JP2008172132A - Semiconductor apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor apparatus having a temperature-sensitive diode capable of assuring resistance to electromagnetic wave noise and measuring temperature at a plurality of points. <P>SOLUTION: A first temperature-sensitive diode 21 and a second temperature-sensitive diode 22 are connected in parallel between pads 31 and 32. In this case, an anode of the first temperature-sensitive diode 21 is connected to a cathode of the second temperature-sensitive diode 22 so that the temperature-sensitive diodes 21 and 22 are connected in parallel in a reverse direction. In addition, a temperature is measured by applying a voltage to the pads 31 and 32, biasing any one of the temperature-sensitive diodes 21 and 22 whose temperature is required to be measured in forward direction, and monitoring a forward voltage Vf, and the other temperature-sensitive diode biased in the other direction is functioned as a diode for noise rejection. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、温度を検出する感温ダイオードを備えた半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device including a temperature-sensitive diode that detects temperature.

従来より、半導体素子が作動することによって生じる熱の温度を検出する感温ダイオードを備えた半導体装置が、例えば特許文献１、２で提案されている。具体的に、特許文献１では、半導体素子と、温度検出用ダイオードと、静電気吸収用ダイオードとが備えられた半導体装置において、基準電位に対して温度検出用ダイオードを順接に接続し、基準電圧に対して逆接になるように温度検出用ダイオードに静電気吸収用ダイオードを並列接続したものが提案されている。このような半導体装置では、温度検出用ダイオードにて半導体装置の温度を検出し、静電気吸収用ダイオードで温度検出用ダイオードに生じる静電気（電磁波ノイズ）を吸収することで、静電耐量の向上を図っている。   Conventionally, for example, Patent Documents 1 and 2 have proposed semiconductor devices including a temperature-sensitive diode that detects the temperature of heat generated by the operation of a semiconductor element. Specifically, in Patent Document 1, in a semiconductor device including a semiconductor element, a temperature detection diode, and an electrostatic absorption diode, the temperature detection diode is connected in tandem with respect to a reference potential, and a reference voltage is set. For this reason, there has been proposed a structure in which an electrostatic absorption diode is connected in parallel to a temperature detection diode so as to be reversely connected. In such a semiconductor device, the temperature detection diode detects the temperature of the semiconductor device, and the electrostatic absorption diode absorbs static electricity (electromagnetic wave noise) generated in the temperature detection diode, thereby improving electrostatic resistance. ing.

また、特許文献２では、半導体素子と、半導体素子の周辺端部に配置された端部温度検出素子と、半導体素子の中央部に配置された中央部温度検出素子とを備えた半導体装置が提案されている。このような半導体装置では、基準電位に対して各温度検出素子をそれぞれ独立に設ける場合、基準電位に対して各温度検出素子を直列に接続する場合、または基準電位に対して順接となるように両者を並列接続する場合が提案されている。このような半導体装置では、温度検出素子の順方向電圧Ｖｆもしくは各温度検出素子の順方向電圧Ｖｆの差分を算出することで、半導体装置の複数箇所の温度を検出することができるようになっている。
特開２００２−９２８４号公報 特開２００５−２５９７５３号公報 Patent Document 2 proposes a semiconductor device including a semiconductor element, an end temperature detecting element arranged at the peripheral end of the semiconductor element, and a central temperature detecting element arranged at the central part of the semiconductor element. Has been. In such a semiconductor device, when each temperature detection element is provided independently with respect to the reference potential, when each temperature detection element is connected in series with respect to the reference potential, or is in direct contact with the reference potential. The case where both are connected in parallel has been proposed. In such a semiconductor device, by calculating the difference between the forward voltage Vf of the temperature detection element or the forward voltage Vf of each temperature detection element, it becomes possible to detect the temperature at a plurality of locations in the semiconductor device. Yes.
JP 2002-9284 A JP 2005-259753 A

しかしながら、特許文献１では、温度検出用ダイオードに静電気吸収用ダイオードを並列接続して静電耐量を確保しているが、温度を検出できるのは一方のみであるので、半導体装置のうち１カ所しか温度を検出することができないという問題がある。そこで、温度検出用ダイオードに静電気吸収用ダイオードを逆接に並列接続したものを多数半導体装置に設けることが考えられるが、温度検出用ダイオードのためのスペースやパッドの数が増えてしまい、チップサイズが大きくなってしまう。   However, in Patent Document 1, an electrostatic absorption diode is connected in parallel to a temperature detection diode to ensure electrostatic resistance, but only one of the semiconductor devices can detect temperature because it can detect the temperature. There is a problem that the temperature cannot be detected. Therefore, it is conceivable to provide a large number of semiconductor devices in which electrostatic discharge diodes are connected in parallel in reverse connection to temperature detection diodes. It gets bigger.

また、特許文献２では、半導体装置に複数の温度検出素子が備えられており、複数箇所の温度を検出することができるが、電磁波ノイズを除去する素子が接続されていない。このため、耐電磁波ノイズ性は十分ではなく、温度検出に影響を及ぼす可能性がある。   In Patent Document 2, a semiconductor device is provided with a plurality of temperature detection elements and can detect temperatures at a plurality of locations, but an element for removing electromagnetic noise is not connected. For this reason, electromagnetic wave noise resistance is not sufficient and may affect temperature detection.

さらに、複数の温度検出素子を用いているため、各温度検出素子を独立させて設ける場合や直列接続する場合では各素子のアノード、カソードの各パッドが複数必要となり、チップサイズが大きくなってしまうという問題がある。また、各素子が並列に接続された場合、各素子の順方向電圧Ｖｆが合成された値が出力されるため、精度良く複数箇所の温度を検出することが困難になってしまう。   In addition, since a plurality of temperature detection elements are used, when each temperature detection element is provided independently or connected in series, a plurality of pads for each element are required, which increases the chip size. There is a problem. Further, when the elements are connected in parallel, a value obtained by synthesizing the forward voltage Vf of each element is output, which makes it difficult to accurately detect temperatures at a plurality of locations.

本発明は、上記点に鑑み、電磁波ノイズに対する耐量を確保し、かつ、複数箇所の温度を測定することができる感温ダイオードを備えた半導体装置を提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide a semiconductor device including a temperature-sensitive diode that can withstand an electromagnetic noise and can measure temperatures at a plurality of locations.

上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴では、第１感温ダイオード（２１）のアノードと第２感温ダイオード（２２）のカソードとを第１パッド（３１）に接続し、第１感温ダイオードのカソードと第２感温ダイオードのアノードとを第２パッド（３２）に接続することで各感温ダイオードを並列接続する。そして、第１パッドと第２パッドとに電圧を印加し、第１感温ダイオードを順方向にバイアスすると共に、第２感温ダイオードを逆方向にバイアスした場合、第１感温ダイオードを温度に応じた電圧を出力するように機能させ、第２感温ダイオードを第１感温ダイオードに発生するノイズを除去するように機能させるようになっており、第２感温ダイオードを順方向にバイアスし、第１感温ダイオードを逆方向にバイアスした場合、第２感温ダイオードを温度に応じた電圧を出力するように機能させ、第１感温ダイオードを第２感温ダイオードに発生するノイズを除去するように機能させることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the anode of the first temperature sensing diode (21) and the cathode of the second temperature sensing diode (22) are connected to the first pad (31), The temperature sensing diodes are connected in parallel by connecting the cathode of one temperature sensing diode and the anode of the second temperature sensing diode to the second pad (32). When a voltage is applied to the first pad and the second pad to bias the first temperature sensing diode in the forward direction and the second temperature sensing diode is biased in the reverse direction, the first temperature sensing diode is brought to the temperature. The second temperature sensing diode is made to function so as to output a corresponding voltage, and the second temperature sensing diode is made to function to remove noise generated in the first temperature sensing diode, and the second temperature sensing diode is biased in the forward direction. When the first temperature sensing diode is biased in the reverse direction, the second temperature sensing diode is made to function so as to output a voltage corresponding to the temperature, and noise generated in the first temperature sensing diode is eliminated. It is made to function like this.

これにより、各感温ダイオードによって複数の場所の温度を測定することができる。この場合、各感温ダイオードのうち一方で温度測定を行う場合、他方をノイズ除去用として機能させるため、ノイズに対する耐量を確保しつつ、温度測定を行うことができる。そして、個々の感温ダイオードで温度測定を行うため、精度良く測定を行うことができる。   Thereby, the temperature of several places can be measured with each temperature-sensitive diode. In this case, when temperature measurement is performed on one of the temperature-sensitive diodes, the other is functioned for noise removal, and therefore temperature measurement can be performed while ensuring a tolerance to noise. And since temperature is measured with each temperature-sensitive diode, measurement can be performed with high accuracy.

また、各感温ダイオードを並列接続しているため、各パッドの数は各感温ダイオードのアノードおよびカソードに対応した２つのみで足り、半導体装置内に占有するパッドの面積を小さくすることができ、ひいてはパッドの数の増加によるチップサイズの拡大を低減できる。   Further, since each temperature sensitive diode is connected in parallel, only two pads corresponding to the anode and cathode of each temperature sensitive diode are required, and the area of the pad occupied in the semiconductor device can be reduced. As a result, an increase in chip size due to an increase in the number of pads can be reduced.

このような場合、各感温ダイオードのうち、第１感温ダイオードをセルエリアの中央部に配置し、第２感温ダイオードをセルエリアの外縁部に配置することができる。   In such a case, among the temperature sensitive diodes, the first temperature sensitive diode can be arranged at the center of the cell area, and the second temperature sensitive diode can be arranged at the outer edge of the cell area.

また、各感温ダイオードのうち、第１感温ダイオードをセルエリア内に配置し、第２感温ダイオードをセルエリア外に配置することもできる。   In addition, among the temperature sensitive diodes, the first temperature sensitive diode can be arranged in the cell area, and the second temperature sensitive diode can be arranged outside the cell area.

さらに、セルエリア（１０）に第１の半導体素子のエリア（１１）と第２の半導体素子のエリア（１２）とを設け、各エリアにそれぞれ異なる半導体素子を形成した場合、第１感温ダイオードを第１の半導体素子のエリアに配置し、第２感温ダイオードを第１の半導体素子のエリアと第２の半導体素子のエリアとの境界（１３）上に配置することができる。   Further, when the first semiconductor element area (11) and the second semiconductor element area (12) are provided in the cell area (10), and different semiconductor elements are formed in each area, the first temperature sensing diode Can be arranged in the area of the first semiconductor element, and the second temperature sensitive diode can be arranged on the boundary (13) between the area of the first semiconductor element and the area of the second semiconductor element.

これにより、半導体装置においてもっとも温度が高くなると予想される場所の温度を測定することができる。これに伴い、各半導体素子が動作することによって生じる熱で各半導体素子が熱破壊されないように、各半導体素子を高精度に電流制御できるようにすることができる。   Thereby, the temperature of the place where the temperature is expected to be highest in the semiconductor device can be measured. Accordingly, each semiconductor element can be controlled with high accuracy so that the semiconductor element is not thermally destroyed by heat generated by the operation of each semiconductor element.

また、第１感温ダイオードのアノードに第３感温ダイオード（２３）のアノードを接続して第１並列回路を構成し、第２感温ダイオードのカソードに第４感温ダイオード（２４）のカソードを接続して第２並列回路を構成することができる。この場合、第１パッドと第２パッドとに電圧を印加し、第１並列回路を構成する第１感温ダイオードおよび第３感温ダイオードを順方向にバイアスし、第２並列回路を構成する第２感温ダイオードおよび第４感温ダイオードを逆方向にバイアスした場合、第１並列回路を第１感温ダイオードによって検出された温度に応じた電圧と第３感温ダイオードによって検出された温度に応じた電圧との平均を出力するように機能させ、第２並列回路を第１並列回路に発生するノイズを除去するように機能させることができる。そして、第２並列回路を構成する第２感温ダイオードおよび第４感温ダイオードを順方向にバイアスし、第１並列回路を構成する第１感温ダイオードおよび第３感温ダイオードを逆方向にバイアスした場合、第２並列回路を第２感温ダイオードによって検出された温度に応じた電圧と第４感温ダイオードによって検出された温度に応じた電圧との平均を出力するように機能させ、第１並列回路を第２並列回路に発生するノイズを除去するように機能させることができる。   A first parallel circuit is configured by connecting the anode of the third temperature sensing diode (23) to the anode of the first temperature sensing diode, and the cathode of the fourth temperature sensing diode (24) is connected to the cathode of the second temperature sensing diode. Can be connected to form a second parallel circuit. In this case, a voltage is applied to the first pad and the second pad, the first temperature sensing diode and the third temperature sensing diode constituting the first parallel circuit are biased in the forward direction, and the second parallel circuit is constructed. When the second and fourth temperature sensing diodes are biased in the reverse direction, the first parallel circuit is responsive to the voltage according to the temperature detected by the first temperature sensing diode and the temperature detected by the third temperature sensing diode. The second parallel circuit can be made to function so as to remove the noise generated in the first parallel circuit. Then, the second and fourth temperature sensing diodes constituting the second parallel circuit are biased in the forward direction, and the first and third temperature sensing diodes constituting the first parallel circuit are biased in the reverse direction. In this case, the second parallel circuit is caused to function so as to output an average of a voltage corresponding to the temperature detected by the second temperature sensing diode and a voltage corresponding to the temperature detected by the fourth temperature sensing diode. The parallel circuit can be made to function so as to remove noise generated in the second parallel circuit.

これにより、第１感温ダイオードおよび第３感温ダイオードが配置された一定エリアの平均温度を測定することができる。同様に、第２感温ダイオードおよび第４感温ダイオードが配置された一定エリアの平均温度を測定することができる。このような場合であっても、一方の並列回路で温度測定を行っているときには、他方の並列回路でノイズ除去を行うようにすることができる。   Thereby, the average temperature of the fixed area where the 1st temperature sensing diode and the 3rd temperature sensing diode are arrange | positioned can be measured. Similarly, the average temperature of a certain area where the second temperature sensing diode and the fourth temperature sensing diode are arranged can be measured. Even in such a case, when temperature measurement is performed in one parallel circuit, noise removal can be performed in the other parallel circuit.

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。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

（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。本実施形態では、半導体素子を備えた半導体チップに感温ダイオードを設けたものについて説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a semiconductor chip provided with a semiconductor element provided with a temperature sensitive diode will be described.

図１は、本実施形態に係る半導体チップの平面図である。この図に示されるように、半導体チップ１は、セルエリア１０と、第１感温ダイオード２１と、第２感温ダイオード２２と、第１パッド３１と、第２パッド３２とを備えて構成されている。   FIG. 1 is a plan view of the semiconductor chip according to the present embodiment. As shown in this figure, the semiconductor chip 1 includes a cell area 10, a first temperature sensing diode 21, a second temperature sensing diode 22, a first pad 31, and a second pad 32. ing.

半導体チップ１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１のうちセルエリア１０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、ＦＷＤ等のダイオード、そしてＩＣなどの発熱する半導体素子が採用される。   The semiconductor chip 1 is formed by, for example, a plurality of semiconductor elements formed on a silicon substrate, and the silicon substrate is diced and divided into individual chips. In the present embodiment, a semiconductor element is built in the cell area 10 of the semiconductor chip 1. As semiconductor elements, transistors such as IGBTs, diodes such as FWD, and semiconductor elements that generate heat such as ICs are employed.

第１、第２感温ダイオード２１、２２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、半導体素子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。このような各感温ダイオード２１、２２は、半導体基板上に形成された絶縁膜上に多結晶ＳｉがＮ型層、Ｐ型層としてそれぞれ形成されることで構成されている。各感温ダイオード２１、２２として、同様の電気特性、高周波インピーダンスを有するものが望ましい。   The first and second temperature sensitive diodes 21 and 22 output a voltage corresponding to the temperature, that is, the value of the forward voltage Vf changes, and corresponds to the heat generated by the operation of the semiconductor element. The forward voltage Vf is output. Each of such temperature sensitive diodes 21 and 22 is configured by forming polycrystalline Si as an N-type layer and a P-type layer on an insulating film formed on a semiconductor substrate. Each of the temperature-sensitive diodes 21 and 22 preferably has the same electrical characteristics and high-frequency impedance.

半導体素子が作動することによって発生する熱がセルエリア１０の中央部に集中し、当該中央部がもっとも高くなることが知られていることから、これら各感温ダイオード２１、２２のうち第１感温ダイオード２１はセルエリア１０の中央部に位置するように配置される。また、第２感温ダイオード２２はセルエリア１０の外縁部に配置される。このようにセルエリア１０の各場所に各感温ダイオード２１、２２をそれぞれ配置することで、半導体チップ１内の温度分布を把握することが可能となる。   It is known that the heat generated by the operation of the semiconductor element is concentrated in the central portion of the cell area 10 and the central portion is the highest. The warm diode 21 is arranged so as to be located at the center of the cell area 10. Further, the second temperature sensitive diode 22 is disposed at the outer edge of the cell area 10. As described above, by arranging the temperature sensitive diodes 21 and 22 at the respective locations in the cell area 10, it is possible to grasp the temperature distribution in the semiconductor chip 1.

第１、第２パッド３１、３２は、各感温ダイオード２１、２２にそれぞれ接続されたボンディングパッドである。これら各パッド３１、３２は、例えばＡｌにより形成されている。そして、各パッド３１、３２間の電圧値が外部回路によって検出され、半導体チップ１の温度が検出されるようになっている。   The first and second pads 31 and 32 are bonding pads respectively connected to the temperature sensitive diodes 21 and 22. These pads 31 and 32 are made of, for example, Al. The voltage value between the pads 31 and 32 is detected by an external circuit, and the temperature of the semiconductor chip 1 is detected.

図２は、図１に示される各感温ダイオード２１、２２の接続形態を示した回路図である。この図に示されるように、第１感温ダイオード２１は第１パッド３１に対して順方向に接続され、第２感温ダイオード２２は第１パッド３１に対して逆方向に接続されており、各感温ダイオード２１、２２は並列に接続されている。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a connection form of each of the temperature sensitive diodes 21 and 22 shown in FIG. As shown in this figure, the first temperature sensing diode 21 is connected to the first pad 31 in the forward direction, and the second temperature sensing diode 22 is connected to the first pad 31 in the opposite direction. The temperature sensitive diodes 21 and 22 are connected in parallel.

すなわち、第１感温ダイオード２１のアノードが第１パッド３１および第２感温ダイオード２２のカソードに接続され、第１感温ダイオード２１のカソードが第２パッド３２および第２感温ダイオード２２のアノードに接続されている。   That is, the anode of the first temperature sensing diode 21 is connected to the first pad 31 and the cathode of the second temperature sensing diode 22, and the cathode of the first temperature sensing diode 21 is the anode of the second pad 32 and the second temperature sensing diode 22. It is connected to the.

以上が、本実施形態に係る半導体チップ１の全体構成である。当該半導体チップ１は、樹脂でモールド実装される場合や、回路基板に実装されるなどして用いられる。   The above is the overall configuration of the semiconductor chip 1 according to the present embodiment. The semiconductor chip 1 is used when molded with resin or mounted on a circuit board.

次に、上記各感温ダイオード２１、２２にて半導体チップ１の温度を検出する作動について説明する。本実施形態では、各パッド３１、３２のいずれかに正の電圧を印加することによって、各感温ダイオード２１、２２の順方向電圧Ｖｆをモニタすることにより、セルエリア１０の温度を測定する。   Next, the operation for detecting the temperature of the semiconductor chip 1 by the temperature sensitive diodes 21 and 22 will be described. In the present embodiment, the temperature of the cell area 10 is measured by monitoring the forward voltage Vf of each of the temperature sensitive diodes 21 and 22 by applying a positive voltage to either of the pads 31 and 32.

上述のように、各感温ダイオード２１、２２を順方向にバイアスした場合、温度に応じた順方向電圧Ｖｆが出力される。そこで、まず、半導体チップ１の外部の回路から第１パッド３１に正の電位を与えた場合、第１感温ダイオード２１を順方向にバイアスすることになる。したがって、各パッド３１、３２間の電位を測定することで、第１感温ダイオード２１の順方向電圧Ｖｆを得る。すなわち、当該順方向電圧Ｖｆの変動をモニタすることで、半導体チップ１におけるセルエリア１０の中央部の温度変化を測定することができる。   As described above, when the temperature sensitive diodes 21 and 22 are biased in the forward direction, the forward voltage Vf corresponding to the temperature is output. Therefore, first, when a positive potential is applied to the first pad 31 from a circuit outside the semiconductor chip 1, the first temperature sensing diode 21 is biased in the forward direction. Therefore, the forward voltage Vf of the first temperature-sensitive diode 21 is obtained by measuring the potential between the pads 31 and 32. That is, by monitoring the fluctuation of the forward voltage Vf, it is possible to measure the temperature change at the center of the cell area 10 in the semiconductor chip 1.

この場合、第２感温ダイオード２２を逆方向にバイアスすることになり、第１感温ダイオード２１に生じる起電力を打ち消す起電力を発生させることになるため、外来の電磁波ノイズにより第１感温ダイオード２１に発生する起電力をキャンセルするように第２感温ダイオード２２を作用させることができる。したがって、各感温ダイオード２１、２２が同様の電気特性、高周波インピーダンスを有することが好ましい。このような第２感温ダイオード２２の作用によって、第１感温ダイオード２１の電磁波ノイズに対する耐量を確保することができる。   In this case, the second temperature sensing diode 22 is biased in the reverse direction, and an electromotive force that cancels the electromotive force generated in the first temperature sensing diode 21 is generated. Therefore, the first temperature sensing is caused by external electromagnetic noise. The second temperature sensitive diode 22 can be operated so as to cancel the electromotive force generated in the diode 21. Therefore, it is preferable that each of the temperature sensitive diodes 21 and 22 has the same electrical characteristics and high frequency impedance. Due to the action of the second temperature sensing diode 22 as described above, the first temperature sensing diode 21 can withstand the electromagnetic wave noise.

また、半導体チップ１の外部の回路から第２パッド３２に正の電位を与えた場合、第２感温ダイオード２２を順方向にバイアスすることになる。したがって、半導体チップ１におけるセルエリア１０の外縁部の温度変化に応じた第２感温ダイオード２２の順方向電圧Ｖｆを得ることができる。この場合、第１感温ダイオード２１が電磁波ノイズを除去するように作用することで、第２感温ダイオード２２の電磁波ノイズに対する耐量を確保することができる。   Further, when a positive potential is applied to the second pad 32 from a circuit outside the semiconductor chip 1, the second temperature sensitive diode 22 is biased in the forward direction. Therefore, it is possible to obtain the forward voltage Vf of the second temperature sensitive diode 22 according to the temperature change of the outer edge portion of the cell area 10 in the semiconductor chip 1. In this case, the first temperature sensing diode 21 acts so as to remove the electromagnetic noise, so that the second temperature sensing diode 22 can withstand the electromagnetic noise.

このように、半導体チップ１の温度を測定したい場合、セルエリア１０のうち温度を測定したい場所に対応した感温ダイオード２１、２２を順方向にバイアスするように外部回路から各パッド３１、３２に電圧を印加すれば良い。すなわち、第１パッド３１に正の電圧を印加することでセルエリア１０の中央部の温度を測定することができ、第２パッド３２に正の電圧を印加することでセルエリア１０の外縁部の温度を測定することができる。   As described above, when the temperature of the semiconductor chip 1 is to be measured, an external circuit applies each of the pads 31 and 32 to the temperature sensitive diodes 21 and 22 corresponding to the locations in the cell area 10 where the temperature is to be measured. A voltage may be applied. That is, the temperature of the central portion of the cell area 10 can be measured by applying a positive voltage to the first pad 31, and the outer edge of the cell area 10 can be measured by applying a positive voltage to the second pad 32. The temperature can be measured.

以上説明したように、本実施形態では、各パッド３１、３２間に第１感温ダイオード２１および第２感温ダイオード２２を並列接続すると共に、第１感温ダイオード２１に対して第２感温ダイオード２２が逆方向となるように並列接続し、温度を測定したい感温ダイオード２１、２２に正の電圧を印加して順方向電圧Ｖｆをモニタすることで温度を検出することが特徴となっている。   As described above, in this embodiment, the first temperature sensing diode 21 and the second temperature sensing diode 22 are connected in parallel between the pads 31 and 32, and the second temperature sensing is performed with respect to the first temperature sensing diode 21. The diode 22 is connected in parallel so as to be in the reverse direction, a positive voltage is applied to the temperature-sensitive diodes 21 and 22 whose temperature is to be measured, and the forward voltage Vf is monitored to detect the temperature. Yes.

これにより、各感温ダイオード２１、２２のうち一方を温度測定用として機能させることができ、他方を電磁波ノイズ除去用として機能させることができる。すなわち、各感温ダイオード２１、２２のアノードおよびカソードへ印加する電圧を正負反転することで、耐電磁波ノイズ性を維持したまま、セルエリア１０の複数箇所の温度を測定することができる。この場合、個々の感温ダイオード２１、２２で温度測定を行っているため、精度良く温度測定を行うことができる。   Accordingly, one of the temperature sensitive diodes 21 and 22 can function for temperature measurement, and the other can function for electromagnetic wave noise removal. That is, by reversing the voltage applied to the anode and cathode of each of the temperature sensitive diodes 21 and 22, the temperature at a plurality of locations in the cell area 10 can be measured while maintaining the electromagnetic noise resistance. In this case, since temperature measurement is performed by the individual temperature sensitive diodes 21 and 22, temperature measurement can be performed with high accuracy.

また、２つの感温ダイオード２１、２２を並列接続する回路形態となっているため、各パッド３１、３２の数はアノードおよびカソードに対応した２つのみで足り、半導体チップ１内に占有するパッドの面積を小さくすることができる。   Further, since the two temperature sensitive diodes 21 and 22 are connected in parallel, only two pads 31 and 32 corresponding to the anode and the cathode are required, and the pads occupied in the semiconductor chip 1 are sufficient. Can be reduced.

（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、半導体チップ１のセルエリア１０にＦＷＤ内蔵ＩＧＢＴが形成されたものにおいて、各感温ダイオード２１、２２で温度を測定することが特徴となっている。 (Second Embodiment)
In the present embodiment, only different parts from the first embodiment will be described. This embodiment is characterized in that the temperature is measured by each of the temperature sensitive diodes 21 and 22 in the case where the FWD built-in IGBT is formed in the cell area 10 of the semiconductor chip 1.

図３は、本実施形態に係る半導体チップ１の平面図である。この図に示されるように、セルエリア１０にＩＧＢＴエリア１１とＦＷＤエリア１２とが周期的に形成されている。ＩＧＢＴ、ＦＷＤの各素子の動作モードにより発熱箇所が異なるため、セルエリア１０のうち各素子の動作モードにより発熱する箇所に各感温ダイオード２１、２２を配置する。   FIG. 3 is a plan view of the semiconductor chip 1 according to the present embodiment. As shown in this figure, IGBT areas 11 and FWD areas 12 are periodically formed in the cell area 10. Since the heat generation location differs depending on the operation mode of each element of IGBT and FWD, each of the temperature sensitive diodes 21 and 22 is arranged in the cell area 10 where heat is generated depending on the operation mode of each device.

具体的には、第１感温ダイオード２１をセルエリア１０の中央部に配置すると共に、ＩＧＢＴエリア１１に囲まれた位置に配置する。また、第２感温ダイオード２２をＩＧＢＴエリア１１とＦＷＤエリア１２との境界１３上に配置する。そして、ＩＧＢＴ素子が動作している場合は第１感温ダイオード２１で温度を測定し、ＦＷＤが動作している場合は第２感温ダイオード２２で温度を測定する。   Specifically, the first temperature sensing diode 21 is disposed at the center of the cell area 10 and at a position surrounded by the IGBT area 11. The second temperature sensitive diode 22 is disposed on the boundary 13 between the IGBT area 11 and the FWD area 12. When the IGBT element is operating, the temperature is measured by the first temperature sensing diode 21, and when the FWD is operating, the temperature is measured by the second temperature sensing diode 22.

このようにセルエリア１０に各感温ダイオード２１、２２をそれぞれ配置することで、各素子の動作モードに応じた温度測定をすることができ、各素子が熱破壊されないように高精度に各素子に対して電流制御を行うようにすることができる。   In this way, by arranging the temperature sensitive diodes 21 and 22 in the cell area 10, it is possible to measure the temperature according to the operation mode of each element, and to accurately prevent each element from being thermally destroyed. The current control can be performed on.

なお、本実施形態におけるＩＧＢＴエリア１１は本発明の第１の半導体素子のエリアに相当し、ＦＷＤエリア１２は本発明の第２の半導体素子のエリアに相当する。   In the present embodiment, the IGBT area 11 corresponds to the area of the first semiconductor element of the present invention, and the FWD area 12 corresponds to the area of the second semiconductor element of the present invention.

（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。第１実施形態では、各感温ダイオード２１、２２をセルエリア１０の中央部および外縁部に配置させていたが、本実施形態では一方をセルエリア１０のエリア内に配置し、他方をセルエリア１０のエリア外に配置することが特徴となっている。 (Third embodiment)
In the present embodiment, only different parts from the first embodiment will be described. In the first embodiment, each of the temperature sensitive diodes 21 and 22 is arranged at the center and the outer edge of the cell area 10, but in this embodiment, one is arranged in the area of the cell area 10 and the other is arranged in the cell area. It is characterized by being placed outside the 10 areas.

図４は、本実施形態に係る半導体チップ１の平面図である。この図に示されるように、各感温ダイオード２１、２２のうち第１感温ダイオード２１がセルエリア１０の中央部に位置するように配置され、第２感温ダイオード２２がセルエリア１０の外部に配置される。このように各感温ダイオード２１、２２をそれぞれ配置することで、半導体チップ１内の温度分布を把握することが可能となる。   FIG. 4 is a plan view of the semiconductor chip 1 according to the present embodiment. As shown in this figure, the first temperature sensing diode 21 is arranged in the center of the cell area 10 among the temperature sensing diodes 21 and 22, and the second temperature sensing diode 22 is arranged outside the cell area 10. Placed in. By arranging the temperature sensitive diodes 21 and 22 in this way, it becomes possible to grasp the temperature distribution in the semiconductor chip 1.

以上説明したように、半導体チップ１内において、各感温ダイオード２１、２２の一方をセルエリア１０内、他方をセルエリア１０外に配置することもできる。   As described above, in the semiconductor chip 1, one of the temperature sensitive diodes 21 and 22 can be arranged in the cell area 10 and the other can be arranged outside the cell area 10.

（第４実施形態）
本実施形態では、上記各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１のうち複数箇所の平均温度を測定することが特徴となっている。 (Fourth embodiment)
In the present embodiment, only different portions from the above embodiments will be described. The present embodiment is characterized in that average temperatures at a plurality of locations in the semiconductor chip 1 are measured.

図５は、本実施形態に係る半導体チップ１に設けられる複数の感温ダイオードの接続形態を示した回路図である。この図に示されるように、第１感温ダイオード２１に対して第３感温ダイオード２３が並列接続され、第１並列回路が構成されている。この場合、第３感温ダイオード２３は第１感温ダイオード２１に対して逆方向、すなわち第３感温ダイオード２３のアノードが第１感温ダイオード２１のアノードに接続されている。   FIG. 5 is a circuit diagram showing a connection form of a plurality of temperature sensitive diodes provided in the semiconductor chip 1 according to the present embodiment. As shown in this figure, a third temperature sensing diode 23 is connected in parallel to the first temperature sensing diode 21 to constitute a first parallel circuit. In this case, the third temperature sensing diode 23 is in the reverse direction to the first temperature sensing diode 21, that is, the anode of the third temperature sensing diode 23 is connected to the anode of the first temperature sensing diode 21.

また、第２感温ダイオード２２に対して第４感温ダイオード２４が並列接続され、第２並列回路が構成されている。この場合、第４感温ダイオード２４は第２感温ダイオード２２に対して逆方向、すなわち第４感温ダイオード２４のカソードが第２感温ダイオード２２のカソードに接続されている。   In addition, a fourth temperature sensing diode 24 is connected in parallel to the second temperature sensing diode 22 to constitute a second parallel circuit. In this case, the fourth temperature sensing diode 24 is in the reverse direction to the second temperature sensing diode 22, that is, the cathode of the fourth temperature sensing diode 24 is connected to the cathode of the second temperature sensing diode 22.

また、第１、第３感温ダイオード２１、２３のアノード、第２、第４感温ダイオード２２、２４のカソードが第１パッド３１に接続され、第１、第３感温ダイオード２１、２３のカソード、第２、第４感温ダイオード２２、２４のアノードが第２パッド３２に接続された接続形態となっている。   The anodes of the first and third temperature sensing diodes 21 and 23 and the cathodes of the second and fourth temperature sensing diodes 22 and 24 are connected to the first pad 31, and the first and third temperature sensing diodes 21 and 23 are connected. The cathode and the anodes of the second and fourth temperature sensitive diodes 22 and 24 are connected to the second pad 32.

このような場合、第１、第３感温ダイオード２１、２３を順方向にバイアスすれば第１、第３感温ダイオード２１、２３の順方向電圧Ｖｆの平均が得られ、第２、第４感温ダイオード２２、２４を順方向にバイアスすれば第２、第４感温ダイオード２２、２４の順方向電圧Ｖｆの平均が得られる。   In such a case, if the first and third temperature sensing diodes 21 and 23 are biased in the forward direction, the average of the forward voltage Vf of the first and third temperature sensing diodes 21 and 23 is obtained, and the second and fourth If the temperature sensing diodes 22 and 24 are biased in the forward direction, the average of the forward voltage Vf of the second and fourth temperature sensing diodes 22 and 24 is obtained.

すなわち、半導体チップ１のセルエリア１０のうち一定エリアの平均温度を知りたい場合、上記各感温ダイオード２１〜２４をセルエリア１０の所望の位置に配置することで、各感温ダイオード２１〜２４のペアによる順方向電圧Ｖｆから一定エリアの平均温度を測定することができる。   That is, when it is desired to know the average temperature of a certain area in the cell area 10 of the semiconductor chip 1, the temperature sensitive diodes 21 to 24 are arranged at desired positions in the cell area 10. The average temperature in a certain area can be measured from the forward voltage Vf by the pair.

そして、第１、第３感温ダイオード２１、２３の第１並列回路が温度測定に用いられる場合、第２、第４感温ダイオード２２、２４の第２並列回路が電磁波ノイズを除去するように作用する。同様に、第２、第４感温ダイオード２２、２４の第２並列回路が温度測定に用いられる場合、第１、第３感温ダイオード２１、２３の第１並列回路が電磁波ノイズを除去するように作用する。   When the first parallel circuit of the first and third temperature sensing diodes 21 and 23 is used for temperature measurement, the second parallel circuit of the second and fourth temperature sensing diodes 22 and 24 removes electromagnetic noise. Works. Similarly, when the second parallel circuit of the second and fourth temperature-sensitive diodes 22 and 24 is used for temperature measurement, the first parallel circuit of the first and third temperature-sensitive diodes 21 and 23 removes electromagnetic noise. Act on.

このように、複数の感温ダイオード２１〜２４を並列接続することで、例えば２系統の温度測定を行うことができ、一定エリアの平均温度を測定することができる。この場合であっても、用いるパッドは第１、第２パッド３１、３２の２つのみで足り、半導体チップ１を占有するパッドの面積を増やさないようにすることができる。   In this way, by connecting the plurality of temperature sensitive diodes 21 to 24 in parallel, for example, two systems of temperature measurement can be performed, and the average temperature of a certain area can be measured. Even in this case, only two pads, the first and second pads 31 and 32, are used, and the area of the pad that occupies the semiconductor chip 1 can be prevented from increasing.

（他の実施形態）
上記各実施形態では、各感温ダイオード２１〜２４は１つのＰＮ接合によって構成されたものであるが、必要とする感度に応じて感温ダイオードを構成するＰＮ接合の個数を変更し、１つの感温ダイオードを複数のＰＮ接合で多段構成することもできる。この場合、例えば第１感温ダイオード２１と第２感温ダイオード２２とのペアのような対となる感温ダイオードがそれぞれ同じ電気特性、高周波インピーダンスとなるように、同じ段数のＰＮ接合で各感温ダイオードを構成することが好ましい。 (Other embodiments)
In each of the above embodiments, each of the temperature sensitive diodes 21 to 24 is configured by one PN junction. However, the number of PN junctions constituting the temperature sensitive diode is changed according to the required sensitivity. The temperature sensitive diode can also be configured in multiple stages with a plurality of PN junctions. In this case, for example, each pair of temperature sensing diodes such as a pair of the first temperature sensing diode 21 and the second temperature sensing diode 22 has the same electrical characteristics and high-frequency impedance, and each sensor has the same number of stages. It is preferable to constitute a warm diode.

上記第４実施形態では、第１、第３感温ダイオード２１、２３がペアとなって第１並列回路を構成し、第２、第４感温ダイオード２２、２４がペアとなって第２並列回路を構成したものが示されているが、これら並列回路の数は上記第４実施形態に限定されるものではなく、測定したい複数のエリアに応じて増やしても構わない。   In the fourth embodiment, the first and third temperature sensing diodes 21 and 23 are paired to form a first parallel circuit, and the second and fourth temperature sensing diodes 22 and 24 are paired to form the second parallel circuit. Although a circuit is shown, the number of these parallel circuits is not limited to the fourth embodiment, and may be increased according to a plurality of areas to be measured.

本発明の第１実施形態に係る半導体チップの平面図である。1 is a plan view of a semiconductor chip according to a first embodiment of the present invention. 図１に示される各感温ダイオードの接続形態を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the connection form of each temperature sensing diode shown by FIG. 本発明の第２実施形態に係る半導体チップの平面図である。It is a top view of the semiconductor chip concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第３実施形態に係る半導体チップの平面図である。It is a top view of the semiconductor chip concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第４実施形態に係る半導体チップに設けられる複数の感温ダイオードの接続形態を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the connection form of the several temperature sensitive diode provided in the semiconductor chip which concerns on 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…半導体チップ、１０…セルエリア、１１…ＩＧＢＴエリア、１２…ＦＷＤエリア、１３…境界、２１〜２４…第１〜第４感温ダイオード、３１…第１パッド、３２…第２パッド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor chip, 10 ... Cell area, 11 ... IGBT area, 12 ... FWD area, 13 ... Boundary, 21-24 ... 1st-4th temperature sensitive diode, 31 ... 1st pad, 32 ... 2nd pad.

Claims (5)

セルエリア（１０）に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第１感温ダイオード（２１）と第２感温ダイオード（２２）とが備えられた半導体装置であって、
前記第１感温ダイオードのアノードと前記第２感温ダイオードのカソードとが第１パッド（３１）に接続され、前記第１感温ダイオードのカソードと前記第２感温ダイオードのアノードとが第２パッド（３２）に接続されることで前記各感温ダイオードが並列接続されており、
前記第１パッドと前記第２パッドとに電圧が印加されることで前記第１感温ダイオードが順方向にバイアスされ、前記第２感温ダイオードが逆方向にバイアスされると、前記第１感温ダイオードは前記温度に応じた電圧を出力するように機能し、前記第２感温ダイオードは前記第１感温ダイオードに発生するノイズを除去するように機能するようになっており、
前記第２感温ダイオードが順方向にバイアスされ、前記第１感温ダイオードが逆方向にバイアスされると、前記第２感温ダイオードは前記温度に応じた電圧を出力するように機能し、前記第１感温ダイオードは前記第２感温ダイオードに発生するノイズを除去するように機能するようになっていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element is formed in the cell area (10), and a first temperature sensing diode (21) and a second temperature sensing diode (22) that output a voltage corresponding to the temperature of heat generated by the operation of the semiconductor element. And a semiconductor device comprising:
The anode of the first temperature sensing diode and the cathode of the second temperature sensing diode are connected to a first pad (31), and the cathode of the first temperature sensing diode and the anode of the second temperature sensing diode are second. Each of the temperature sensitive diodes is connected in parallel by being connected to the pad (32),
When the voltage is applied to the first pad and the second pad, the first temperature sensing diode is biased in the forward direction, and when the second temperature sensing diode is biased in the reverse direction, the first sensitivity. The temperature diode functions to output a voltage corresponding to the temperature, and the second temperature sensing diode functions to remove noise generated in the first temperature sensing diode,
When the second temperature sensing diode is biased in the forward direction and the first temperature sensing diode is biased in the reverse direction, the second temperature sensing diode functions to output a voltage corresponding to the temperature; The semiconductor device according to claim 1, wherein the first temperature sensing diode functions to remove noise generated in the second temperature sensing diode. 前記各感温ダイオードのうち、前記第１感温ダイオードは、前記セルエリアの中央部に配置され、前記第２感温ダイオードは、前記セルエリアの外縁部に配置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。 Among the temperature sensitive diodes, the first temperature sensitive diode is disposed at a central portion of the cell area, and the second temperature sensitive diode is disposed at an outer edge portion of the cell area. The semiconductor device according to claim 1. 前記各感温ダイオードのうち、前記第１感温ダイオードは、前記セルエリア内に配置され、前記第２感温ダイオードは前記セルエリア外に配置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。 The first temperature sensing diode among the temperature sensing diodes is disposed in the cell area, and the second temperature sensing diode is disposed outside the cell area. Semiconductor device. 前記セルエリアには、第１の半導体素子のエリア（１１）と、当該第１の半導体素子とは異なる第２の半導体素子のエリア（１２）とが設けられ、前記各エリアにそれぞれ半導体素子が形成されており、
前記第１感温ダイオードは、前記第１の半導体素子のエリアに配置され、前記第２感温ダイオードは前記第１の半導体素子のエリアと前記第２の半導体素子のエリアとの境界（１３）上に配置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。 The cell area is provided with an area (11) of a first semiconductor element and an area (12) of a second semiconductor element different from the first semiconductor element, and a semiconductor element is provided in each area. Formed,
The first temperature sensitive diode is disposed in an area of the first semiconductor element, and the second temperature sensitive diode is a boundary (13) between the area of the first semiconductor element and the area of the second semiconductor element. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is disposed above. 前記第１感温ダイオードのアノードに第３感温ダイオード（２３）のアノードが接続されて第１並列回路が構成され、前記第２感温ダイオードのカソードに第４感温ダイオード（２４）のカソードが接続されて第２並列回路が構成されており、
前記第１パッドと前記第２パッドとに電圧が印加されることで、前記第１並列回路を構成する前記第１感温ダイオードおよび前記第３感温ダイオードが順方向にバイアスされ、前記第２並列回路を構成する前記第２感温ダイオードおよび前記第４感温ダイオードが逆方向にバイアスされると、前記第１並列回路は前記第１感温ダイオードによって検出された温度に応じた電圧と前記第３感温ダイオードによって検出された温度に応じた電圧との平均を出力するように機能し、前記第２並列回路を構成する前記第２感温ダイオードおよび前記第４感温ダイオードは前記第１並列回路に発生するノイズを除去するように機能するようになっており、
前記第２並列回路を構成する前記第２感温ダイオードおよび前記第４感温ダイオードが順方向にバイアスされ、前記第１並列回路を構成する前記第１感温ダイオードおよび前記第３感温ダイオードが逆方向にバイアスされると、前記第２並列回路は前記第２感温ダイオードによって検出された温度に応じた電圧と前記第４感温ダイオードによって検出された温度に応じた電圧との平均を出力するように機能し、前記第１並列回路を構成する前記第１感温ダイオードおよび前記第３感温ダイオードは前記第２並列回路に発生するノイズを除去するように機能するようになっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置。 The anode of the third temperature sensing diode (23) is connected to the anode of the first temperature sensing diode to form a first parallel circuit, and the cathode of the fourth temperature sensing diode (24) is connected to the cathode of the second temperature sensing diode. Are connected to form a second parallel circuit,
When a voltage is applied to the first pad and the second pad, the first temperature sensing diode and the third temperature sensing diode constituting the first parallel circuit are forward-biased, and the second pad When the second temperature sensing diode and the fourth temperature sensing diode constituting the parallel circuit are biased in the reverse direction, the first parallel circuit has a voltage corresponding to the temperature detected by the first temperature sensing diode, and the The second and fourth temperature sensing diodes function to output an average with a voltage corresponding to the temperature detected by the third temperature sensing diode, and constitute the second parallel circuit. It works to remove the noise generated in the parallel circuit,
The second temperature sensing diode and the fourth temperature sensing diode constituting the second parallel circuit are forward-biased, and the first temperature sensing diode and the third temperature sensing diode constituting the first parallel circuit are When biased in the reverse direction, the second parallel circuit outputs an average of a voltage corresponding to the temperature detected by the second temperature sensing diode and a voltage corresponding to the temperature detected by the fourth temperature sensing diode. The first temperature sensing diode and the third temperature sensing diode constituting the first parallel circuit function so as to remove noise generated in the second parallel circuit. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
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