JP2001021610A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JP2001021610A JP2001021610A JP11191594A JP19159499A JP2001021610A JP 2001021610 A JP2001021610 A JP 2001021610A JP 11191594 A JP11191594 A JP 11191594A JP 19159499 A JP19159499 A JP 19159499A JP 2001021610 A JP2001021610 A JP 2001021610A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】温度検出用の素子が配置された半導体装置にお
いて、半導体チップ中に設置された温度検出素子以外の
素子の影響や寄生抵抗による電圧変動の影響を受けずに
正確に温度を検出することが可能な半導体装置を提供す
る。 【解決手段】本発明の半導体装置は、温度検出素子と、
該温度検出素子に定電流を供給するための２つの電源用
端子と、前記温度検出素子の電流入力部と電流出力部間
の電圧を測定するための２つの測定端子とを有する。
いて、半導体チップ中に設置された温度検出素子以外の
素子の影響や寄生抵抗による電圧変動の影響を受けずに
正確に温度を検出することが可能な半導体装置を提供す
る。 【解決手段】本発明の半導体装置は、温度検出素子と、
該温度検出素子に定電流を供給するための２つの電源用
端子と、前記温度検出素子の電流入力部と電流出力部間
の電圧を測定するための２つの測定端子とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自己の温度を制御
するために温度モニタを有する半導体装置に関する。
するために温度モニタを有する半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤ、Ｄ−ＲＡＭ、ＣＰＵなど半導体
装置は、様々な分野で使用されている。半導体装置は、
一つの半導体チップの中に微細加工技術を駆使してＭＯ
Ｓトランジスタ、バイポーラトランジスタ、抵抗、容量
など多種の素子が数多く配置される。
装置は、様々な分野で使用されている。半導体装置は、
一つの半導体チップの中に微細加工技術を駆使してＭＯ
Ｓトランジスタ、バイポーラトランジスタ、抵抗、容量
など多種の素子が数多く配置される。
【０００３】このような半導体装置の中には、一定温度
又は所定温度範囲にて使用することを要求されるものが
少なからず存在する。例えば、赤外線イメージセンサに
おいては、量子型と称される半導体装置があり、このよ
うな装置は、熱によるキャリアの励起がノイズとして作
用するため、７７Ｋ程度の一定温度に冷却する必要があ
る。そして、冷却機構を制御することが要求される。こ
のためには、イメージセンサ（半導体装置）の内部に温
度測定のための温度検出素子を配置させるのが好まし
い。このような温度検出素子としては、ＰＮ接合ダイオ
ードや拡散等による各種抵抗素子が使用される。ＰＮ接
合ダイオードは電流−電圧特性が温度によって変化する
ので、また、抵抗素子は抵抗値が温度によって変化する
ので、それらの特性を利用して温度測定を行なってい
る。
又は所定温度範囲にて使用することを要求されるものが
少なからず存在する。例えば、赤外線イメージセンサに
おいては、量子型と称される半導体装置があり、このよ
うな装置は、熱によるキャリアの励起がノイズとして作
用するため、７７Ｋ程度の一定温度に冷却する必要があ
る。そして、冷却機構を制御することが要求される。こ
のためには、イメージセンサ（半導体装置）の内部に温
度測定のための温度検出素子を配置させるのが好まし
い。このような温度検出素子としては、ＰＮ接合ダイオ
ードや拡散等による各種抵抗素子が使用される。ＰＮ接
合ダイオードは電流−電圧特性が温度によって変化する
ので、また、抵抗素子は抵抗値が温度によって変化する
ので、それらの特性を利用して温度測定を行なってい
る。
【０００４】図３は、温度検出素子を使用した半導体装
置の温度測定の原理を示す等価回路図である。ＣＣＤ等
の半導体装置１の内部にはＰＮ接合ダイオード等の温度
検出素子２が配置されている。温度検出素子２は、アル
ミニウム膜等の配線３により半導体装置の外部との接続
のためのボンディングパッド４ａと４ｂに接続されてい
る。ボンディングパッド４ｂは、接地端子である。
置の温度測定の原理を示す等価回路図である。ＣＣＤ等
の半導体装置１の内部にはＰＮ接合ダイオード等の温度
検出素子２が配置されている。温度検出素子２は、アル
ミニウム膜等の配線３により半導体装置の外部との接続
のためのボンディングパッド４ａと４ｂに接続されてい
る。ボンディングパッド４ｂは、接地端子である。
【０００５】温度検出素子２の電流−電圧特性は、温度
によって変化するため、図３に示すようにボンディング
パッド４ａに定電流源５から一定電流Ｉを供給すると、
ボンディングパッド４ａと接地端子４ｂの間の電圧Ｖ
は、半導体チップ１の温度の変化により変化する。従っ
て、電圧Ｖを測定することで半導体チップ１の温度測定
がなされる。
によって変化するため、図３に示すようにボンディング
パッド４ａに定電流源５から一定電流Ｉを供給すると、
ボンディングパッド４ａと接地端子４ｂの間の電圧Ｖ
は、半導体チップ１の温度の変化により変化する。従っ
て、電圧Ｖを測定することで半導体チップ１の温度測定
がなされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のように温度モニ
タ素子２に電流Ｉを供給して発生電圧Ｖを測定すれば、
半導体チップ１の温度を求めることができる。しかしな
がら上記の構成では、温度検出素子２の発生電圧Ｖｍは
正確に測定出来ないと言う問題があった。以下、これを
説明する。
タ素子２に電流Ｉを供給して発生電圧Ｖを測定すれば、
半導体チップ１の温度を求めることができる。しかしな
がら上記の構成では、温度検出素子２の発生電圧Ｖｍは
正確に測定出来ないと言う問題があった。以下、これを
説明する。
【０００７】図４は、温度検出素子を配置した従来の半
導体装置の等価回路図である。半導体装置は多種多様な
ものが開発され使用されている。ここでは、従来の半導
体装置１をＣＣＤイメージセンサとして説明する。ま
た、半導体装置１には温度検出素子２以外に様々な素子
が形成されており、ＣＣＤイメージセンサにおいても同
様である。図の符号６は、そのうちの出力アンプ６であ
る。ＣＣＤイメージセンサは、得られた画像信号を外部
に出力するためのアンプを有する。これが出力アンプで
ある。ここでは、出力アンプ６と温度検出素子２とで従
来の半導体装置における問題点を説明する。
導体装置の等価回路図である。半導体装置は多種多様な
ものが開発され使用されている。ここでは、従来の半導
体装置１をＣＣＤイメージセンサとして説明する。ま
た、半導体装置１には温度検出素子２以外に様々な素子
が形成されており、ＣＣＤイメージセンサにおいても同
様である。図の符号６は、そのうちの出力アンプ６であ
る。ＣＣＤイメージセンサは、得られた画像信号を外部
に出力するためのアンプを有する。これが出力アンプで
ある。ここでは、出力アンプ６と温度検出素子２とで従
来の半導体装置における問題点を説明する。
【０００８】出力アンプ６は、ボンディングパッド（外
部接続用の端子）４ｃに接続される。また、このボンデ
ィングパッド４ｃには電圧源７が接続されている。従っ
て、出力アンプ６は、電圧源７により駆動しており、接
地端子４ｂとの間に駆動電流Ｉａが流れている。また、
温度検出素子２の入力側には、図３と同様ボンディング
パッド４ａを介して定電流源５が接続されている。温度
検出素子２の出力側は、出力アンプ６と共通の接地用ボ
ンディングパッド４ｂと接続される。
部接続用の端子）４ｃに接続される。また、このボンデ
ィングパッド４ｃには電圧源７が接続されている。従っ
て、出力アンプ６は、電圧源７により駆動しており、接
地端子４ｂとの間に駆動電流Ｉａが流れている。また、
温度検出素子２の入力側には、図３と同様ボンディング
パッド４ａを介して定電流源５が接続されている。温度
検出素子２の出力側は、出力アンプ６と共通の接地用ボ
ンディングパッド４ｂと接続される。
【０００９】一方、半導体装置１はチップ内に内部配線
３を有する。また、半導体装置１の各ボンディングパッ
ドには外部の装置と電気的にコンタクトをとるための外
部配線が接続されている。これらの配線には、寄生抵抗
成分Ｒ１〜Ｒ５が存在している。このため、測定される
電圧Ｖは、実際の温度検出素子２の発生電圧Ｖｍとは異
なり次のようになる。
３を有する。また、半導体装置１の各ボンディングパッ
ドには外部の装置と電気的にコンタクトをとるための外
部配線が接続されている。これらの配線には、寄生抵抗
成分Ｒ１〜Ｒ５が存在している。このため、測定される
電圧Ｖは、実際の温度検出素子２の発生電圧Ｖｍとは異
なり次のようになる。
【００１０】Ｖ＝Ｖｍ＋Ｉ×（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）＋
（Ｉａ＋Ｉ）×（Ｒ４＋Ｒ５） 上式に於て、Ｉは定電流源により一定値であるが、Ｉａ
は出力アンプ６の出力値によって変化する。この変化
は、半導体装置１の温度変化とは無関係であるため、測
定電圧Ｖは、温度検出素子２の発生電圧Ｖｍを正確に反
映しなくなる。具体的数値を例示すれば、温度検出素子
としてＰＮ接合ダイオードを使用し、１ｍＡの順方向電
流を流した場合、発生電圧の変化量は１℃の温度変化に
対して１ｍＶ以下であるが、寄生抵抗は数Ω〜数十Ωあ
り駆動電流Ｉａの変化量は数ｍＡに及ぶ。このため、正
確な温度測定ができないのである。
（Ｉａ＋Ｉ）×（Ｒ４＋Ｒ５） 上式に於て、Ｉは定電流源により一定値であるが、Ｉａ
は出力アンプ６の出力値によって変化する。この変化
は、半導体装置１の温度変化とは無関係であるため、測
定電圧Ｖは、温度検出素子２の発生電圧Ｖｍを正確に反
映しなくなる。具体的数値を例示すれば、温度検出素子
としてＰＮ接合ダイオードを使用し、１ｍＡの順方向電
流を流した場合、発生電圧の変化量は１℃の温度変化に
対して１ｍＶ以下であるが、寄生抵抗は数Ω〜数十Ωあ
り駆動電流Ｉａの変化量は数ｍＡに及ぶ。このため、正
確な温度測定ができないのである。
【００１１】本発明は、このような問題点を鑑みてなさ
れたものであり、温度検出素子２の発生電圧Ｖｍを正確
に測定でき、ひいては半導体装置の正確な温度測定が可
能な半導体装置を提供する。
れたものであり、温度検出素子２の発生電圧Ｖｍを正確
に測定でき、ひいては半導体装置の正確な温度測定が可
能な半導体装置を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
温度モニタ素子に電流を供給する端子と発生電圧を測定
するための端子を分けて４端子構成とした。即ち、請求
項１に記載の本発明の半導体装置は、温度検出素子が配
置された半導体装置において、前記温度検出素子に定電
流を供給するための２つの端子と、前記温度検出素子の
電流入力部及び電流出力部間の電圧を測定するための２
つの端子とを有することを特徴とする。
温度モニタ素子に電流を供給する端子と発生電圧を測定
するための端子を分けて４端子構成とした。即ち、請求
項１に記載の本発明の半導体装置は、温度検出素子が配
置された半導体装置において、前記温度検出素子に定電
流を供給するための２つの端子と、前記温度検出素子の
電流入力部及び電流出力部間の電圧を測定するための２
つの端子とを有することを特徴とする。
【００１３】この構成により、半導体装置内外の配線部
分をほとんど介さないで温度検出素子の両端の電圧差を
測定することが可能となる。このため、配線抵抗による
電圧変動を生ずることがない。従って、正確な電圧測定
が可能となり、半導体装置の正確な温度測定が可能とな
る。また、本発明は、請求項１に記載された半導体装置
において、前記２つの電源用端子及び前記２つの測定用
端子は、いずれも半導体装置内において温度検出素子の
みと電気的に接続されていることを特徴とする。
分をほとんど介さないで温度検出素子の両端の電圧差を
測定することが可能となる。このため、配線抵抗による
電圧変動を生ずることがない。従って、正確な電圧測定
が可能となり、半導体装置の正確な温度測定が可能とな
る。また、本発明は、請求項１に記載された半導体装置
において、前記２つの電源用端子及び前記２つの測定用
端子は、いずれも半導体装置内において温度検出素子の
みと電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１４】この構成により、半導体装置に配置される
その他の素子と独立して温度検出素子の両端の電圧を測
定することができるので、より好ましい。
その他の素子と独立して温度検出素子の両端の電圧を測
定することができるので、より好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、第１の実施形態に係る半
導体装置の等価回路図である。本実施形態の半導体装置
１は、ＣＣＤイメージセンサである。本ＣＣＤイメージ
センサは、出力アンプ６と温度検出素子２を有してい
る。ＣＣＤイメージセンサの出力アンプ６は、ボンディ
ングパッド４ｃを介して電圧源７と接続される。また、
出力アンプ６は、接地用端子４ｂとも接続されている。
出力アンプ６には電圧源７からの電流Ｉａが流れてい
る。
導体装置の等価回路図である。本実施形態の半導体装置
１は、ＣＣＤイメージセンサである。本ＣＣＤイメージ
センサは、出力アンプ６と温度検出素子２を有してい
る。ＣＣＤイメージセンサの出力アンプ６は、ボンディ
ングパッド４ｃを介して電圧源７と接続される。また、
出力アンプ６は、接地用端子４ｂとも接続されている。
出力アンプ６には電圧源７からの電流Ｉａが流れてい
る。
【００１６】温度検出素子２の入力側は、ボンディング
パッド４ａを介して定電流源５が接続されている。ま
た、温度検出素子２の出力側は、出力アンプ６の接地側
配線と接続され、接地用端子４ｂに接続される。そし
て、温度検出素子２には定電流源５からの電流Ｉが流れ
ている。温度検出素子には定電流を供給するための二つ
の電源用端子４ａ、４ｂが配置される。
パッド４ａを介して定電流源５が接続されている。ま
た、温度検出素子２の出力側は、出力アンプ６の接地側
配線と接続され、接地用端子４ｂに接続される。そし
て、温度検出素子２には定電流源５からの電流Ｉが流れ
ている。温度検出素子には定電流を供給するための二つ
の電源用端子４ａ、４ｂが配置される。
【００１７】また、本ＣＣＤイメージセンサは、温度検
出素子２の発生電圧Ｖｍを測定するための測定用ボンデ
ィングパッド４ｄ、４ｅを有している。そして、ボンデ
ィングパッド４ｄ、４ｅは、温度検出素子２の入力側、
出力側のそれぞれに電気的に接続されている。なお、Ｒ
１からＲ５は、それぞれの配線に含まれる寄生抵抗を示
している。
出素子２の発生電圧Ｖｍを測定するための測定用ボンデ
ィングパッド４ｄ、４ｅを有している。そして、ボンデ
ィングパッド４ｄ、４ｅは、温度検出素子２の入力側、
出力側のそれぞれに電気的に接続されている。なお、Ｒ
１からＲ５は、それぞれの配線に含まれる寄生抵抗を示
している。
【００１８】この構成により、半導体装置内外の配線部
分をほとんど介さないで温度検出素子の両端の電圧差を
測定することが可能となる。ボンディングパッド４ｄと
４ｅに接続される配線にも寄生抵抗分があるが、電圧測
定は通常高入力抵抗の回路で行われため、その電圧降下
は無視できる。このため、ボンディングパッド４ｄとボ
ンディングパッド４ｅの間の測定電圧Ｖは、温度検出素
子２の発生電圧Ｖｍとなる。従って、正確な電圧測定が
可能となり、半導体装置の正確な温度測定が可能とな
る。また、それに伴い、半導体装置１の温度を正確に測
定することが可能となる。
分をほとんど介さないで温度検出素子の両端の電圧差を
測定することが可能となる。ボンディングパッド４ｄと
４ｅに接続される配線にも寄生抵抗分があるが、電圧測
定は通常高入力抵抗の回路で行われため、その電圧降下
は無視できる。このため、ボンディングパッド４ｄとボ
ンディングパッド４ｅの間の測定電圧Ｖは、温度検出素
子２の発生電圧Ｖｍとなる。従って、正確な電圧測定が
可能となり、半導体装置の正確な温度測定が可能とな
る。また、それに伴い、半導体装置１の温度を正確に測
定することが可能となる。
【００１９】図２は、第２の実施形態に係る半導体装置
の等価回路図である。本実施形態の半導体装置が第１の
実施形態の半導体装置と異なる点は、出力アンプ６の接
地用端子４ｆと温度検出素子２の接地用端子４ｂがそれ
ぞれ独立して配置される点にある。そして、温度検出素
子２の出力側は、出力アンプ６の出力側とは電気的に接
続されていない。
の等価回路図である。本実施形態の半導体装置が第１の
実施形態の半導体装置と異なる点は、出力アンプ６の接
地用端子４ｆと温度検出素子２の接地用端子４ｂがそれ
ぞれ独立して配置される点にある。そして、温度検出素
子２の出力側は、出力アンプ６の出力側とは電気的に接
続されていない。
【００２０】このような構成にすれば、温度検出素子２
の接地端子と出力アンプ６の接地端子とを別にしている
ので、出力アンプ６の駆動電流Ｉａが変動しても、その
ノイズの影響を受けにくくなる。このため、より正確に
発生電圧Ｖｍを測定することができる。
の接地端子と出力アンプ６の接地端子とを別にしている
ので、出力アンプ６の駆動電流Ｉａが変動しても、その
ノイズの影響を受けにくくなる。このため、より正確に
発生電圧Ｖｍを測定することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、寄生抵抗
による電圧変動や温度検出素子以外の電流の影響を受け
ずに、正確に半導体装置の温度測定を行うことができる
という効果がある。
による電圧変動や温度検出素子以外の電流の影響を受け
ずに、正確に半導体装置の温度測定を行うことができる
という効果がある。
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の等価回路図
である。
である。
【図２】第２の実施形態に係る半導体装置の等価回路図
である。
である。
【図３】温度検出素子を使用した半導体装置の温度測定
の原理を示す等価回路図である。
の原理を示す等価回路図である。
【図４】温度検出素子を配置した従来の半導体装置の等
価回路図である。
価回路図である。
１・・・半導体装置 ２・・・温度検出素子 ３・・・配線 ４ａ〜４ｆ・・・ボンディングパッド（端子） ５・・・定電流源 ６・・・出力アンプ ７・・・電圧源
Claims (2)
- 【請求項１】 温度検出素子が配置された半導体装置に
おいて、 前記温度検出素子に定電流を供給するための２つの電源
用端子と、 前記温度検出素子の電流入力部及び電流出力部間の電圧
を測定するための２つの測定用端子とを有することを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記２つの電源用端子及び前記２つの測
定用端子は、いずれも半導体装置内において温度検出素
子のみと電気的に接続さ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11191594A JP2001021610A (ja) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11191594A JP2001021610A (ja) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001021610A true JP2001021610A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=16277245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11191594A Pending JP2001021610A (ja) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001021610A (ja) |
-
1999
- 1999-07-06 JP JP11191594A patent/JP2001021610A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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