JP2019102473A - 半導体装置、及び半導体装置における電流調整方法 - Google Patents

半導体装置、及び半導体装置における電流調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】バーンイン試験時において、各々の回路に印加される電気的なストレスのばらつきを抑制しつつ、チップ温度を均一にすることが可能な半導体装置を提供することである。【解決手段】一実施の形態にかかる半導体装置は、自身に流れる電流量を調整可能な電流調整回路１２_１〜１２_７と、電流調整回路１２_１〜１２_７の調整量を記憶するフラッシュメモリ１４と、バーンインモードであることを示すバーンインモード信号が供給された際、調整量に応じて電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量を制御する制御回路１３と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は半導体装置、及び半導体装置における電流調整方法に関し、例えばバーンイン試験が実施される半導体装置、及び半導体装置における電流調整方法に関する。
近年、半導体装置は車載製品等の信頼性が必要な製品にも広く用いられており、半導体装置の更なる信頼性向上が重要な課題となってきている。一般的に半導体装置は、初期不良の製品を取り除くために、出荷前にバーンイン試験などのスクリーニング試験を行っている。バーンイン試験は、スクリーニング試験の一つであり、電圧加速試験と温度加速試験とを組み合わせた試験である。
特許文献１には、半導体装置のバーンイン試験に関する技術が開示されている。特許文献１に開示されているバーンイン試験では、半導体装置が備える回路ごとに適切な周波数を設定することで、回路ごとの発熱量を制御している。
特開２０１３−２９４３９号公報
特許文献１に開示されている技術では、半導体装置が備える回路ごとに設定周波数を調整することで回路ごとの発熱量を制御し、半導体装置の温度の均一化を図っている。
しかしながら、回路ごとに設定周波数を調整する方法は、熱ストレスを均一化する目的からすると間接的な方法であるため、動作周波数の高い回路に大きなストレスが印加されることになり、各々の回路に印加される電気的なストレスが回路間においてばらつくという問題がある。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態にかかる半導体装置は、自身に流れる電流量を調整可能な電流調整回路を備える。制御回路は、バーンインモードであることを示すバーンインモード信号が供給された際、記憶回路に記憶されている調整量に応じて、電流調整回路に流れる電流量を制御する。
前記一実施の形態によれば、バーンイン試験時において、各々の回路に印加される電気的なストレスのばらつきを抑制しつつ、チップ温度を均一にすることが可能な半導体装置、及び半導体装置における電流調整方法を提供することができる。
関連技術にかかる半導体装置を説明するための図である。 関連技術にかかる半導体装置の各々の電源領域におけるＢＩ電流とチップ温度Ｔｊとを示すグラフである。 実施の形態１にかかる半導体装置を説明するための図である。 実施の形態１にかかる半導体装置の各々の電源領域におけるＢＩ電流とチップ温度Ｔｊとを示すグラフである。 実施の形態１にかかる半導体装置の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる半導体装置の具体的な構成例を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる半導体装置における各々の電源領域とチップ温度Ｔｊとの関係の一例を示す表である。 実施の形態１にかかる半導体装置の各々の電源領域における電流調整量とチップ温度Ｔｊとの関係の一例を示す表である。 実施の形態２にかかる半導体装置の構成例を示すブロック図である。 実施の形態２にかかる半導体装置の具体的な構成例を示すブロック図である。 実施の形態２にかかる半導体装置における時間に対するチップ温度Ｔｊの推移を示すグラフである。 実施の形態３にかかる半導体装置における各チップの温度Ｔｊを示すグラフである。 実施の形態４にかかる半導体装置を説明するための図である。 実施の形態４にかかる半導体装置の各々の電源領域に電流を流すタイミングを示すタイミングチャートである。 実施の形態５にかかる半導体装置における各々の電源領域の電流値とチップ温度Ｔｊとの関係の一例を示す表である。 実施の形態５にかかる半導体装置の各々の電源領域における電流調整量とチップ温度Ｔｊとの関係の一例を示す表である。 実施の形態５にかかる半導体装置の他の構成例を説明するための図である。
＜関連技術の説明＞
まず、関連技術について説明する。図１は、関連技術にかかる半導体装置を説明するための図である。図１に示すように、関連技術にかかる半導体装置１０１はチップ状の半導体装置であり、複数の回路ブロック１１１_１〜１１１_７を備える。複数の回路ブロック１１１_１〜１１１_７の各々は、互いに異なる電源配線に接続された電源領域に区分けされた回路ブロックである。
図１に示す例では、回路ブロック１１１_１は電源領域ＶＤＤであり、回路ブロック１１１_２は電源領域ＶＣＣであり、回路ブロック１１１_３は電源領域ＶＣＣＳＹＳであり、回路ブロック１１１_４は電源領域ＰＶＣＣ１であり、回路ブロック１１１_５は電源領域ＰＶＣＣ２であり、回路ブロック１１１_６は電源領域ＡＶＣＣ０であり、回路ブロック１１１_７は電源領域ＡＶＣＣ１である。なお、以下では、回路ブロック１１１_１〜１１１_７を電源領域１１１_１〜１１１_７と記載する。
半導体装置１０１にバーンイン試験を実施する場合は、半導体装置１０１をバーンイン試験用のバーンインボード（不図示）にセットする。そして、半導体装置１０１の雰囲気温度Ｔａを所定の温度にすると共に、バーンイン試験用のプログラムを実行させて、半導体装置１０１の各々の電源領域１１１_１〜１１１_７に所定の電流を流す。これにより、半導体装置１０１に対して温度加速試験と電圧加速試験とが実施されて、半導体装置１０１の初期不良の有無を検証することができる。
このように、半導体装置１０１にバーンイン試験を実施する場合は、半導体装置１０１の各々の電源領域１１１_１〜１１１_７にバーンイン試験用のバーンイン電流（ＢＩ電流）を流す。しかしながら、半導体装置１０１の各々の電源領域１１１_１〜１１１_７に流れる電流量は各々異なるため、バーンイン試験時の雰囲気温度Ｔａが一定であったとしても、半導体装置１０１の各々の電源領域１１１_１〜１１１_７間でチップ温度Ｔｊにばらつきが生じる。
図２は、関連技術にかかる半導体装置１０１の各々の電源領域１１１_１〜１１１_７におけるＢＩ電流とチップ温度Ｔｊとを示すグラフである。図２では、一例として、図１の矢印１２０の方向におけるチップ内の領域のＢＩ電流とチップ温度Ｔｊを示している。
図２の左図に示すように、バーンイン試験時に各々の電源領域ＰＶＣＣ１（１１１_４）、電源領域ＶＤＤ（１１１_１）、電源領域ＶＣＣ（１１１_２）に流れるＢＩ電流量は異なる。図２に示す例では、電源領域ＶＤＤ（１１１_１）に流れるＢＩ電流量が最も多く、次に電源領域ＶＣＣ（１１１_２）に流れるＢＩ電流量が多く、電源領域ＰＶＣＣ１（１１１_４）に流れるＢＩ電流量は最も少ない。
各々の電源領域１１１_１、１１１_２、１１１_４のチップ温度は、各々の電源領域１１１_１、１１１_２、１１１_４に流れるＢＩ電流量が多いほど高くなる。このため、各々の電源領域１１１_１、１１１_２、１１１_４におけるチップ温度Ｔｊ（破線で示す）は、電源領域１１１_１において最も高く、次に電源領域１１１_２において高く、電源領域１１１_４において最も低くなっている。
このとき、各々の電源領域１１１_１、１１１_２、１１１_４内ではＢＩ電流量が一定であるため、同じ電源領域１１１_１、１１１_２、１１１_４内ではチップ温度Ｔｊが一定となっている。つまり、図２の左図に示すように、各々の電源領域１１１_１、１１１_２、１１１_４の境界では、ＢＩ電流量およびチップ温度Ｔｊが不連続に変化している。
しかしながら実際には、各々の電源領域１１１_１、１１１_２、１１１_４間において熱伝搬が発生するため、各々の電源領域１１１_１、１１１_２、１１１_４は他の電源領域の影響を受ける。このため、各々の電源領域１１１_１、１１１_２、１１１_４におけるチップ温度Ｔｊの分布は、図２の右図に示すように連続的な分布となる。すなわち、電源領域１１１_４および電源領域１１１_２のチップ温度Ｔｊは、これらの電源領域よりもチップ温度Ｔｊが高い電源領域１１１_１の影響を受けて上昇する。
このように、関連技術にかかる半導体装置１０１では、半導体装置１０１の各々の電源領域１１１_１〜１１１_７に流れる電流量が各々異なるため、バーンイン試験時の雰囲気温度Ｔａが一定であったとしても、半導体装置１０１の各々の電源領域１１１_１〜１１１_７間でチップ温度Ｔｊにばらつきが生じるという問題があった。
このような問題に対して、特許文献１に開示されている技術では、半導体装置が備える回路ごとに設定周波数を調整することで回路ごとの発熱量を制御し、半導体装置の温度の均一化を図っている。
しかしながら、回路ごとに設定周波数を調整する方法は、熱ストレスを均一化する目的からすると間接的な方法であるため、動作周波数の高い回路に大きなストレスが印加されることになり、各々の回路に印加される電気的なストレスが回路間においてばらつくという問題がある。
また、設定周波数を調整可能な周波数範囲は、その周波数で回路が動作可能な範囲に限られるため、設定周波数を調整しようとしても、周波数の限られた可変範囲内ではバーンイン試験時にチップ温度を均一にすることが困難になる可能性がある。
以下で説明する実施の形態では、バーンイン試験時において、各々の回路に印加される電気的なストレスのばらつきを抑制しつつ、チップ温度を均一にすることが可能な半導体装置、及び半導体装置における電流調整方法について説明している。
＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して実施の形態１について説明する。
図３は、実施の形態１にかかる半導体装置を説明するための図である。図３に示すように、本実施の形態にかかる半導体装置１はチップ状の半導体装置であり、複数の回路ブロック１１_１〜１１_７を備える。複数の回路ブロック１１_１〜１１_７の各々は、互いに異なる電源配線に接続された電源領域に区分けされた回路ブロックである。
図３に示す例では、回路ブロック１１_１は電源領域ＶＤＤであり、回路ブロック１１_２は電源領域ＶＣＣであり、回路ブロック１１_３は電源領域ＶＣＣＳＹＳであり、回路ブロック１１_４は電源領域ＰＶＣＣ１であり、回路ブロック１１_５は電源領域ＰＶＣＣ２であり、回路ブロック１１_６は電源領域ＡＶＣＣ０であり、回路ブロック１１_７は電源領域ＡＶＣＣ１である。なお、以下では、回路ブロック１１_１〜１１_７を電源領域１１_１〜１１_７と記載する。
また、本実施の形態にかかる半導体装置１は、各々の電源領域１１_１〜１１_７に電流調整回路１２_１〜１２_７をそれぞれ備える。各々の電流調整回路１２_１〜１２_７は、自身に流れる電流量を調整可能な回路であり、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量を調整する回路である。各々の電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量は、各々独立に調整することができる。
本実施の形態にかかる半導体装置１にバーンイン試験を実施する場合は、半導体装置１をバーンイン試験用のバーンインボード（不図示）にセットする。そして、半導体装置１の雰囲気温度Ｔａを所定の温度にすると共に、バーンイン試験用のプログラムを実行させて、半導体装置１の各々の電源領域１１_１〜１１_７に所定の電流を流す。これにより、半導体装置１に対して温度加速試験と電圧加速試験とが実施されて、半導体装置１の初期不良の有無を検証することができる。
このように、半導体装置１にバーンイン試験を実施する場合は、半導体装置１の各々の電源領域１１_１〜１１_７にバーンイン試験用のバーンイン電流（ＢＩ電流）を流す。しかしながら、半導体装置１の各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量は各々異なるため、バーンイン試験時の雰囲気温度Ｔａが一定であったとしても、半導体装置１の各々の電源領域１１_１〜１１_７間でチップ温度Ｔｊにばらつきが生じる場合があった。
そこで本実施の形態にかかる半導体装置１では、自身に流れる電流量を調整可能な電流調整回路１２_１〜１２_７を各々の電源領域１１_１〜１１_７に設け、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量を調整することで、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量を調整している。
具体的には、電流量が多い電源領域１１の場合は、電流調整回路１２に流れる電流量を減少させることで、電源領域１１に流れる総電流量を減少させることができる。逆に、電流量が少ない電源領域１１の場合は、電流調整回路１２に流れる電流量を増加させることで、電源領域１１に流れる総電流量を増加させることができる。このように、各々の電源領域１１に流れる電流量を調整することで、バーンイン試験時のチップ温度を均一にすることができる。なお、本明細書において電源領域１１_１〜１１_７を総称して記載する場合は、電源領域１１と記載する。他の構成要素についても同様である。
図４を用いて具体例について説明する。図４は、本実施の形態にかかる半導体装置１の各々の電源領域１１_１〜１１_７におけるＢＩ電流とチップ温度Ｔｊとを示すグラフである。図４では、一例として、図３の矢印２０の方向におけるチップ内の領域のＢＩ電流とチップ温度Ｔｊを示している。
図４に示すように、電流調整回路１２を用いて電流を調整していない場合は、バーンイン試験時に各々の電源領域ＰＶＣＣ１（１１_４）、電源領域ＶＤＤ（１１_１）、電源領域ＶＣＣ（１１_２）に流れるＢＩ電流量は異なる。図４に示す例では、電源領域ＶＤＤ（１１_１）に流れるＢＩ電流量が最も多く、次に電源領域ＶＣＣ（１１_２）に流れるＢＩ電流量が多く、電源領域ＰＶＣＣ１（１１_４）に流れるＢＩ電流量は最も少ない。
各々の電源領域１１_１、１１_２、１１_４のチップ温度Ｔｊは、各々の電源領域１１_１、１１_２、１１_４に流れるＢＩ電流量が多いほど高くなる。このため、電流調整回路１２を用いて電流を調整していない場合は、各々の電源領域１１_１、１１_２、１１_４におけるチップ温度Ｔｊ（電流調整なし）にばらつきが生じる。
一方、各々の電源領域１１_１、１１_２、１１_４に流れる電流量を電流調整回路１２_１、１２_２、１２_４を用いて調整した場合は、チップ温度Ｔｊを均一にすることができる。つまり、図４に示すように、電源領域ＰＶＣＣ１（１１_４）および電源領域ＶＣＣ（１１_２）に流れる電流量を電流調整回路１２_４、１２_２を用いて増加させ、電源領域ＶＤＤ（１１_１）に流れる電流量を電流調整回路１２_１を用いて減少させることで、チップ内の各々の電源領域１１_１、１１_２、１１_４におけるチップ温度Ｔｊ（電流調整あり）を均一にすることができる。
このように、本実施の形態にかかる半導体装置１では、各々の電源領域１１_１〜１１_７に電流調整回路１２_１〜１２_７を設け、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量を電流調整回路１２_１〜１２_７を用いて調整しているので、バーンイン試験時のチップ温度を均一にすることができる。
以下、本実施の形態にかかる半導体装置１の具体的な構成例について詳細に説明する。
図５は、本実施の形態にかかる半導体装置の構成例を示すブロック図である。図５に示すように、本実施の形態にかかる半導体装置１は、電流調整回路１２_１〜１２_７、制御回路１３、及びフラッシュメモリ（記憶回路）１４を備える。システム制御回路１５は、半導体装置１のバーンイン試験を制御する回路であり、半導体装置１とは別に設けられた回路である。
図３に示したように、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７は、各々の電源領域１１_１〜１１_７に設けられている。電流調整回路１２_１〜１２_７はそれぞれ、自身に流れる電流量を調整可能に構成されている。なお、図３、図５では１つの電源領域１１に１つの電流調整回路１２を配置した例を示したが、本実施の形態では各々の電源領域１１に配置する電流調整回路１２の数は２つ以上であってもよい。例えば、電源領域１１の回路面積が大きい場合には、１つの電源領域１１に複数の電流調整回路１２を設けてもよい。
図５に示すフラッシュメモリ１４は、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の調整量を記憶する。各々の電流調整回路１２_１〜１２_７における調整量は予め決定されており（詳細は後述する）、フラッシュメモリ１４はこの調整量を記憶している。
制御回路１３は、システム制御回路１５からバーンインモードであることを示すバーンイン（ＢＩ）モード信号が供給されると、フラッシュメモリ１４に記憶されている調整量に応じて、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量を制御する。
図６は、本実施の形態にかかる半導体装置の具体的な構成例を示すブロック図である。図６に示すように、本実施の形態にかかる半導体装置１において、電流調整回路１２_１は複数のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎと、複数の抵抗体Ｒ１〜Ｒｎと、を備える（ｎは２以上の自然数）。複数のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎおよび複数の抵抗体Ｒ１〜Ｒｎは各々互いに直列に接続されている。なお、図６では一例として１つの電流調整回路１２_１の構成を示しているが、他の電流調整回路１２_２〜１２_７も同様の構成を備える。
図６に示す例では、高電位側の電源線に各々のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎのドレインが接続されており、各々のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎのソースは各々の抵抗体Ｒ１〜Ｒｎの一端に接続されている。各々の抵抗体Ｒ１〜Ｒｎの他端は接地電位に接続されている。よって、各々のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎのゲートにハイレベルの信号が供給されると、各々のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎがオン状態となり、各々の抵抗体Ｒ１〜Ｒｎに電流が流れる。なお、図６では、各々のトランジスタＴｒ１〜ＴｒｎをＮ型のトランジスタで構成した場合を示したが、各々のトランジスタＴｒ１〜ＴｒｎはＰ型のトランジスタを用いて構成してもよい。
制御回路１３は、電流を流す抵抗体Ｒ１〜Ｒｎの個数を変化させることで電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量を制御することができる。換言すると、制御回路１３は、オン状態とするトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの個数を変化させることで、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量を制御することができる。抵抗体に電流を流すと抵抗体が発熱するので、オン状態とするトランジスタの個数を変化させることで、電流調整回路毎に各発熱量を調整できる。
図６に示すように、制御回路１３は、レジスタ１７およびトランジスタ駆動回路１８を備える。レジスタ１７には、フラッシュメモリ１４から読み出された調整量が格納されている。ここで、調整量とは、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７が備えるトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎのうちオン状態とするトランジスタの個数である。
トランジスタ駆動回路１８は、システム制御回路１５からＢＩモード信号が供給されると、レジスタ１７に格納されている調整量に応じて、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎを駆動する。具体的には、トランジスタ駆動回路１８は、レジスタ１７に格納されている調整量（つまりオン状態とするトランジスタの個数）に基づいて、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎのうち所定の数のトランジスタをオン状態にする。
これにより、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７に調整量に応じた電流が流れて、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量が調整される。すなわち、トランジスタと抵抗体とのペアから構成される電流調整回路１２_１〜１２_７を各々の電源領域１１_１〜１１_７に埋め込み、電源領域１１_１〜１１_７ごとにバーンイン試験中に不足する電流を補う、または過剰な電流を減らす調整を行うことで、バーンイン試験時のチップ内の温度勾配の発生を抑制することができる。よって、バーンイン試験時のチップ温度を均一にすることができる。
次に、本実施の形態にかかる半導体装置における電流調整方法の流れについて説明する。なお、以下で示すパラメータは一例であり、本実施の形態にかかる半導体装置における電流調整方法では、下記に示すパラメータ以外のパラメータを用いてもよい。また、バーンイン試験は、半導体装置の量産段階において行う試験であるが、以下で説明する事前準備は、例えばこの量産段階の前の試作段階で行うことが好ましい。
事前準備のための前提条件を下記のように定義する。
（１）複数の半導体装置（チップ）間において電流のばらつきはないものとする。
（２）同じ電流調整回路１２内にある抵抗とトランジスタのペアに流れる電流には、ばらつきはないものとする。
（３）各々の電流調整回路１２_１〜１２_７内にある抵抗とトランジスタのペアの数は２０個とする（つまり、抵抗Ｒ１〜Ｒ２０とトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ２０とを備える）。
（４）各々の電流調整回路１２_１〜１２_７が電流調整を行っていない状態では、１０個のトランジスタがオン状態となり、これ以外（他の１０個）のトランジスタはオフ状態であるものとする（つまり、抵抗とトランジスタのペア１０個に電流が流れる）。
（５）制御回路１３が各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の電流調整量を制御するとは、オン状態とするトランジスタの数を制御することと同義である。
（６）バーンイン試験時の雰囲気温度Ｔａは、Ｔａ＝１２５℃とする。
（７）バーンイン試験時のチップ表面温度の目標値は、チップ温度が定常状態になった際に、各々の電源領域１１_１〜１１_７の温度をチップに内蔵した温度センサを用いて測定し、これらの測定結果の中央値を目標温度Ｔｊａとして決定する。
（８）温度センサは、各々の電源領域１１_１〜１１_７内にある電流調整回路１２_１〜１２_７ごとに１つずつあるものとする。なお、温度センサを搭載していない半導体装置についての事前準備については実施の形態５で説明する。
次に、事前準備について説明する。
まず、代表チップ（半導体装置）１つをバーンイン試験用のバーンインボード（不図示）にセットする。その後、バーンイン試験の雰囲気温度ＴａをＴａ＝１２５℃に設定する。また、代表チップの各々の電流調整回路１２_１〜１２_７が電流調整を行っていない状態、つまり各々の電流調整回路１２_１〜１２_７において、１０個のトランジスタをオン状態とする。その後、バーンイン試験用のプログラムを実行し、代表チップにバーンイン試験を実施して、各々の電源領域１１_１〜１１_７に所定の電流を流す。この状態で、各々の電源領域１１_１〜１１_７に設けた温度センサを用いて、各々の電源領域１１_１〜１１_７の温度を測定する。このときの測定結果を図７に示す。
図７に示すように、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７が電流調整を行っていない状態では、各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊがばらついている。本実施の形態では、一例として、各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊの中央値を目標温度Ｔｊａと決定する。具体的には、電源領域（ＶＣＣＳＹＳ）１１_３のチップ温度Ｔｊ＝１３０℃を目標温度Ｔｊａと決定する。
次に、代表チップ（半導体装置）の各々の電源領域１１_１〜１１_７の温度センサの値が、目標温度Ｔｊａ＝１３０℃となるように、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の電流量を調整する。具体的には、制御回路１３（図６参照）内にあるレジスタ１７の値を評価用プログラムなどを用いて書き換えることで、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の電流量を調整する。各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の電流量を調整した後、代表チップの各々の電源領域１１_１〜１１_７の温度が定常状態になったところで、各々の電源領域１１_１〜１１_７の温度センサの値を読み取る。このような動作を繰り返して、各々の電源領域１１_１〜１１_７が目標温度Ｔｊａ＝１３０℃となった際の電流調整量、つまり、オン状態とするトランジスタの個数を求める。
図８は、上記のようにして求めた各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の電流調整量を示す表である。例えば、電源領域（ＡＶＣＣ０）１１_６の電流調整前のチップ温度Ｔｊは１２６℃であり、目標温度Ｔｊａ＝１３０℃よりも低い値となっている。よってこの場合は、オン状態のトランジスタの数を増加させて、電源領域（ＡＶＣＣ０）１１_６の温度を上昇させる。図８に示す例では、電流調整回路１２_６が備える１３個のトランジスタをオン状態とすることで（つまり、オン状態のトランジスタを３個増やす）、電源領域（ＡＶＣＣ０）１１_６のチップ温度Ｔｊを１３０℃に調整している。
また、電源領域（ＡＶＣＣ１）１１_７の電流調整前のチップ温度Ｔｊは１２７℃であるので、この場合は電流調整回路１２_７が備える１２個のトランジスタをオン状態とすることで（つまり、オン状態のトランジスタを２個増やす）、電源領域（ＡＶＣＣ１）１１_７のチップ温度Ｔｊを１３０℃に調整している。また、電源領域（ＶＣＣ）１１_２の電流調整前のチップ温度Ｔｊは１２９℃であるので、この場合は電流調整回路１２_２が備える１１個のトランジスタをオン状態とすることで（つまり、オン状態のトランジスタを１個増やす）、電源領域（ＶＣＣ１）１１_２のチップ温度Ｔｊを１３０℃に調整している。
一方、電源領域（ＰＶＣＣ１）１１_４の電流調整前のチップ温度Ｔｊは１３１℃であり、目標温度Ｔｊａ＝１３０℃よりも高い値となっている。よってこの場合は、オン状態のトランジスタの数を減少させて、電源領域（ＰＶＣＣ１）１１_４の温度を低下させる。図８に示す例では、電流調整回路１２_４が備える９個のトランジスタをオン状態とすることで（つまり、オン状態のトランジスタを１個減らす）、電源領域（ＰＶＣＣ１）１１_４のチップ温度Ｔｊを１３０℃に調整している。
また、電源領域（ＰＶＣＣ２）１１_５の電流調整前のチップ温度Ｔｊは１３２℃であるので、この場合は電流調整回路１２_５が備える８個のトランジスタをオン状態とすることで（つまり、オン状態のトランジスタを２個減らす）、電源領域（ＰＶＣＣ２）１１_５のチップ温度Ｔｊを１３０℃に調整している。また、電源領域（ＶＤＤ）１１_１の電流調整前のチップ温度Ｔｊは１３４℃であるので、この場合は電流調整回路１２_１が備える４個のトランジスタをオン状態とすることで（つまり、オン状態のトランジスタを６個減らす）、電源領域（ＶＤＤ）１１_１のチップ温度Ｔｊを１３０℃に調整している。
上記の事前準備により求めた各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の調整量、つまりオン状態にするトランジスタの個数は、電流調整回路１２_１〜１２_７の調整量としてフラッシュメモリ１４に格納される。
次に、バーンイン試験について説明する。バーンイン試験は、半導体装置の量産段階において実施される試験であり、製品の出荷前に初期不良の製品を取り除くために行う試験である。
半導体装置を製造した後、バーンイン試験を行う各々の半導体装置１をバーンイン試験用のバーンインボード（不図示）にセットする。そして、各々の半導体装置１の雰囲気温度Ｔａを所定の温度にすると共に、バーンイン試験用のプログラムを実行する。また、各々の半導体装置１のフラッシュメモリ１４に記憶されている電流調整回路の調整値を読み出し、この読み出した調整値をレジスタ１７（図６参照）に書き込む。
その後、トランジスタ駆動回路１８は、システム制御回路１５からＢＩモード信号が供給されると、レジスタ１７に格納されている調整量に応じて、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ２０を駆動する。具体的には、トランジスタ駆動回路１８は、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ２０のうち、レジスタ１７に格納されている調整量（つまり、図８に示すオン状態とするトランジスタの個数）に応じた数のトランジスタをオン状態にする。
これにより、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７に調整量に応じた電流が流れて、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量が調整される。この状態でバーンイン試験用のプログラムが実行される。よって、バーンイン試験時の各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊを目標温度Ｔｊａ＝１３０℃に調整することができ、バーンイン試験時のチップ温度を均一にすることができる。
以上で説明したように、本実施の形態にかかる半導体装置１では、各々の電源領域１１_１〜１１_７に電流調整回路１２_１〜１２_７を設け、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量を電流調整回路１２_１〜１２_７を用いて調整している。よって、バーンイン試験時のチップ温度を均一にすることができる。
なお、上述した本実施の形態では、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流値を増減させて、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量を調整する場合について説明した。すなわち、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７が２０個のトランジスタを備える場合、１０個のトランジスタがオン状態となっている状態を電流を調整していない状態とし、電流調整量に応じてオン状態となるトランジスタの数を増減させることで、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量を調整していた。
しかし、本実施の形態では、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流値を増加させて、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量を調整するように構成してもよい。すなわち、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７が２０個のトランジスタを備える場合、全てのトランジスタがオフ状態となっている状態を電流を調整していない状態とし、電流調整量に応じてオン状態となるトランジスタの数を増やすことで、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量を調整してもよい。
また、逆に、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流値を減少させて、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量を調整するように構成してもよい。すなわち、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７が２０個のトランジスタを備える場合、全てのトランジスタがオン状態となっている状態を電流を調整していない状態とし、電流調整量に応じてオン状態となるトランジスタの数を減らすことで、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量を調整してもよい。
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、バーンイン試験時に、制御回路が、各々の電源領域１１に設けられた温度センサの値を用いて、電流調整回路１２をフィードバック制御する場合について説明する。なお、本実施の形態は、制御回路が電流調整回路１２をフィードバック制御する点以外は実施の形態１と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し重複した説明は適宜省略する。
図９は、本実施の形態にかかる半導体装置の構成例を示すブロック図である。図９に示すように、本実施の形態にかかる半導体装置２は、電流調整回路１２_１〜１２_７、温度センサ２１_１〜２１_７、制御回路２３、及びフラッシュメモリ（記憶回路）１４を備える。システム制御回路１５は、半導体装置２のバーンイン試験を制御する回路であり、半導体装置２とは別に設けられた回路である。なお、図９に示す電流調整回路１２_１〜１２_７、フラッシュメモリ（記憶回路）１４、及びシステム制御回路１５は、実施の形態１で説明した場合と基本的に同様であるので、重複した説明は省略する。
温度センサ２１_１〜２１_７は、各々の電源領域１１_１〜１１_７に設けられており、各々の電源領域１１_１〜１１_７の温度、具体的にはチップ温度Ｔｊを測定する。温度センサ２１_１〜２１_７はサーミスタ等を用いて構成することができ、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の近傍に設けられることが好ましい。
制御回路２３は、温度センサ２１_１〜２１_７で測定された温度Ｔｊが予め設定された目標温度Ｔｊａとなるように、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量をフィードバック制御する。
フラッシュメモリ１４には、電流調整回路１２_１〜１２_７の調整量の初期値と、半導体装置２の目標温度Ｔｊａと、が記憶されている。制御回路２３は、調整量の初期値に応じて電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量を制御した後、温度センサ２１_１〜２１_７で測定された温度が目標温度Ｔｊａとなるように、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量をフィードバック制御する。
図１０は、本実施の形態にかかる半導体装置の具体的な構成例を示すブロック図である。図１０に示すように、本実施の形態にかかる半導体装置２において、制御回路２３は、温度調整回路２５、セレクタ２６、レジスタ２７、及びトランジスタ駆動回路２８を備える。
トランジスタ駆動回路２８は、システム制御回路１５からＢＩモード信号が供給されると、レジスタ２７に格納されている調整量に応じて、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎ（図６参照）を駆動する。具体的には、トランジスタ駆動回路２８は、レジスタ２７に格納されている調整量（つまりオン状態とするトランジスタの個数）に基づいて、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎのうち所定の数のトランジスタをオン状態にする。
レジスタ２７には、フラッシュメモリ１４から読み出された調整量の初期値３１、または温度調整回路２５から出力された制御値３２が格納される。つまり、セレクタ２６には、フラッシュメモリ１４から読み出された調整量の初期値３１および温度調整回路２５から出力された制御値３２が供給されており、セレクタ２６は供給された初期値３１および制御値３２のうちのいずれか一方を選択して、レジスタ２７に出力する。
温度調整回路２５は、温度センサ２１_１〜２１_７で測定された温度が目標温度Ｔｊａとなるように、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量をフィードバック制御する。具体的には、温度調整回路２５には、温度センサ２１_１〜２１_７で測定された温度、及びレジスタ２７に格納されている調整量３３（つまり、調整量の初期値３１又は制御値３２に対応）が供給される。そして、温度調整回路２５は、温度センサ２１_１〜２１_７で測定された温度が目標温度Ｔｊａとなるように、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の調整量を決定する。決定された各々の調整量は、制御値３２としてセレクタ２６に供給される。セレクタ２６に供給された制御値３２は、フィードバック制御の制御値として新たにレジスタ２７に書き込まれる。トランジスタ駆動回路２８は、レジスタ２７に書き込まれた新たな制御値（調整量）を用いて、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７を制御する。このような制御により、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７がフィードバック制御される。
次に、本実施の形態にかかる半導体装置のバーンイン試験時の動作について具体的に説明する。なお、事前準備については実施の形態１で説明した場合と同様であるので重複した説明は省略する。
半導体装置を製造した後、バーンイン試験を行う各々の半導体装置２をバーンイン試験用のバーンインボード（不図示）にセットする。そして、各々の半導体装置２の雰囲気温度Ｔａを所定の温度にすると共に、バーンイン試験用のプログラムを実行する。また、初期段階では、セレクタ２６は、フラッシュメモリ１４から出力された初期値３１を選択するように設定されている。よって、レジスタ２７には、フラッシュメモリ１４から読み出された電流調整回路の調整値の初期値３１が書き込まれる。
その後、トランジスタ駆動回路２８は、システム制御回路１５からＢＩモード信号が供給されると、レジスタ２７に格納されている調整量の初期値３１に応じて、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ２０を駆動する。具体的には、トランジスタ駆動回路２８は、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ２０のうち、レジスタ２７に格納されている調整量の初期値３１に応じた数のトランジスタをオン状態にする。これにより、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７に調整量に応じた電流が流れて、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量が調整される。
その後、温度調整回路２５は、温度センサ２１_１〜２１_７で測定された温度が目標温度Ｔｊａとなるように、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量をフィードバック制御する。このとき、セレクタ２６は、温度調整回路２５から出力された制御値３２を選択してレジスタ２７に供給する。
つまり、温度調整回路２５は、温度センサ２１_１〜２１_７で測定された温度が目標温度Ｔｊａとなるように、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の調整量を決定する。決定された各々の調整量は、制御値３２としてレジスタ２７に書き込まれる。トランジスタ駆動回路２８は、レジスタ２７に書き込まれた新たな制御値（調整量）を用いて、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７を制御する。このような制御により、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７がフィードバック制御される。
例えば、温度調整回路２５は、温度センサ２１_１〜２１_７で測定された温度が目標温度Ｔｊａよりも低い場合、現在のレジスタ２７の調整値３３に所定の値（例えば、「１」）を加えた値を制御値３２として出力する。これにより、レジスタ２７の調整値が所定の値を加えた値に書き換えられ、トランジスタ駆動回路２８は、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量を増加させる。
一方、温度調整回路２５は、温度センサ２１_１〜２１_７で測定された温度が目標温度Ｔｊａよりも高い場合、現在のレジスタ２７の調整値３３から所定の値（例えば、「１」）を減算した値を制御値３２として出力する。これにより、レジスタ２７の調整値が所定の値を減算した値に書き換えられ、トランジスタ駆動回路２８は、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量を減少させる。
このような制御により、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７がフィードバック制御される。
図１１は、本実施の形態にかかる半導体装置における時間に対するチップ温度Ｔｊの推移を示すグラフであり、各々の電流調整回路をフィードバック制御した場合のチップ温度Ｔｊの推移を示している。
図１１では一例として３つの電源領域Ａ〜Ｃのチップ温度Ｔｊの推移を示している。半導体装置にバーンイン試験が実施されると、図１１に示すように、各々の電源領域Ａ〜Ｃのチップ温度Ｔｊが上昇する。そして、時間ｎのタイミングでは、電源領域Ａのチップ温度Ｔｊが最も高く、次に電源領域Ｂのチップ温度Ｔｊが高く、電源領域Ｃのチップ温度Ｔｊが最も低くなっている。このときのチップ温度Ｔｊの中央値は電源領域Ｂのチップ温度Ｔｊであるので、電源領域Ｂのチップ温度Ｔｊを目標温度Ｔｊａとして、電源領域Ａおよび電源領域Ｃの電流調整回路を制御する。
その後、時間ｎ＋１のタイミングで３つの電源領域Ａ〜Ｃの温度を測定すると、チップ温度Ｔｊの中央値は電源領域Ｂのチップ温度Ｔｊであるので、引き続き電源領域Ｂのチップ温度Ｔｊを目標温度Ｔｊａとして、電源領域Ａおよび電源領域Ｃの電流調整回路を制御する。
その後、時間ｎ＋２のタイミングで３つの電源領域Ａ〜Ｃの温度を測定すると、チップ温度Ｔｊの中央値は電源領域Ｃのチップ温度Ｔｊであるので、電源領域Ｃのチップ温度Ｔｊを目標温度Ｔｊａとして、電源領域Ａおよび電源領域Ｂの電流調整回路を制御する。
その後、時間ｎ＋３のタイミングで３つの電源領域Ａ〜Ｃの温度を測定すると、チップ温度Ｔｊの中央値は電源領域Ｃのチップ温度Ｔｊであるので、電源領域Ｃのチップ温度Ｔｊを引き続き目標温度Ｔｊａとして、電源領域Ａおよび電源領域Ｂの電流調整回路を制御する。
以上の動作を繰り返すことで、各々の電源領域Ａ〜Ｃのチップ温度Ｔｊを目標温度Ｔｊａに徐々に収束させることができる。
以上で説明したように、本実施の形態にかかる半導体装置２では、バーンイン試験中に、各々の温度センサ２１_１〜２１_７を用いて各々の電源領域１１_１〜１１_７の温度を測定し、測定された温度が目標温度Ｔｊａとなるように、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量をフィードバック制御している。よって、実施の形態１で説明した場合よりも、バーンイン試験中、継続的にチップ温度をより均一にすることができる。
＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態１、２では、同一半導体装置内（同一チップ内）においてチップ温度を均一にする場合について説明した。本実施の形態では同一のバーンイン試験工程において複数の同じチップ間の温度を均一にする場合について説明する。なお、以下の説明において、実施の形態１、２と同一の部分については重複した説明を省略している。
本実施の形態において、各々の半導体装置（チップ）は、各々の電源領域１１_１〜１１_７（図３参照）に電流調整回路１２_１〜１２_７と温度センサ２１_１〜２１_７（図９参照）とがそれぞれ設けられているものとする。各々の電源領域１１_１〜１１_７の各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の調整量の初期値は、実施の形態１で求めた値（図８参照）に設定する。なお、チップが異なっていても、電源領域１１_１〜１１_７が同じであれば、初期値は同じ値とする。これらの内容を前提条件として、次に示す事前準備を実施する。
まず、事前準備として複数の同じチップを準備する。そして、バーンイン試験時の雰囲気温度Ｔａにおける各々の電源領域１１_１〜１１_７の温度の中央値Ｔｍ１をチップごとに求める。同じチップであっても、製造ばらつきにより、中央値Ｔｍ１は、チップ毎に多少異なる。なお、このときの各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の調整量の初期値は、実施の形態１で求めた値（図８参照）に設定する。つまり、各々の電源領域１１_１〜１１_７を目標温度Ｔｊａ＝１３０℃に設定するための調整量（オンするトランジスタの数）に設定する。
更に、チップごとに求めた温度の中央値Ｔｍ１を用いて、チップ間の温度の中央値Ｔｍ２を求める。そして、このチップ間の温度の中央値Ｔｍ２をバーンイン試験中の目標温度Ｔｊａに設定する。
すなわち、本実施の形態では、事前準備として、まずチップ内のチップ温度のばらつきの中央値Ｔｍ１をチップごとに求める。その後、各々のチップの中央値Ｔｍ１のばらつき（チップ間のばらつきに相当する）の中央値Ｔｍ２を求め、この中央値Ｔｍ２を目標温度Ｔｊａに設定している。
そして、本実施の形態においてバーンイン試験を実施する際は、全てのチップの全ての電源領域が目標温度Ｔｊａ（＝Ｔｍ２）となるように、各々のチップの各々の電流調整回路１２_１〜１２_７を制御する。これにより、バーンイン試験時のチップ内の温度およびチップ間の温度を均一にすることができる。
なお、本実施の形態では、バーンイン試験を実施する際に、実施の形態２で説明したように、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量をフィードバック制御してもよい。つまり、本実施の形態では、バーンイン試験中に、各々の温度センサ２１_１〜２１_７を用いて各々の電源領域１１_１〜１１_７の温度を測定し、測定された温度が目標温度Ｔｊａとなるように、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量をフィードバック制御してもよい。このようにフィードバック制御することで、バーンイン試験中のチップ内の温度およびチップ間の温度を継続的により均一にすることができる。
図１２は、本実施の形態にかかる半導体装置における各チップの温度Ｔｊを示すグラフであり、各々のチップが備える電流調整回路に上述した電流調整制御を実施した場合の効果を説明するための図である。図１２では、一例として３つのチップＡ〜Ｃのチップ温度Ｔｊを示している。
図１２に示すように、雰囲気温度Ｔａ＝１２５℃で各々のチップＡ〜Ｃにバーンイン試験を実施した場合、電流調整回路を用いて各々のチップＡ〜Ｃに流れる電流を調整しないと、各々のチップＡ〜Ｃのチップ温度Ｔｊにばらつきが生じる。具体的には、図１２では、チップＡの温度ＴｊがチップＢの温度Ｔｊよりも高くなり、またチップＣの温度ＴｊがチップＢの温度Ｔｊよりも低くなっている（図１２においてチップＡ、Ｃのプロットを破線で示している）。
一方、電流調整回路を用いて各々のチップＡ〜Ｃに流れる電流を調整した場合、つまり上述したように、全てのチップＡ〜Ｃの全ての電源領域１１_１〜１１_７が目標温度Ｔｊａとなるように、各々のチップＡ〜Ｃの各々の電流調整回路１２_１〜１２_７を制御した場合は、各々のチップ内の温度およびチップ間の温度を均一にすることができる。具体的には、図１２に示すように、チップＡの温度ＴｊがチップＢの温度Ｔｊに近づき、またチップＣの温度ＴｊがチップＢの温度Ｔｊに近づくため、各々のチップ内の温度およびチップ間の温度を均一にすることができる。
このように、各々のチップＡ〜Ｃに流れる電流量を調整することで、各々のチップ内の温度およびチップ間の温度を目標温度Ｔｊａに収束させることができる。よって、図１２に示すように、各々のチップの目標温度Ｔｊａにおける出現頻度（チップの数に相当）を上昇させることができる。
以上で説明した本実施の形態により、各々のチップ内の温度およびチップ間の温度を均一にすることができる。
＜実施の形態４＞
次に、実施の形態４について説明する。上記で説明した実施の形態１〜３では、バーンイン試験時に、各々の電源領域１１_１〜１１_７に設けられた電流調整回路１２_１〜１２_７を同じタイミングで動作させていた。
電流調整回路１２_１〜１２_７の調整量を変更した場合は、調整量の変更による電流量の増減が発生し、各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊも上昇または下降する。ここで、各々の電源領域１１_１〜１１_７の回路面積や回路密度は電源領域１１_１〜１１_７ごとに異なるため、チップ温度Ｔｊが上昇または下降して定常状態（一定温度）になるまでの時間は、電源領域１１_１〜１１_７ごとに異なる。
このため、所定の電源領域の温度が非定常状態のときに、他の電源領域の温度の影響を受けると、所定の電源領域の温度が定常状態になるまでの時間が延びたり、所定の電源領域の温度が想定よりも上がり過ぎたり下がり過ぎたりするという問題がある。つまり、所定の電源領域の温度を調整する際に、他の電源領域の温度の影響を受けると、所定の電源領域の温度調整が適切に実施されない場合がある。
以下で説明する実施の形態４では、上述の問題を解決するために、電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量の制御を、複数の回路ブロック間において順番に行うようにしている。なお、これ以外の構成については実施の形態１〜３と同様であるので、重複した説明は省略する。
図１３に示すように、本実施の形態にかかる半導体装置４はチップ状の半導体装置であり、複数の回路ブロック１１_１〜１１_７を備える。複数の回路ブロック１１_１〜１１_７の各々は、互いに異なる電源配線に接続された電源領域に区分けされた回路ブロックであり、電源領域１１_１〜１１_７を構成している。
また、本実施の形態にかかる半導体装置４は、各々の電源領域１１_１〜１１_７に電流調整回路１２_１〜１２_７をそれぞれ備える。各々の電流調整回路１２_１〜１２_７は、自身に流れる電流量を調整可能な回路であり、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量を調整する回路である。各々の電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量は、各々独立に調整することができる。なお、図１３に示した半導体装置４は、実施の形態１（図３）で説明した半導体装置１と同様であるので重複した説明は省略する。
本実施の形態においてバーンイン試験を実施する際は、バーンイン試験を実施する複数の半導体装置４（チップ）をバーンイン試験用のバーンインボード（不図示）にセットする。そして、各々の半導体装置４の雰囲気温度Ｔａを所定の温度にすると共に、バーンイン試験用のプログラムを実行する。
そして本実施の形態では、図１４のタイミングチャートに示すように、各々のチップにおいて、各々の電源領域１１_１〜１１_７に設けられた各々の電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量の制御を、各々の電源領域１１_１〜１１_７間において順番に行っている。
具体的には、図１４に示すように、タイミングｔ１からｔ２の間において、電源領域ＶＤＤ（１１_１）の電流調整回路１２_１に流れる電流量を制御する。ここで、タイミングｔ１からｔ２の間には、電流調整回路１２_１に流れる電流量を制御して、電源領域ＶＤＤ（１１_１）の温度が定常状態になるまでの時間が含まれている。このとき、電源領域ＶＤＤ（１１_１）に設けられた温度センサの値を用いて、電流調整回路１２_１に流れる電流量をフィードバック制御してもよい。
次に、タイミングｔ２からｔ３の間において、電源領域ＶＣＣ（１１_２）の電流調整回路１２_２に流れる電流量を制御する。この場合も、タイミングｔ２からｔ３の間には、電流調整回路１２_２に流れる電流量を制御して、電源領域ＶＣＣ（１１_２）の温度が定常状態になるまでの時間が含まれている。
以降、同様に、電源領域ＶＣＣＳＹＳ（１１_３）、電源領域ＰＶＣＣ１（１１_４）、電源領域ＰＶＣＣ２（１１_５）、電源領域ＡＶＣＣ０（１１_６）、電源領域ＡＶＣＣ１（１１_７）の順に、各々の電源領域１１_３〜１１_７に設けられた各々の電流調整回路１２_３〜１２_７に流れる電流量の制御を行う。また、制御済みの電源領域は、新たに制御される電源領域を制御することによる温度変化の影響を受ける。そこで、制御済みの電源領域については、温度センサの値を用いて、電流調整回路に流れる電流量をフィードバック制御してもよい。
なお、電源領域の温度が定常状態になるまでの時間は、電源領域の回路面積に依存する。図１３に示す半導体装置４では、電源領域ＶＤＤ（１１_１）の回路面積が最も広いため、図１４に示すタイミングチャートでは、電源領域ＶＤＤ（１１_１）の温度が定常状態になるまでの時間（タイミングｔ１からｔ２の間）が最も長くなっている。一方、電源領域ＶＣＣ（１１_２）の回路面積は最も狭いため、図１４に示すタイミングチャートでは、電源領域ＶＣＣ（１１_２）の温度が定常状態になるまでの時間（タイミングｔ２からｔ３の間）が最も短くなっている。
以上で説明したように、本実施の形態にかかる半導体装置では、各々の電源領域１１_１〜１１_７に設けられた各々の電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量の制御を、各々の電源領域１１_１〜１１_７間において順番に行っている。よって、所定の電源領域の温度を調整する際に、他の電源領域の温度の影響を受けることを抑制することができる。
＜実施の形態５＞
次に、実施の形態５について説明する。上述した実施の形態１〜４では、各々の電源領域１１_１〜１１_７の温度をチップに内蔵した温度センサを用いて測定し、これらの測定結果を用いて目標温度Ｔｊａを決定していた。以下で説明する実施の形態５では、半導体装置が温度センサを搭載していない場合の事前準備、及びバーンイン試験について説明する。なお、半導体装置が温度センサを備えない点以外は実施の形態１〜４で説明した半導体装置と同様であるので、重複した説明は適宜省略する。
以下、本実施の形態にかかる半導体装置における電流調整方法の流れについて説明する。なお、以下で示すパラメータは一例であり、本実施の形態にかかる半導体装置における電流調整方法では、下記に示すパラメータ以外のパラメータを用いてもよい。また、バーンイン試験は、半導体装置の量産段階において行う試験であるが、以下で説明する事前準備は、例えばこの量産段階の前の試作段階で行うことが好ましい。また、本実施の形態にかかる半導体装置の構成は、温度センサを備えない点以外は実施の形態１（図３、図５、図６参照）で説明した半導体装置と同様であるので、重複した説明は省略する。
事前準備のための前提条件を下記のように定義する。
（１）複数の半導体装置（チップ）間において電流のばらつきはないものとする。
（２）同じ電流調整回路１２内にある抵抗とトランジスタのペアに流れる電流には、ばらつきはないものとする。
（３）各々の電流調整回路１２_１〜１２_７内にある抵抗とトランジスタのペアの数は２０個とする（つまり、抵抗Ｒ１〜Ｒ２０とトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ２０とを備える）。
（４）各々の電流調整回路１２_１〜１２_７が電流調整を行っていない状態では、１０個のトランジスタがオン状態となり、これ以外（他の１０個）のトランジスタはオフ状態であるものとする（つまり、抵抗とトランジスタのペア１０個に電流が流れる）。
（５）制御回路１３が各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の電流調整量を制御するとは、オン状態とするトランジスタの数を制御することと同義である。
（６）バーンイン試験時の雰囲気温度Ｔａは、Ｔａ＝１２５℃とする。
（７）バーンイン試験時のチップ表面温度の目標値は、チップ温度が定常状態になったときの電流を、各々の電源領域１１_１〜１１_７ごとに電流測定装置（テスタ等）を用いて測定し、測定した電流値と下記の式（１）とを用いて、各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊを算出する。そして、算出した各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊの中央値を目標温度Ｔｊａとして決定する。
以下、チップ温度Ｔｊを算出するための式について説明する。
本実施の形態において、チップ温度Ｔｊはジャンクション温度であり、ｐｎ接合部の温度である。雰囲気温度をＴａ、チップ温度Ｔｊと周囲温度Ｔａとの間の熱抵抗をθｊａとすると、チップ温度Ｔｊは以下の式（１）で表すことができる。
Ｔｊ＝Ｔａ＋θｊａ×Ｐｄ ・・・（１）
ここで、Ｐｄは、Ｐｄ＝（所定の電源領域の電流値）×（所定の電源領域のＢＩ電圧）を用いて求めることができる値であり、所定の電源領域におけるバーンイン試験時の電力に相当する。なお、以下で説明する事前準備では、一例として熱抵抗θｊａの値をθｊａ＝２８．１℃／Ｗとしている。また、上記式（１）については、以下のサイトを参考にした。
https://www.renesas.com/ja-jp/support/technical-resources/package/characteristic/heat-01.html
次に、事前準備について説明する。
まず、代表チップ（半導体装置）１つをバーンイン試験用のバーンインボード（不図示）にセットする。その後、バーンイン試験の雰囲気温度ＴａをＴａ＝１２５℃に設定する。また、代表チップの各々の電流調整回路１２_１〜１２_７が電流調整を行っていない状態、つまり各々の電流調整回路１２_１〜１２_７において１０個のトランジスタをオン状態とする。その後、バーンイン試験用のプログラムを実行し、代表チップにバーンイン試験を実施して、各々の電源領域１１_１〜１１_７に電流を流す。このとき各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流を、各々の電源領域１１_１〜１１_７ごとに電流測定装置（テスタ等）を用いて測定する。そして、測定した電流値と上記の式（１）とを用いて、各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊを算出する。図１５に、各々の電源領域１１_１〜１１_７における測定した電流値と算出したチップ温度Ｔｊとを示す。
図１５に示すように、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７が電流調整を行っていない状態では、各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊがばらついている。本実施の形態では、一例として、各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊの中央値を目標温度Ｔｊａと決定する。具体的には、電源領域（ＶＣＣＳＹＳ）１１_３のチップ温度Ｔｊ＝１３０℃を目標温度Ｔｊａと決定する。
次に、代表チップ（半導体装置）の各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊが、目標温度Ｔｊａ＝１３０℃となるように、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の電流量を調整する。具体的には、制御回路１３（図６参照）内にあるレジスタ１７の値を評価用プログラムなどを用いて書き換えることで、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の電流量を調整する。
各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の電流量を調整した後、代表チップの各々の電源領域１１_１〜１１_７が定常状態になったところで、各々の電源領域１１_１〜１１_７の電流値を測定する。そして、測定した電流値と上記の式（１）とを用いて、各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊを算出する。このような動作を、各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊが目標温度Ｔｊａ＝１３０℃となるまで繰り返す。そして、各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊが目標温度Ｔｊａ＝１３０℃となった際の電流調整量、つまり、オン状態とするトランジスタの個数を求める。
図１６は、上記のようにして求めた各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の電流調整量を示す表である。例えば、電源領域（ＡＶＣＣ０）１１_６の電流調整前の算出したチップ温度Ｔｊは１２６℃であり、目標温度Ｔｊａ＝１３０℃よりも低い値となっている。よってこの場合は、オン状態のトランジスタの数を増加させて、電源領域（ＡＶＣＣ０）１１_６に流れる電流量を上昇させる。図１６に示す例では、電流調整回路１２_６が備える１３個のトランジスタをオン状態とすることで（つまり、オン状態のトランジスタを３個増やす）、電源領域（ＡＶＣＣ０）１１_６の算出されたチップ温度Ｔｊを１３０℃に調整している。
また、電源領域（ＡＶＣＣ１）１１_７の電流調整前の算出されたチップ温度Ｔｊは１２７℃であるので、この場合は電流調整回路１２_７が備える１２個のトランジスタをオン状態とすることで（つまり、オン状態のトランジスタを２個増やす）、電源領域（ＡＶＣＣ１）１１_７の算出されたチップ温度Ｔｊを１３０℃に調整している。また、電源領域（ＶＣＣ）１１_２の電流調整前の算出されたチップ温度Ｔｊは１２９℃であるので、この場合は電流調整回路１２_２が備える１１個のトランジスタをオン状態とすることで（つまり、オン状態のトランジスタを１個増やす）、電源領域（ＶＣＣ１）１１_２の算出されたチップ温度Ｔｊを１３０℃に調整している。
一方、電源領域（ＰＶＣＣ１）１１_４の電流調整前の算出されたチップ温度Ｔｊは１３１℃であり、目標温度Ｔｊａ＝１３０℃よりも高い値となっている。よってこの場合は、オン状態のトランジスタの数を減少させて、電源領域（ＰＶＣＣ１）１１_４に流れる電流量を低下させる。図１６に示す例では、電流調整回路１２_４が備える９個のトランジスタをオン状態とすることで（つまり、オン状態のトランジスタを１個減らす）、電源領域（ＰＶＣＣ１）１１_４の算出されたチップ温度Ｔｊを１３０℃に調整している。
また、電源領域（ＰＶＣＣ２）１１_５の電流調整前の算出されたチップ温度Ｔｊは１３２℃であるので、この場合は電流調整回路１２_５が備える８個のトランジスタをオン状態とすることで（つまり、オン状態のトランジスタを２個減らす）、電源領域（ＰＶＣＣ２）１１_５の算出されたチップ温度Ｔｊを１３０℃に調整している。また、電源領域（ＶＤＤ）１１_１の電流調整前の算出されたチップ温度Ｔｊは１３４℃であるので、この場合は電流調整回路１２_１が備える４個のトランジスタをオン状態とすることで（つまり、オン状態のトランジスタを６個減らす）、電源領域（ＶＤＤ）１１_１の算出されたチップ温度Ｔｊを１３０℃に調整している。
上記の事前準備により求めた各々の電流調整回路１２_１〜１２_７の調整量、つまりオン状態にするトランジスタの個数は、電流調整回路１２_１〜１２_７の調整量としてフラッシュメモリ１４に格納される。
次に、バーンイン試験について説明する。バーンイン試験は、半導体装置の量産段階において実施される試験であり、製品の出荷前に初期不良の製品を取り除くために行う試験である。
半導体装置を製造した後、バーンイン試験を行う各々の半導体装置をバーンイン試験用のバーンインボード（不図示）にセットする。そして、各々の半導体装置の雰囲気温度Ｔａを所定の温度にすると共に、バーンイン試験用のプログラムを実行する。また、各々の半導体装置１のフラッシュメモリ１４に記憶されている電流調整回路の調整値を読み出し、この読み出した調整値をレジスタ１７（図６参照）に書き込む。
その後、トランジスタ駆動回路１８は、システム制御回路１５からＢＩモード信号が供給されると、レジスタ１７に格納されている調整量に応じて、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ２０を駆動する。具体的には、トランジスタ駆動回路１８は、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ２０のうち、レジスタ１７に格納されている調整量（つまり、図１６に示すオン状態とするトランジスタの個数）に応じた数のトランジスタをオン状態にする。
これにより、各々の電流調整回路１２_１〜１２_７に調整量に応じた電流が流れて、各々の電源領域１１_１〜１１_７に流れる電流量が調整される。この状態でバーンイン試験用のプログラムが実行される。よって、バーンイン試験時の各々の電源領域１１_１〜１１_７のチップ温度Ｔｊを目標温度Ｔｊａ＝１３０℃に調整することができ、バーンイン試験時のチップ温度を均一にすることができる。
以上で説明したように、本実施の形態にかかる半導体装置では、複数の電源領域１１_１〜１１_７ごとに電流値を測定し、測定された電流値を用いて複数の電源領域１１_１〜１１_７ごとのチップ温度Ｔｊを算出している。そして、算出された各々のチップ温度Ｔｊに基づいて、複数の電源領域１１_１〜１１_７の目標温度Ｔｊａをそれぞれ設定し、算出されたチップ温度Ｔｊと目標温度Ｔｊａとの差分に応じて、各々の電源領域１１_１〜１１_７が有する電流調整回路１２_１〜１２_７に流れる電流量を制御している。よって、半導体装置が温度センサを搭載していない場合であっても、バーンイン試験時のチップ温度を均一にすることができる。
また、本実施の形態では、各々の電源領域１１_１〜１１_７に温度センサを設け、各々の電流調整回路に流れる電流量をフィードバック制御してもよい。つまり、本実施の形態で説明した事前準備を実施し、この事前準備により求めた調整量を用いて各々の電流調整回路に流れる電流量を調整する。その後、温度センサで測定された温度が目標温度となるように、各々の電流調整回路に流れる電流量をフィードバック制御してもよい。この場合は、温度センサを別途設ける必要があるが、各々の電流調整回路に流れる電流量をフィードバック制御することができるので、より精度よく各々の電流調整回路の調整量を制御することができる。なお、フィードバック制御については実施の形態２で説明したので重複した説明は省略する。
また、上記の説明では各々の電源領域１１_１〜１１_７間のチップ温度を均一にする場合について説明したが、本実施の形態は、実施の形態３で説明した場合のように、各々のチップ間の温度を均一にする場合にも適用することができる。
バーンイン試験を実施する際は、図１７に示すようにバーンインボード４１に複数の半導体装置（チップ）５_１〜５_ｎ（ｎは２以上の整数）をセットする。各々の半導体装置５_１〜５_ｎにはそれぞれ電流調整回路４２_１〜４２_ｎが設けられている。
この場合は、複数の半導体装置５_１〜５_ｎごとに電流値（電源電流値）を測定し、測定された電流値を用いて半導体装置５_１〜５_ｎごとのチップ温度Ｔｊを算出する。そして、算出された各々のチップ温度Ｔｊに基づいて、複数の半導体装置５_１〜５_ｎ間で共通の目標温度Ｔｊａを設定し、算出された各々のチップ温度Ｔｊと目標温度Ｔｊａとの差分に応じて、各々の半導体装置５_１〜５_ｎが備える各々の電流調整回路４２_１〜４２_ｎに流れる電流量を制御する。このように電流調整回路４２_１〜４２_ｎの電流量を制御することで、各々の半導体装置５_１〜５_ｎ間の温度を均一にすることができる。
なお、この場合も、各々の半導体装置５_１〜５_ｎに温度センサを設け、各々の電流調整回路に流れる電流量をフィードバック制御してもよい。つまり、本実施の形態で説明した事前準備を実施し、この事前準備により求めた調整量を用いて各々の電流調整回路４２_１〜４２_ｎに流れる電流量を調整する。その後、温度センサで測定された温度が目標温度となるように、各々の電流調整回路４２_１〜４２_ｎに流れる電流量をフィードバック制御してもよい。この場合は、温度センサを別途設ける必要があるが、各々の電流調整回路４２_１〜４２_ｎに流れる電流量をフィードバック制御することができるので、より精度よく各々の電流調整回路４２_１〜４２_ｎの調整量を制御することができる。なお、フィードバック制御については実施の形態２で説明したので重複した説明は省略する。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
１、２、４、５ 半導体装置（チップ）
１１_１〜１１_７ 電源領域（回路ブロック）
１２_１〜１２_７ 電流調整回路
１３ 制御回路
１４ フラッシュメモリ（記憶回路）
１５ システム制御回路
１７ レジスタ
１８ トランジスタ駆動回路
２１_１〜２１_７ 温度センサ
２３ 制御回路
２５ 温度調整回路
２６ セレクタ
２７ レジスタ
２８ トランジスタ駆動回路
３１ 初期値
３２ 制御値
３３ 調整量
４１ バーンインボード
４２ 電流調整回路

Claims (13)

  1. 自身に流れる電流量を調整可能な電流調整回路と、
    前記電流調整回路の調整量を記憶する記憶回路と、
    バーンインモードであることを示すバーンインモード信号が供給された際、前記調整量に応じて前記電流調整回路に流れる電流量を制御する制御回路と、を備える、
    半導体装置。
  2. 前記電流調整回路は複数の抵抗体を備え、
    前記制御回路は、電流を流す前記抵抗体の個数を変化させることで前記電流調整回路に流れる電流量を制御する、
    請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記電流調整回路は更に、前記複数の抵抗体の各々と直列に接続された複数のトランジスタを備え、
    前記制御回路は、オン状態とする前記トランジスタの個数を変化させることで前記電流調整回路に流れる電流量を制御する、
    請求項２に記載の半導体装置。
  4. 前記半導体装置は複数の回路ブロックを備え、
    前記電流調整回路は、前記複数の回路ブロックの各々に設けられている、
    請求項１に記載の半導体装置。
  5. 前記複数の回路ブロックの各々は、互いに異なる電源配線に接続された電源領域に区分けされた回路ブロックである、請求項４に記載の半導体装置。
  6. 前記半導体装置の温度を測定する温度センサを更に備え、
    前記制御回路は、前記温度センサで測定された温度が予め設定された目標温度となるように、前記電流調整回路に流れる電流量をフィードバック制御する、
    請求項１に記載の半導体装置。
  7. 前記記憶回路には、前記電流調整回路の調整量の初期値と、前記半導体装置の目標温度と、が記憶されており、
    前記制御回路は、前記調整量の初期値に応じて前記電流調整回路に流れる電流量を制御した後、前記温度センサで測定された温度が前記目標温度となるように、前記電流調整回路に流れる電流量をフィードバック制御する、
    請求項６に記載の半導体装置。
  8. 自身に流れる電流量を調整可能な電流調整回路を各々備える複数の半導体装置における電流調整方法であって、
    前記半導体装置毎に電源電流値を測定し、
    前記測定された電源電流値を用いて前記半導体装置毎のジャンクション温度を算出し、
    前記算出された前記各々の半導体装置のジャンクション温度に基づいて、前記複数の半導体装置に共通の目標温度を設定し、
    前記算出された各々のジャンクション温度と前記目標温度との各差分に応じて、前記各々の半導体装置が備える前記電流調整回路に流れる電流量を制御する、
    半導体装置における電流調整方法。
  9. 前記半導体装置は、当該半導体装置自身の温度を測定する温度センサを備え、
    前記温度センサで測定された温度が前記目標温度となるように、前記電流調整回路に流れる電流量をフィードバック制御する、
    請求項８に記載の半導体装置における電流調整方法。
  10. 自身に流れる電流量を調整可能な電流調整回路が回路ブロック毎に設けられた半導体装置における電流調整方法であって、
    前記回路ブロック毎に電流値を測定し、
    前記測定された電流値を用いて前記回路ブロック毎にジャンクション温度を算出し、
    算出された前記回路ブロック毎のジャンクション温度に基づいて、前記回路ブロックの目標温度をそれぞれ設定し、
    前記算出された回路ブロック毎のジャンクション温度と前記目標温度との各差分に応じて、前記各々の回路ブロックが有する前記電流調整回路に流れる電流量を制御する、
    半導体装置における電流調整方法。
  11. 前記各々の回路ブロックは、当該回路ブロック自身の温度を測定する温度センサを備え、
    前記温度センサで測定された温度が前記目標温度となるように、前記電流調整回路に流れる電流量をフィードバック制御する、
    請求項１０に記載の半導体装置における電流調整方法。
  12. 前記電流調整回路に流れる電流量の制御を、前記回路ブロック毎に順番に行う、請求項１１に記載の半導体装置における電流調整方法。
  13. 前記各回路ブロックは、互いに異なる電源配線に接続された電源領域に区分けされた回路ブロックである、請求項１０に記載の半導体装置における電流調整方法。
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