也能够减少，因此能够更长时间稳定维持电压V1。
(实施方式七)
〈概要〉
在本实施方式七中，说明使用车载用半导体装置100构成的车载用传感器系统。
〈车载用传感器系统的结构例〉
图16是表示本实施方式七的车载用传感器系统中的结构的一例的说明图。
车载用传感器系统如图16所示，具有传感器单元1600及车载用半导体装置100。传感器单元1600是电特性根据物理量变化的元件，例如气流传感器等。气流传感器是测定引擎吸入的空气量的元件。在此，说明了传感器单元1600为气流传感器的情况，但该传感器单元1600如上所述是电特性根据物理量变化的元件即可，并非限定于此。
此外，在图16中，将气流传感器作为独立的部件而示出，但并非限定于此，例如也可以与车载用半导体装置100一体形成。
车载用半导体装置100除了上述实施方式一的图1的车载用半导体装置100的结构之外，还具有调节器1603、1604。此外，在内部电路103中，除了图1的内部电路103的结构之外，还具有模拟电路1608、输出电路1607及输出端子1602。
调节器1603根据从ECU供应的电压VE而生成供应至输出电路1607的动作电压，调节器1604根据电压VE生成供应至模拟电路1608的动作电压。
处理器105经由模拟电路1608对传感器单元1600进行控制。此外，处理器105经由模拟电路1608取得从传感器单元1600输出的信号。在模拟电路1608中，进行将从传感器单元1600输出的模拟信号变换为数字信号的所谓A/D变换，将其变换结果输出至处理器105。
处理器105对从模拟电路1608收取到的数字信号进行运算处理。运算处理例如是数字信号的数据校正等。运算处理后的数据从处理器105经由输出电路1607被输出至输出端子1602。
在输出端子1602上，连接有ECU。ECU基于从输出电路1607输出的数据，进行引擎控制。如上所述，在传感器单元1600为气流传感器的情况下，ECU基于从输出电路1607输出的数据，输出要喷射的燃料的控制指令。
这样，通过由防误动作性能高的车载用半导体装置100对传感器单元1600的信号进行处理，从而能够提升车载用传感器系统的可靠性。
以上，基于实施方式具体说明了由本发明人完成的发明，但本发明并非限定于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围中进行各种变更是不言而喻的。
另外，本发明并非限定于上述的实施方式，还包含各种变形例。例如，上述的实施方式是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并非限定于必须具备所说明的全部结构。
此外，能够将某实施方式的结构的一部分置换为其他实施方式的结构，此外，还能够对某实施方式的结构添加其他实施方式的结构。此外，关于各实施方式的结构的一部分，能够进行其他结构的追加、删除、置换。
标号说明：
100 车载用半导体装置
101 电源端子
102 调节器
102a 调节器
103 内部电路
104 电压监视电路
105 处理器
106 振荡器
107 开关
400 电压降低检测电路
401 电压降低检测电路
402 电压降低检测电路
403 电平变换电路
404 电阻
405 电阻
406 晶体管
407 NAND电路
408 电流源
500 调节器
501 电容器
502 电平变换电路
600 浪涌保护电路
601 备用电路
602 浪涌保护电阻
603 钳位元件
700 寄生二极管
701 寄生晶体管
710 晶体管
711 晶体管
712 电流源
713 放大器
714 电阻
715 电阻
800 N阱
801 N阱
802 分离区域
803 P型基板。

Claims (15)

1.一种车载用半导体装置，具有：
内部电路；以及
电压监视部，监视第一电压的电压电平，该第一电压是从外部供应的动作电压；
所述电压监视部在所述第一电压的电压电平低于设定值时停止所述内部电路，在所述第一电压的电压电平高于所述设定值时使所述内部电路动作。
2.如权利要求1所述的车载用半导体装置，具有：
浪涌保护电路，吸收被施加给所述第一电压的浪涌，
所述电压监视部监视的所述第一电压从所述浪涌保护电路被供应。
3.如权利要求1所述的车载用半导体装置，
所述第一电压从引擎控制单元被供应。
4.一种车载用半导体装置，具有：
第一调节器，对从外部供应的第一电压的电压电平进行变换而生成第二电压；
第二调节器，对所述第一电压的电压电平进行变换而生成第三电压；
内部电路，分别被供应所述第二电压及所述第三电压；以及
电压监视部，监视所述第一、所述第二及所述第三电压，
所述内部电路具有：
处理器，通过从所述第一调节器供应的所述第二电压进行动作；以及
振荡器，通过从所述第二调节器供应的所述第三电压进行动作，生成成为所述处理器的动作时钟的时钟信号，
所述电压监视部在所述第一、所述第二及所述第三电压中的至少任一个电压的电压电平低于设定值时停止所述时钟信号对所述处理器的供应，在所述第一、所述第二及所述第三电压中的全部电压的电压电平高于所述设定值时向所述处理器供应所述时钟信号。
5.如权利要求4所述的车载用半导体装置，具有：
浪涌保护电路，吸收被施加给所述第一电压的浪涌，
所述电压监视部监视的所述第一电压从所述浪涌保护电路被供应。
6.如权利要求4所述的车载用半导体装置，
所述电压监视部具有：
电压监视电路，在所述第一、所述第二及所述第三电压中的至少一个电压的电压电平低于所述设定值时输出第一控制信号，在所述第一、所述第二及所述第三电压的电压电平全部高于所述设定值时输出第二控制信号；以及
开关部，基于从所述电压监视电路输出的所述第一或所述第二控制信号，向所述处理器供应或停止所述时钟信号。
7.如权利要求6所述的车载用半导体装置，
所述电压监视电路具有：
第一电压降低检测电路，在所述第一电压的电压电平低于第一设定值时输出第一检测信号，在所述第一电压的电压电平高于所述第一设定值时输出第二检测信号；
第二电压降低检测电路，在所述第二电压的电压电平低于第二设定值时输出第三检测信号，在所述第二电压的电压电平高于所述第二设定值时输出第四检测信号；
第三电压降低检测电路，在所述第三电压的电压电平低于第三设定值时输出第五检测信号，在所述第三电压的电压电平高于所述第三设定值时输出第六检测信号；以及
控制信号生成部，在被输入所述第一、所述第三或所述第五检测信号中的至少任一个时，将所述第一控制信号输出至所述开关部，在所述第二、所述第四及所述第六检测信号全部被输入时，将所述第二控制信号输出至所述开关部。
8.如权利要求7所述的车载用半导体装置，具有：
电平变换电路，将所述第一～所述第六检测信号变换为与所述控制信号生成部的电压电平相应的电压，或将从所述电压监视电路输出的所述第一及所述第二控制信号变换为与所述开关部的电压电平相应的电压。
9.如权利要求7所述的车载用半导体装置，
所述第一～所述第三电压降低检测电路分别具有的所述第一～所述第三设定值中的至少一个具有滞后。
10.如权利要求6所述的车载用半导体装置，具有：
第三调节器，对所述第一电压的电压电平进行变换而生成第四电压，
所述第三调节器生成的所述第四电压作为所述电压监视电路的动作电压而被供应。
11.如权利要求4所述的车载用半导体装置，
在被形成在半导体基板上的第一N型阱及第二N型阱之间设置将半导体元件间电分离的分离区域，
所述第一N型阱被供应所述第一电压，
所述第二N型阱被供应所述第二电压，
所述分离区域的长度是，由所述第一N型阱、所述第二N型阱及所述半导体基板形成的寄生双极晶体管的电流放大率成为0.5以下的距离。
12.如权利要求4所述的车载用半导体装置，
在被形成在半导体基板上的第一N型阱及第二N型阱之间设置将半导体元件间电分离的分离区域，
所述第一N型阱被供应所述第一电压，
所述第二N型阱被供应所述第二电压，
所述分离区域的长度是100μm以上。
13.如权利要求6所述的车载用半导体装置，
所述开关部保持被输入所述第一控制信号时的所述时钟信号的状态，在被输入所述第二控制信号时，从所述振荡器输出的所述时钟信号与所保持的所述时钟信号的逻辑值不同的情况下，输出所保持的所述时钟信号的逻辑值直至从所述振荡器输出的所述时钟信号与所述保持的所述时钟信号成为相同的逻辑值。
14.如权利要求4所述的车载用半导体装置，
所述车载用半导体装置对电特性根据物理量变化的传感器单元取得的信号进行处理。
15.如权利要求4所述的车载用半导体装置，
所述第一电压从引擎控制单元被供应。
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