JP2024042754A - 半導体装置及び温度特性検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の検査温度が正確には分からない環境下において、バンドギャップリファレンス回路の温度特性をより精度良く検査できる。
【解決手段】一実施形態によれば、バンドギャップリファレンス回路の温度特性が検査される前に、複数サンプルについて基準電圧及び絶対温度比例電圧の温度依存性が予め測定されている。温度特性が検査される際、所定温度における当該バンドギャップリファレンス回路の基準電圧と複数サンプルの基準電圧の中央値との差ΔＶｒｅｆに基づいて、所定温度における当該バンドギャップリファレンス回路の絶対温度比例電圧と複数サンプルの絶対温度比例電圧の中央値との差ΔＶｐｔａｔが算出される。
【選択図】図６

Description

本開示は半導体装置及び温度特性検査方法に関し、例えば、バンドギャップリファレンス回路を備える半導体装置及び温度特性検査方法に関する。

近年、ナビゲーション機能、オーディオ機能等を有する情報処理装置が、車載電子システムとして、車両に搭載されている。このような車載電子システムに使用される半導体装置については、ＩＳＯ（International Standard Organization）２６２６２に準拠した高い安全性が求められる。

そのため、車載電子システムに使用される半導体装置は、動作保証の温度範囲（例えば、－４０～１２５℃）において高速処理を実現するために、内部の温度を監視する温度センサを有する。
特許文献１、２には、温度センサとしてバンドギャップリファレンス（ＢＧＲ：Band Gap Reference）回路を備えた半導体装置が開示されている。

バンドギャップリファレンス回路は、例えば製造ばらつき等に基づく温度特性のばらつきを有する。そのため、半導体装置の製造時に、動作保証の温度範囲において温度を正確に測定できるように、各半導体装置におけるバンドギャップリファレンス回路の温度特性を検査する。

例えば、半導体装置であるＩＣ（Integrated Circuit）チップが多数形成された半導体ウエハを温度調節可能なウエハチャック上に固定し、ウエハチャックの温度を半導体装置の動作保証の下限温度及び上限温度に設定する。各設定温度において、半導体ウエハにプローブカードのプローブを接触させ、各半導体装置の動作を検査すると共に、各半導体装置におけるバンドギャップリファレンス回路の温度特性を検査する。

特開２０１７－１９８５２３号公報 特開２０２０－１０６３６２号公報

発明者らは、バンドギャップリファレンス回路を備えた半導体装置に関し、以下の課題を見出した。
上記の検査では、半導体ウエハ上における各半導体装置の検査温度（プローブを接触させて温度特性を検査する際の温度）は、ウエハチャックの設定温度に対して、例えば±１℃程度の誤差に収まると考えられてきた。
しかしながら、発明者らが調査したところ、半導体ウエハ上における半導体装置の検査温度は、ウエハチャックの設定温度から例えば最大１０℃程度ずれてしまうことが判明した。

具体的には、ウエハチャックの設定温度が１２５℃の場合、半導体装置の検査温度は、１１５℃程度まで降下し得ることが判明した。他方、ウエハチャックの設定温度が－４０℃の場合、半導体装置の検査温度は、－３０℃程度まで上昇し得ることが判明した。半導体装置に接触させたプローブ（特に限定されないが、例えば数千本程度）を介して熱が移動するが、種々の要因によって、この熱移動量が不安定になっていることが一因と考えられる。

ここで、検査時に、プローブの温度をウエハチャックの設定温度に一致させることは、種々の要因によって難しい。そのため、半導体装置の検査温度が正確には分からない環境下において、バンドギャップリファレンス回路の温度特性をより精度良く検査する必要がある。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるだろう。
なお、半導体装置の検査温度がばらつく原因は、半導体装置に接触させたプローブを介した熱移動以外にも種々考えられ、特定の原因に限定されない。また、本開示は、車載電子システムに使用される半導体装置に限定されない。

一実施形態によれば、バンドギャップリファレンス回路の温度特性が検査される前に、複数サンプルについて基準電圧及び絶対温度比例電圧の温度依存性が予め測定されている。温度特性が検査される際、所定温度における当該バンドギャップリファレンス回路の基準電圧と複数サンプルの基準電圧の中央値との差に基づいて、所定温度における当該バンドギャップリファレンス回路の絶対温度比例電圧と複数サンプルの絶対温度比例電圧の中央値との差が算出される。

前記一実施形態によれば、半導体装置の検査温度が正確には分からない環境下において、バンドギャップリファレンス回路の温度特性をより精度良く検査できる半導体装置を提供できる。

図１は、第１の実施形態に係る半導体装置のブロック図である。 図２は、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の回路構成の一例を示す回路図である。 図３は、図２に示す基準電圧Ｖｒｅｆ１、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１、及びバイポーラトランジスタＢＴ２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ２の温度依存性を示すグラフである。 図４は、製造ばらつき等に基づく基準電圧Ｖｒｅｆ１のばらつきのシミュレーション結果を示すグラフである。 図５は、製造ばらつき等に基づく絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１の温度依存性のばらつきについてのシミュレーション結果を示すグラフである。 図６は、基準電圧Ｖｒｅｆ１の温度依存性を示すグラフである。 図７は、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１の温度依存性を示すグラフである。 図８は、基準電圧Ｖｒｅｆ１の温度依存性を示すグラフである。 図９は、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１の温度依存性を示すグラフである。 図１０は、第２の実施形態に係る半導体装置のブロック図である。 図１１は、温度センサモジュールＴＨＳ１、ＴＨＳ２の回路構成の一例を示す回路図である。 図１２は、温度センサモジュールＴＨＳ１、ＴＨＳ２の回路構成の一例を示す回路図である。 図１３は、温度センサモジュールＴＨＳ１、ＴＨＳ２の回路構成の一例を示す回路図である。 図１４は、温度センサモジュールＴＨＳ１、ＴＨＳ２の回路構成の一例を示す回路図である。 図１５は、温度センサモジュールＴＨＳ１における経年劣化を模式的に示すグラフである。 図１６は、温度センサモジュールＴＨＳ１における経年劣化を模式的に示すグラフである。

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他の回路で構成でき、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。従って、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又はそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

（第１の実施形態）
＜半導体装置の構成＞
まず、図１を参照して、第１の実施形態に係る半導体装置について説明する。図１は、第１の実施形態に係る半導体装置のブロック図である。
図１に示すように、第１の実施形態に係る半導体装置１００は、例えばＩＣチップであり、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１を備えている。図１に示すように、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１は、基準電圧Ｖｒｅｆ１及び絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１を出力する。

基準電圧Ｖｒｅｆ１は、所定の温度範囲において温度に対して一定である。ここで、一定とは、当然のことながら、ある程度の許容範囲を有し、完全に一定である必要はない。基準電圧Ｖｒｅｆ１は、アナログ電圧信号であり、外部端子Ｔ１を介して、半導体装置１００の外部に出力される。

他方、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１は、絶対温度に比例する。絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１は、アナログ電圧信号であり、外部端子Ｔ２を介して、半導体装置１００の外部に出力される。

このように、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１は、温度に対して一定の基準電圧Ｖｒｅｆ１を生成する基準電圧生成回路である。さらに、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１は、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１を生成するため、温度を検出可能な温度センサとしての機能も有する。

ここで、図２は、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の回路構成の一例を示す回路図である。図２に示すバンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１は、ブロコウ・セルと呼ばれるバンドギャップリファレンス回路である。
図２に示すバンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１は、抵抗Ｒ１～Ｒ４、バイポーラトランジスタＢＴ１、ＢＴ２、アンプＡＭＰを備えている。

図２に示すように、抵抗Ｒ１、Ｒ２の一端は、それぞれ電源ＶＣＣに接続されている。抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値は等しい。抵抗Ｒ１の他端は、バイポーラトランジスタＢＴ１のコレクタに接続され、抵抗Ｒ２の他端は、バイポーラトランジスタＢＴ２のコレクタに接続されている。バイポーラトランジスタＢＴ１のエミッタは、抵抗Ｒ３の一端に接続され、抵抗Ｒ３の他端は、抵抗Ｒ４の一端に接続されている。バイポーラトランジスタＢＴ２のエミッタは、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との間のノードに接続されている。抵抗Ｒ４の他端は、接地されている。

図２に示すように、アンプＡＭＰの反転（－）入力端子は、抵抗Ｒ１とバイポーラトランジスタＢＴ１のコレクタとの間のノードに接続されている。一方、アンプＡＭＰの非反転（＋）入力端子は、抵抗Ｒ２とバイポーラトランジスタＢＴ２のコレクタとの間のノードに接続されている。

アンプＡＭＰの出力端子は、基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力すると共に、バイポーラトランジスタＢＴ１、ＢＴ２のベースに共通に接続されている。アンプＡＭＰの負帰還ループによって、バイポーラトランジスタＢＴ１、ＢＴ２のコレクタ電流が等しくなるように制御される。
なお、アンプＡＭＰの出力端子と基準電圧Ｖｒｅｆ１を外部へ出力する外部端子Ｔ１との間に、ボルテージフォロワ等のアナログバッファ回路が設けられていてもよい。

図２に示すように、抵抗Ｒ４の両端間の電圧が、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１であり、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との間のノードから出力される。
なお、当該ノードと絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１を外部へ出力する外部端子Ｔ２との間に、ボルテージフォロワ等のアナログバッファ回路が設けられていてもよい。

図２には、基準電圧Ｖｒｅｆ１と絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１との関係が図示されている。図２に示すように、バイポーラトランジスタＢＴ２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ２とすると、Ｖｒｅｆ１＝Ｖｂｅ２＋Ｖｐｔａｔ１が成立する。
なお、バイポーラトランジスタＢＴ１のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ１とすれば、バイポーラトランジスタＢＴ１、ＢＴ２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ１、Ｖｂｅ２の差ΔＶｂｅは、ΔＶｂｅ＝Ｖｂｅ２－Ｖｂｅ１で表される。図２に示すように、ΔＶｂｅは、抵抗Ｒ３の両端間の電圧に等しい。

なお、図２に示す回路は、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の構成のあくまでも一例である。バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の構成は、図２に示す回路に限定されない。バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の構成は、所定の温度範囲において温度に対して一定な基準電圧Ｖｒｅｆ１と、絶対温度に比例する絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１とを出力できれば、何ら限定されない。

ここで、図３は、基準電圧Ｖｒｅｆ１、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１、及びバイポーラトランジスタＢＴ２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ２の温度依存性を示すグラフである。図３において、横軸は温度（℃）、縦軸は電圧を示している。図２、図３に示す通り、Ｖｒｅｆ１≒Ｖｂｅ２＋Ｖｐｔａｔ１が成立する。
なお、バイポーラトランジスタＢＴ１、ＢＴ２のコレクタ電流を一致させた場合、Ｖｒｅｆ１＝Ｖｂｅ２＋Ｖｐｔａｔ１が成立するが、回路設計上、バイポーラトランジスタＢＴ１、ＢＴ２のコレクタ電流を意図的にずらす場合もある。そのため、図３では、Ｖｒｅｆ１≒Ｖｂｅ２＋Ｖｐｔａｔ１と記載されている。

図３に示すように、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１は、正の温度依存性を有する。他方、バイポーラトランジスタＢＴ２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ２は、負の温度依存性を有する。絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１とバイポーラトランジスタＢＴ２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ２とが相殺され、所定の温度範囲において温度に対して一定の基準電圧Ｖｒｅｆ１が得られる。例えば、図２に示すバンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１では、抵抗Ｒ３、Ｒ４の比及びバイポーラトランジスタＢＴ１、ＢＴ２のトランジスタ比等が調整され、このような基準電圧Ｖｒｅｆ１が得られる。
なお、所定の温度範囲は、例えば、半導体装置１００における動作保証の温度範囲（例えば、－４０～１２５℃）である。

上述の通り、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１は、例えば製造ばらつき等に基づく温度特性のばらつきを有する。そのため、半導体装置１００の製造時に、動作保証の温度範囲において温度を正確に測定できるように、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の温度特性が検査される。

本実施形態に係る半導体装置１００では、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の温度特性が検査される前に、複数サンプルについて基準電圧Ｖｒｅｆ１及び絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１の温度依存性が予め測定されている。例えば、各サンプルを恒温槽に入れ、±１℃以下の温度誤差において、各温度における基準電圧Ｖｒｅｆ１及び絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１を測定する。サンプル数は、例えば１００個以上である。より具体例としては、サンプル数は、数百個～数千個程度である。

ここで、図４は、製造ばらつき等に基づく基準電圧Ｖｒｅｆ１の温度依存性のばらつきについてのシミュレーション結果を示すグラフである。図４において、横軸は温度（℃）、縦軸は基準電圧Ｖｒｅｆ１（Ｖ）を示している。図４には、全サンプルの基準電圧Ｖｒｅｆ１の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍも一点鎖線で示されている。

図４に示すように、－４０～１２５℃において、基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍは、約１．２３～１．２５Ｖであり、温度上昇に伴って約２０ｍＶ（０．０２Ｖ）増加するが、温度に対して略一定である。また、図４に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆ１のばらつきもの幅、－４０～１２５℃において、約３０ｍＶ（０．０３Ｖ）で略一定である。

図５は、製造ばらつき等に基づく絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１の温度依存性のばらつきについてのシミュレーション結果を示すグラフである。図５において、横軸は温度（℃）、縦軸は絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１（Ｖ）を示している。図５には、全サンプルの絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍも一点鎖線で示されている。

図５に示すように、－４０～１２５℃において、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１は、約１．３～１．６ｍＶ／℃の傾きで、温度に対して線形性を有している。また、図５に示すように、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１のばらつきの幅も、－４０～１２５℃において、約３０ｍＶ（０．０３Ｖ）で略一定である。

ここで、図４、図５のそれぞれにおいて、あるサンプルの曲線及び直線に着目する。そのサンプルのある温度における基準電圧Ｖｒｅｆ１と全サンプルの基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍとの差をΔＶｒｅｆ１とする。また、当該サンプルのその温度における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１と全サンプルの絶対温度比例電圧の中央値Ｖｐｔａｔ＿ｍとの差をΔＶｐｔａｔ１とする。

発明者らは、両者の比ΔＶｐｔａｔ１／ΔＶｒｅｆ１が、温度によらず略一定であり、サンプルによらず、略同じ値になることを見出した。
なお、本明細書における中央値は、厳密な定義での中央値だけでなく、平均値を含むものとする。また、基準電圧Ｖｒｅｆ１及び絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１のばらつきは、正規分布であるため、平均値と厳密な定義での中央値とは略一致する。

本実施形態に係る半導体装置１００では、このような基準電圧Ｖｒｅｆ１及び絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１についてのばらつき特性を利用して、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の温度特性が検査される。具体的には、温度変化の小さいΔＶｒｅｆ１に基づいて、温度特性を示すΔＶｐｔａｔ１を算出し、温度特性を検査する。

そのため、本実施形態に係る半導体装置１００では、検査温度が正確には分からない環境下においても、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の温度特性をより精度良く検査できる。
以下に、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の温度特性検査方法について説明する。

＜温度特性検査方法＞
次に、図６、図７を参照して、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の温度特性検査方法について説明する。
図６は、基準電圧Ｖｒｅｆ１の温度依存性を示すグラフである。図６において、横軸は温度Ｔ（℃）、縦軸は基準電圧Ｖｒｅｆ１（Ｖ）を示している。図６には、検査対象のバンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の基準電圧Ｖｒｅｆ１が実線で示されており、予め測定された複数サンプルの基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍが一点鎖線で示されている。

図７は、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１の温度依存性を示すグラフである。図７において、横軸は温度Ｔ（℃）、縦軸は絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１（Ｖ）を示している。図７には、検査対象のバンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１が実線で示されており、予め測定された複数サンプルの絶対温度比例電圧の中央値Ｖｐｔａｔ＿ｍが一点鎖線で示されている。

図６、図７は、半導体装置１００の動作保証の下限温度である－４０℃に検査温度を設定し、基準電圧Ｖｒｅｆ１及び絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１を測定する様子を示している。
まず、図６に示すように、検査の設定温度が－４０℃であるのに対し、実際には測定温度Ｔｍ［℃］において、基準電圧Ｖｒｅｆ１（Ｔｍ）が測定されたものとする。すなわち、測定温度Ｔｍ［℃］は、－４０℃の近傍だが、未知である。図６に示すように、測定温度Ｔｍ［℃］は、－４０℃よりも高くなり易く、例えば－３０℃程度である。

図６に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆ１及び基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍは、温度に対して略一定である。そのため、－４０℃における基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍ（－４０）は、測定温度Ｔｍ［℃］における基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍと略同じ値である。従って、基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍとの差ΔＶｒｅｆ１は、測定温度Ｔｍ［℃］における基準電圧Ｖｒｅｆ１（Ｔｍ）と－４０℃における基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍ（－４０）との差ΔＶｒｅｆ１’と略等しい。また、図３を参照すると、－４０℃とＴｍ［℃］とにおけるＶｒｅｆ１の変化は、Ｖｐｔａｔ１の変化に比べ、無視できる程小さい。
すなわち、算出したΔＶｒｅｆ１’≒ΔＶｒｅｆ１が成立するため、算出したΔＶｒｅｆ１’＝ΔＶｒｅｆ１とみなす。

次に、図７に示すように、上述のΔＶｐｔａｔ１／ΔＶｒｅｆ１＝一定の関係を用いて、測定温度Ｔｍ［℃］における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１（Ｔｍ）と絶対温度比例電圧の中央値Ｖｐｔａｔ＿ｍとの差ΔＶｐｔａｔ１を算出する。例えば、ΔＶｐｔａｔ１／ΔＶｒｅｆ１＝１．０とすると、ΔＶｐｔａｔ１＝ΔＶｒｅｆ１である。
算出したΔＶｐｔａｔ１が、各バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の温度特性を示す固有値である。

図７にも示すように、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１＝Ｖｐｔａｔ＿ｍ＋ΔＶｐｔａｔ１が成立するため、算出したΔＶｐｔａｔ１を代入し、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１の温度特性式が得られる。
詳細には後述するように、算出したΔＶｐｔａｔ１は、デジタル信号に変換され、例えば、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１を制御するコントローラのヒューズビット等の記憶部に記憶される。

また、図７に示すように、測定温度Ｔｍ［℃］における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１（Ｔｍ）から算出したΔＶｐｔａｔ１を減じると、測定温度Ｔｍ［℃］における絶対温度比例電圧の中央値Ｖｐｔａｔ＿ｍ（Ｔｍ）の値が得られる。
ここで、図７に示すように、絶対温度比例電圧の中央値Ｖｐｔａｔ＿ｍは、定数α、βを用いて、Ｖｐｔａｔ＿ｍ＝α×Ｔ＋βで表され、既知である。例えば、直線の傾きを示す定数αは約１．５［ｍＶ／℃］、定数βは約４００［ｍＶ］である。
すなわち、Ｖｐｔａｔ＿ｍ（Ｔｍ）＝α×Ｔｍ＋βであるため、Ｔｍ＝｛Ｖｐｔａｔ＿ｍ（Ｔｍ）－β｝／αから測定温度Ｔｍ［℃］が得られる。

以上に説明したように、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の温度特性を検査する際、発明者らが見出したΔＶｐｔａｔ１／ΔＶｒｅｆ１＝一定の関係を用いて、温度変化の小さいΔＶｒｅｆ１に基づいて、温度特性を示すΔＶｐｔａｔ１を算出する。そして、算出したΔＶｐｔａｔ１を用いて、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１を補正する。

ここで、図７において、測定温度Ｔｍ［℃］における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１（Ｔｍ）と－４０℃における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１（－４０）との差をΔＶｐｔａｔ１とすると、実際の値よりも大きくなってしまう。

これに対し、本実施形態に係る半導体装置１００では、温度特性を検査する際、図６に示す温度変化の小さいΔＶｒｅｆ１に基づいて、温度特性を示すΔＶｐｔａｔ１を算出する。そのため、検査温度が正確には分からない環境下においても、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の温度特性をより精度良く検査できる。

続いて、図８、図９を参照して、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の温度特性検査方法について説明する。
図８は、基準電圧Ｖｒｅｆ１の温度依存性を示すグラフである。図９は、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１の温度依存性を示すグラフである。図８、図９に示したグラフは、それぞれ図６、図７に示したグラフと同じである。

しかしながら、図８、図９は、半導体装置１００の動作保証の上限温度である１２５℃に検査温度を設定し、基準電圧Ｖｒｅｆ１及び絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１を測定する様子を示している。
まず、図８に示すように、検査の設定温度が１２５℃であるのに対し、実際には測定温度Ｔｍ［℃］において、基準電圧Ｖｒｅｆ１（Ｔｍ）が測定されたものとする。すなわち、測定温度Ｔｍ［℃］は、１２５℃の近傍だが、未知である。図８に示すように、測定温度Ｔｍ［℃］は、１２５℃よりも低くなり易く、例えば１１５℃程度である。

図８に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆ１及び基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍは、温度に対して略一定である。そのため、１２５℃における基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍ（１２５）は、測定温度Ｔｍ［℃］における基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍと略同じ値である。従って、基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍとの差ΔＶｒｅｆ１は、測定温度Ｔｍ［℃］における基準電圧Ｖｒｅｆ１（Ｔｍ）と１２５℃における基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍ（１２５）との差ΔＶｒｅｆ１’と略等しい。また、図３を参照すると、１２５℃とＴｍ［℃］とにおけるＶｒｅｆ１の変化は、Ｖｐｔａｔ１の変化に比べ、無視できる程小さい。
すなわち、算出したΔＶｒｅｆ１’≒ΔＶｒｅｆ１が成立するため、算出したΔＶｒｅｆ１’＝ΔＶｒｅｆ１とみなす。

次に、図９に示すように、ΔＶｐｔａｔ１／ΔＶｒｅｆ１＝一定の関係を用いて、測定温度Ｔｍ［℃］における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１（Ｔｍ）と絶対温度比例電圧の中央値Ｖｐｔａｔ＿ｍとの差ΔＶｐｔａｔ１を算出する。例えば、ΔＶｐｔａｔ１／ΔＶｒｅｆ１＝１．０とすると、ΔＶｐｔａｔ１＝ΔＶｒｅｆ１である。
算出したΔＶｐｔａｔ１が、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の温度特性を示す固有値である。

図９にも示すように、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１＝Ｖｐｔａｔ＿ｍ＋ΔＶｐｔａｔ１が成立するため、算出したΔＶｐｔａｔ１を代入し、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１の温度特性式も得られる。
詳細には後述するように、算出したΔＶｐｔａｔ１は、デジタル信号に変換され、例えば、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１を制御するコントローラのヒューズビット等の記憶部に記憶される。

また、図９に示すように、測定温度Ｔｍ［℃］における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１（Ｔｍ）からΔＶｐｔａｔ１を減じると、測定温度Ｔｍ［℃］における絶対温度比例電圧の中央値Ｖｐｔａｔ＿ｍ（Ｔｍ）の値が得られる。
図９に示すように、絶対温度比例電圧の中央値Ｖｐｔａｔ＿ｍは、定数α、βを用いて、Ｖｐｔａｔ＿ｍ＝α×Ｔ＋βで表される。すなわち、Ｖｐｔａｔ＿ｍ（Ｔｍ）＝α×Ｔｍ＋βであるため、Ｔｍ＝｛Ｖｐｔａｔ＿ｍ（Ｔｍ）－β｝／αから測定温度Ｔｍ［℃］が得られる。

以上に説明したように、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の温度特性を検査する際、発明者らが見出したΔＶｐｔａｔ１／ΔＶｒｅｆ１＝一定の関係を用いて、温度変化の小さいΔＶｒｅｆ１に基づいて、温度特性を示すΔＶｐｔａｔ１を算出する。そして、算出したΔＶｐｔａｔ１を用いて、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１を補正する。

ここで、図９において、測定温度Ｔｍ［℃］における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１（Ｔｍ）と１２５℃における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１（１２５）との差をΔＶｐｔａｔ１とすると、実際の値よりも小さくなってしまう。

これに対し、本実施形態に係る半導体装置１００では、温度特性を検査する際、図８に示す温度変化の小さいΔＶｒｅｆ１に基づいて、温度特性を示すΔＶｐｔａｔ１を算出する。そのため、検査温度が正確には分からない環境下においても、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１の温度特性をより精度良く検査できる。

なお、図６に示すように、測定温度Ｔｍ［℃］が－４０℃の近傍の場合、測定温度Ｔｍ［℃］は、－４０℃よりも高くなり易い。その場合、図６に示すように、実際のΔＶｒｅｆ１よりも、算出したΔＶｒｅｆ１’の方が大きい。その結果、ΔＶｐｔａｔ１の算出値も実際の値よりも大きくなる。

他方、図８に示すように、測定温度Ｔｍ［℃］が１２５℃の近傍の場合、測定温度Ｔｍ［℃］は、１２５℃よりも低くなり易い。その場合、図８に示すように、実際のΔＶｒｅｆ１よりも、算出したΔＶｒｅｆ１’の方が小さい。その結果、ΔＶｐｔａｔ１の算出値も実際の値よりも小さくなる。

従って、ΔＶｐｔａｔ１を算出する際、測定温度Ｔｍ［℃］が－４０℃の近傍及び１２５℃の近傍の両方の場合に得られたΔＶｒｅｆ１の平均を用いることが好ましい。それによって、基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍとの差ΔＶｒｅｆ１の算出値を実際の値により近付けられる。

（第２の実施形態）
＜半導体装置の構成＞
次に、図１０を参照して、第２の実施形態に係る半導体装置について説明する。図１０は、第２の実施形態に係る半導体装置のブロック図である。
図１０に示すように、第２の実施形態に係る半導体装置２００は、例えばＩＣチップであり、温度センサモジュールＴＨＳ１～ＴＨＳ４を備えている。

図１０に示すように、温度センサモジュールＴＨＳ１は、図１に示すバンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１を備えている。図１に示す第１の実施形態に係る半導体装置１００と同様に、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１は、基準電圧Ｖｒｅｆ１を外部端子Ｔ１に出力すると共に、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１を外部端子Ｔ２に出力する。
図１０に示すように、温度センサモジュールＴＨＳ２～ＴＨＳ４も、それぞれバンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２～ＢＧＲ４を備えている。

図１０に示すように、温度センサモジュールＴＨＳ１、ＴＨＳ２は、同じ電源領域ＰＤ１に形成されている。
温度センサモジュールＴＨＳ３は、電源領域ＰＤ２に形成されている。電源領域ＰＤ２は、電源領域ＰＤ１と電源電圧が異なる領域である。電源領域ＰＤ２は、電源分離セルＰＩＣ１に囲まれ、電源領域ＰＤ１と電源が分離されている。
温度センサモジュールＴＨＳ４は、電源領域ＰＤ３に形成されている。電源領域ＰＤ３は、低消費電力モード（例えばスリープモード）時に電源電圧が遮断される領域である。電源領域ＰＤ３は、電源分離セルＰＩＣ２に囲まれ、電源領域ＰＤ１と電源が分離されている。

なお、電源領域ＰＤ２、ＰＤ３は必須ではない。また、電源領域ＰＤ２、ＰＤ３のいずれか一方のみが設けられていてもよい。
さらに、温度センサモジュールの数は、複数であればよく、何ら限定されない。

ここで、温度センサモジュールＴＨＳ１の温度特性は、第１の実施形態に記載された温度特性検査方法によって検査されている。図１０に示すように、温度特性検査済みの温度センサモジュールＴＨＳ１は、基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１を出力する。基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１は、温度センサモジュールＴＨＳ２～ＴＨＳ４のそれぞれに入力される。

詳細には後述するように、基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１は、温度特性検査済みの温度センサモジュールＴＨＳ１において、基準電圧Ｖｒｅｆ１から生成される。温度センサモジュールＴＨＳ２～ＴＨＳ４のそれぞれは、基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１に基づいて、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２～ＢＧＲ４の温度特性を検査できる。

＜半導体装置の詳細な回路構成＞
次に、図１１を参照して、本実施形態に係る半導体装置２００の詳細な回路構成について説明する。図１１は、温度センサモジュールＴＨＳ１、ＴＨＳ２の回路構成の一例を示す回路図である。

まず、温度センサモジュールＴＨＳ１について説明する。
図１１に示すように、温度センサモジュールＴＨＳ１は、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１、セレクタＳＬａ１、ＳＬｂ１、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１、コントローラＣＴＲ１を備えている。

バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１は、図１、図２に示す第１の実施形態に係るバンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１と同様である。図１１に示すように、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１は、基準電圧Ｖｒｅｆ１を外部端子Ｔ１に出力すると共に、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１を外部端子Ｔ２に出力する。

図１１に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆ１をラダー抵抗によって分圧した複数の基準電圧（基準分圧電圧）Ｖｒｌ１、Ｖｒｍ１１、Ｖｒｍ１２、Ｖｒｈ１（Ｖｒｌ１＜Ｖｒｍ１１＜Ｖｒｍ１２＜Ｖｒｈ１）が生成される。ここで、基準電圧Ｖｒｌ１は、半導体装置２００の動作保証の下限温度（例えば－４０℃）における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１と同レベルの電圧である。基準電圧Ｖｒｈ１は、半導体装置２００の動作保証の上限温度（例えば１２５℃）における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１と同レベルの電圧である。

基準電圧Ｖｒｍ１１、Ｖｒｍ１２（Ｖｒｍ１２＞Ｖｒｍ１１）は、それぞれ半導体装置２００の動作保証の下限温度より高く上限温度より低い所定温度における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１と同レベルの電圧である。
なお、基準電圧Ｖｒｍ１１、Ｖｒｍ１２は、必須ではない。基準電圧Ｖｒｌ１と基準電圧Ｖｒｈ１との基準電圧は、基準電圧Ｖｒｍ１１、Ｖｒｍ１２の２個に限定されず、１個でも３個以上でもよい。

図１１に示すように、セレクタＳＬａ１には、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１及び基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｍ１１、Ｖｒｍ１２、Ｖｒｈ１が入力される。
セレクタＳＬａ１は、コントローラＣＴＲ１から出力される選択制御信号ｓｃａ１に基づいて、入力された電圧信号のいずれか一つを選択する。

セレクタＳＬｂ１には、基準電圧Ｖｒｅｆ１が入力される。セレクタＳＬｂ１は、コントローラＣＴＲ１から出力される選択制御信号ｓｃｂ１に基づいて、基準電圧Ｖｒｅｆ１を選択する。
なお、図１１において、セレクタＳＬｂ１には、基準電圧Ｖｒｅｆ１のみが入力されているが、実際には、図示されていない他の信号も入力される。そのため、セレクタＳＬｂ１が設けられている。

Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１には、セレクタＳＬａ１を介して、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１及び基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｍ１１、Ｖｒｍ１２、Ｖｒｈ１のいずれか一つのアナログ電圧信号が入力される。
また、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１には、セレクタＳＬｂ１を介して、アナログ電圧信号である基準電圧Ｖｒｅｆ１が入力される。

Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１は、セレクタＳＬｂ１を介して入力された基準電圧Ｖｒｅｆ１を基準信号として、セレクタＳＬａ１を介して入力された電圧信号をデジタル電圧信号Ｖｄ１に変換する。すなわち、デジタル電圧信号Ｖｄ１は、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１及び基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｍ１１、Ｖｒｍ１２、Ｖｒｈ１がＡ／Ｄ変換されたデジタル信号を含む。
Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１から出力されたデジタル電圧信号Ｖｄ１は、コントローラＣＴＲ１のヒューズビットＦＢ１に記憶される。

コントローラＣＴＲ１は、温度センサモジュールＴＨＳ１を制御する。具体的には、図１１に示すように、コントローラＣＴＲ１は、セレクタＳＬａ１、ＳＬｂ１に対して、それぞれ選択制御信号ｓｃａ１、ｓｃｂ１を出力する。また、コントローラＣＴＲ１は、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１から出力されたデジタル電圧信号Ｖｄ１を記憶するヒューズビットＦＢ１を備えている。

また、図１１に示すように、コントローラＣＴＲ１は、温度センサモジュールＴＨＳ２のコントローラＣＴＲ２と接続されていてもよい。そのため、コントローラＣＴＲ１、ＣＴＲ２は、ヒューズビットＦＢ１、ＦＢ２に記憶されたデータを互いに送受信できてもよい。
なお、コントローラＣＴＲ１は、温度センサモジュールＴＨＳ１の外部に設けられていてもよい。また、ヒューズビットＦＢ１は、コントローラＣＴＲ１の外部に設けられていてもよい。

ここで、温度センサモジュールＴＨＳ１の温度特性は、第１の実施形態に記載された温度特性検査方法によって検査されている。
図１１に示すように、本実施形態に係る半導体装置２００では、温度特性検査済みの温度センサモジュールＴＨＳ１が、基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１を出力する。基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１は、温度センサモジュールＴＨＳ２～ＴＨＳ４のそれぞれに入力される。詳細には後述するように、温度センサモジュールＴＨＳ２～ＴＨＳ４のそれぞれは、基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１に基づいて、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２～ＢＧＲ４の温度特性を検査できる。

次に、温度センサモジュールＴＨＳ２について説明する。
温度センサモジュールＴＨＳ２は、温度センサモジュールＴＨＳ１と同様の回路構成を有する。具体的には、温度センサモジュールＴＨＳ２は、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２、セレクタＳＬａ２、ＳＬｂ２、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２、コントローラＣＴＲ２を備えている。
なお、温度センサモジュールＴＨＳ３、ＴＨＳ４は、温度センサモジュールＴＨＳ２と同様の回路構成を有し、同様に動作するため、説明を省略する。

バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２も、図１、図２に示す第１の実施形態に係るバンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１と同様に、基準電圧Ｖｒｅｆ２を出力すると共に、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ２を出力する。
他方、図１１に示すように、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２が出力する基準電圧Ｖｒｅｆ２及び絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ２を外部に出力するための外部端子は設けられていない。このような構成によって、外部端子数を削減できる。

図１１に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆ２をラダー抵抗によって分圧した複数の基準電圧（基準分圧電圧）Ｖｒｌ２、Ｖｒｍ２１、Ｖｒｍ２２、Ｖｒｈ２（Ｖｒｌ２＜Ｖｒｍ２１＜Ｖｒｍ２２＜Ｖｒｈ２）が生成される。ここで、基準電圧Ｖｒｌ２は、半導体装置２００の動作保証の下限温度（例えば－４０℃）における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ２と同レベルの電圧である。基準電圧Ｖｒｈ２は、半導体装置２００の動作保証の上限温度（例えば１２５℃）における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ２と同レベルの電圧である。基準電圧Ｖｒｍ２１、Ｖｒｍ２２（Ｖｒｍ２２＞Ｖｒｍ２１）は、それぞれ半導体装置２００の動作保証の下限温度より高く上限温度より低い所定温度における絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ２と同レベルの電圧である。

図１１に示すように、セレクタＳＬａ２には、セレクタＳＬａ１と同様に、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ２及び基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｍ１１、Ｖｒｍ１２、Ｖｒｈ１が入力される。さらに、セレクタＳＬａ２には、基準電圧Ｖｒｅｆ２も入力される。
セレクタＳＬａ２は、コントローラＣＴＲ２から出力される選択制御信号ｓｃａ２に基づいて、入力された電圧信号のいずれか一つを選択する。

セレクタＳＬｂ２には、セレクタＳＬｂ１と同様に、基準電圧Ｖｒｅｆ１が入力される。さらに、セレクタＳＬｂ２には、温度センサモジュールＴＨＳ１から出力された基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１も入力される。
セレクタＳＬｂ２は、コントローラＣＴＲ２から出力される選択制御信号ｓｃｂ２に基づいて、入力された電圧信号のいずれか一つを選択する。

Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２には、セレクタＳＬａ２を介して、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ２及び基準電圧Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｌ２、Ｖｒｍ２１、Ｖｒｍ２２、Ｖｒｈ２のいずれか一つのアナログ電圧信号が入力される。
また、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２には、セレクタＳＬｂ２を介して、基準電圧Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１のいずれか一つのアナログ電圧信号が入力される。

Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２は、セレクタＳＬｂ２を介して入力された基準電圧Ｖｒｅｆ２を基準信号として、セレクタＳＬａ２を介して入力された絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ２及び基準電圧Ｖｒｌ２、Ｖｒｍ２１、Ｖｒｍ２２、Ｖｒｈ２をデジタル電圧信号Ｖｄ１に変換する。すなわち、デジタル電圧信号Ｖｄ２は、絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ２及び基準電圧Ｖｒｌ２、Ｖｒｍ２１、Ｖｒｍ２２、Ｖｒｈ２がＡ／Ｄ変換されたデジタル信号を含む。

他方、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２は、セレクタＳＬａ２を介して入力された基準電圧Ｖｒｅｆ２を基準信号として、セレクタＳＬｂ２を介して入力された基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１もデジタル電圧信号Ｖｄ１に変換する。すなわち、デジタル電圧信号Ｖｄ２は、基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１がＡ／Ｄ変換されたデジタル信号も含む。
Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２から出力されたデジタル電圧信号Ｖｄ２は、コントローラＣＴＲ２のヒューズビットＦＢ２に記憶される。

コントローラＣＴＲ２は、温度センサモジュールＴＨＳ２を制御する。具体的には、図１１に示すように、コントローラＣＴＲ２は、セレクタＳＬａ２、ＳＬｂ２に対して、それぞれ選択制御信号ｓｃａ２、ｓｃｂ２を出力する。また、コントローラＣＴＲ２は、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２から出力されたデジタル電圧信号Ｖｄ２を記憶するヒューズビットＦＢ２を備えている。

ここで、温度センサモジュールＴＨＳ１の温度特性は、第１の実施形態に記載された温度特性検査方法によって検査されている。
図１１に示すように、本実施形態に係る半導体装置２００では、温度特性検査済みの温度センサモジュールＴＨＳ１が、基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１を出力する。基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１は、温度センサモジュールＴＨＳ２に入力される。温度センサモジュールＴＨＳ２は、基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１に基づいて、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２の温度特性を検査できる。
以下に、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２の温度特性検査方法について説明する。

＜温度特性検査方法＞
次に、図１２を参照して、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２の温度特性検査方法について説明する。図１２は、温度センサモジュールＴＨＳ１、ＴＨＳ２の回路構成の一例を示す回路図である。図１２には、図１１に示した信号のうち、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２の温度特性を検査する際に用いる信号のみが示されている。

まず、図１２に示すように、温度特性検査済みの温度センサモジュールＴＨＳ１から出力された基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１が、温度センサモジュールＴＨＳ２に入力される。温度センサモジュールＴＨＳ２において、基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１は、セレクタＳＬｂ２を介して、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２に入力される。

基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１は、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２において、セレクタＳＬａ２を介して入力された基準電圧Ｖｒｅｆ２を基準信号として、デジタル電圧信号Ｖｄ２に変換される。デジタル電圧信号Ｖｄ２は、ヒューズビットＦＢ２に記憶される。
ここで、基準電圧Ｖｒｅｆ２を基準信号としてＡ／Ｄ変換された基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１のデジタル電圧信号をＤ＿ｒｅｆ２＿ｒｌ１、Ｄ＿ｒｅｆ２＿ｒｈ１とする（不図示）。

なお、基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１は、温度センサモジュールＴＨＳ１のＡ／ＤコンバータＡＤＣ１において、セレクタＳＬｂ１を介して入力された基準電圧Ｖｒｅｆ１を基準信号として、デジタル電圧信号Ｖｄ１に変換される。デジタル電圧信号Ｖｄ１は、ヒューズビットＦＢ１に記憶される。
ここで、基準電圧Ｖｒｅｆ１を基準信号としてＡ／Ｄ変換された基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１のデジタル電圧信号をＤ＿ｒｅｆ１＿ｒｌ１、Ｄ＿ｒｅｆ１＿ｒｈ１とする（不図示）。

ここで、図６に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍとの差をΔＶｒｅｆ１とし、同様に、基準電圧Ｖｒｅｆ２と基準電圧の中央値Ｖｒｅｆ＿ｍとの差ΔＶｒｅｆ２とする。

基準電圧Ｖｒｅｆ２を基準とした基準電圧Ｖｒｌ１のデジタル電圧信号Ｄ＿ｒｅｆ２＿ｒｌ１と基準電圧Ｖｒｅｆ１を基準とした基準電圧Ｖｒｌ１のデジタル電圧信号Ｄ＿ｒｅｆ１＿ｒｌ１との差は、基準電圧Ｖｒｌ１が共通である。そのため、以下の式（１）が成立する。
Ｄ＿ｒｅｆ２＿ｒｌ１－Ｄ＿ｒｅｆ１＿ｒｌ１＝Ｄ＿Δｒｅｆ２－Ｄ＿Δｒｅｆ１
・・・（１）

式（１）において、Ｄ＿Δｒｅｆ２はΔＶｒｅｆ２のデジタル値、Ｄ＿Δｒｅｆ１はΔＶｒｅｆ１のデジタル値である。すなわち、式（１）の右辺は、ΔＶｒｅｆ２－ΔＶｒｅｆ１のデジタル値である。
従って、以下の式（２）が成立する。
ΔＶｒｅｆ２－ΔＶｒｅｆ１≒Ｄ＿ｒｅｆ２＿ｒｌ１－Ｄ＿ｒｅｆ１＿ｒｌ１
・・・（２）
ΔＶｒｅｆ１は既知であるため、式（２）を変形すれば、ΔＶｒｅｆ２が得られる。
ΔＶｒｅｆ２≒Ｄ＿ｒｅｆ２＿ｒｌ１－Ｄ＿ｒｅｆ１＿ｒｌ１＋ΔＶｒｅｆ１

ここで、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２が出力する絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ２と絶対温度比例電圧の中央値Ｖｐｔａｔ＿ｍとの差をΔＶｐｔａｔ２とする。
第１の実施形態において説明したように、ΔＶｐｔａｔ２／ΔＶｒｅｆ２＝一定の関係から、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２の温度特性を示す固有値であるΔＶｐｔａｔ２が得られる。
このように、温度特性検査済みの温度センサモジュールＴＨＳ１から出力された基準電圧Ｖｒｌ１を用いて、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２の温度特性を検査できる。

同様に、基準電圧Ｖｒｅｆ２を基準とした基準電圧Ｖｒｈ１のデジタル電圧信号Ｄ＿ｒｅｆ２＿ｒｈ１と基準電圧Ｖｒｅｆ１を基準とした基準電圧Ｖｒｈ１のデジタル電圧信号Ｄ＿ｒｅｆ１＿ｒｈ１との差は、基準電圧Ｖｒｈ１が共通である。そのため、以下の式（３）が成立する。
Ｄ＿ｒｅｆ２＿ｒｈ１－Ｄ＿ｒｅｆ１＿ｒｈ１＝Ｄ＿Δｒｅｆ２－Ｄ＿Δｒｅｆ１
・・・（３）

上述の通り、式（３）の右辺は、ΔＶｒｅｆ２－ΔＶｒｅｆ１のデジタル値である。
従って、以下の式（４）が成立する。
ΔＶｒｅｆ２－ΔＶｒｅｆ１≒Ｄ＿ｒｅｆ２＿ｒｈ１－Ｄ＿ｒｅｆ１＿ｒｈ１
・・・（４）
ΔＶｒｅｆ１は既知であるため、式（４）を変形すれば、ΔＶｒｅｆ２が得られる。
ΔＶｒｅｆ２≒Ｄ＿ｒｅｆ２＿ｒｌ１－Ｄ＿ｒｅｆ１＿ｒｌ１＋ΔＶｒｅｆ１

従って、ΔＶｐｔａｔ２／ΔＶｒｅｆ２＝一定の関係から、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２の温度特性を示す固有値であるΔＶｐｔａｔ２が得られる。
このように、温度特性検査済みの温度センサモジュールＴＨＳ１から出力された基準電圧Ｖｒｈ１を用いても、バンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２の温度特性を検査できる。

なお、温度特性検査済みの温度センサモジュールＴＨＳ１から出力された基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１のいずれか一方を用いて、ΔＶｐｔａｔ２を求めてもよい。しかしながら、基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１の両方から算出したΔＶｒｅｆ２の平均値を用いて、ΔＶｐｔａｔ２を求めるのが好ましい。

ここで、図１３は、温度センサモジュールＴＨＳ１、ＴＨＳ２の回路構成の一例を示す回路図である。図１３は、温度特性検査済みのバンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１、ＢＧＲ２から出力された絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１、Ｖｐｔａｔ２がＡ／Ｄ変換される様子を示している。

図１３に示すように、温度特性検査済みのバンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ１から出力された絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１は、セレクタＳＬａ１を介して、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１に入力される。絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ１は、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１において、セレクタＳＬｂ１を介して入力された基準電圧Ｖｒｅｆ１を基準信号として、デジタル電圧信号Ｖｄ１に変換される。デジタル電圧信号Ｖｄ１は、ヒューズビットＦＢ１に記憶される。

同様に、温度特性検査済みのバンドギャップリファレンス回路ＢＧＲ２から出力された絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ２は、セレクタＳＬａ２を介して、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２に入力される。絶対温度比例電圧Ｖｐｔａｔ２は、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２において、セレクタＳＬｂ２を介して入力された基準電圧Ｖｒｅｆ２を基準信号として、デジタル電圧信号Ｖｄ２に変換される。デジタル電圧信号Ｖｄ２は、ヒューズビットＦＢ２に記憶される。

＜経年劣化判定方法＞
次に、図１４を参照して、温度特性検査済みの温度センサモジュールＴＨＳ１、ＴＨＳ２における経年劣化判定方法について説明する。図１４は、温度センサモジュールＴＨＳ１、ＴＨＳ２の回路構成の一例を示す回路図である。図１４には、図１１に示した信号のうち、温度センサモジュールＴＨＳ１、ＴＨＳ２の経年劣化を判定する際に用いる信号のみが示されている。以下に説明する経年劣化判定動作は、例えば半導体装置２００を起動する度に実行される。

図１４に示すように、温度センサモジュールＴＨＳ１では、基準電圧Ｖｒｅｆ１をラダー抵抗によって分圧した基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｍ１１、Ｖｒｍ１２、Ｖｒｈ１が、セレクタＳＬａ１を介して、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１に入力される。基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｍ１１、Ｖｒｍ１２、Ｖｒｈ１は、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１において、セレクタＳＬｂ１を介して入力された基準電圧Ｖｒｅｆ１を基準信号として、デジタル電圧信号Ｖｄ１に変換される。デジタル電圧信号Ｖｄ１は、ヒューズビットＦＢ１に記憶される。

同様に、温度センサモジュールＴＨＳ２では、基準電圧Ｖｒｅｆ２をラダー抵抗によって分圧した基準電圧Ｖｒｌ２、Ｖｒｍ２１、Ｖｒｍ２２、Ｖｒｈ２が、セレクタＳＬａ２を介して、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２に入力される。基準電圧Ｖｒｌ２、Ｖｒｍ２１、Ｖｒｍ２２、Ｖｒｈ２は、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２において、セレクタＳＬｂ２を介して入力された基準電圧Ｖｒｅｆ２を基準信号として、デジタル電圧信号Ｖｄ２に変換される。デジタル電圧信号Ｖｄ２は、ヒューズビットＦＢ２に記憶される。

ここで、図１５、図１６は、温度センサモジュールＴＨＳ１における経年劣化を模式的に示すグラフである。
図１５、図１６のそれぞれにおいて、並んで示された２つのグラフは、初期状態と経年劣化状態とを示している。いずれのグラフにおいても、横軸は温度（℃）、縦軸は電圧である。いずれのグラフにおいても、基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｍ１１、Ｖｒｍ１２、Ｖｒｈ１、Ｖｒｅｆ１が示されている。

図１５、図１６には、基準電圧Ｖｒｌ１と基準電圧Ｖｒｍ１１との差ΔＶｒｌ、基準電圧Ｖｒｍ１１と基準電圧Ｖｒｍ１２との差ΔＶｒｍ、基準電圧Ｖｒｍ１２と基準電圧Ｖｒｈ１との差ΔＶｒｈが示されている。基準電圧差ΔＶｒｌ、ΔＶｒｍ、ΔＶｒｈは、例えば、ヒューズビットＦＢ１に記憶された基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｍ１１、Ｖｒｍ１２、Ｖｒｈ１のデジタル値を用いて、コントローラＣＴＲ１が算出する。もちろん、基準電圧差ΔＶｒｌ、ΔＶｒｍ、ΔＶｒｈをヒューズビットＦＢ１に記憶してもよい。

図１５、図１６に示すように、経年劣化によって、基準電圧差ΔＶｒｌ、ΔＶｒｍ、ΔＶｒｈが変化する。図１５では、経年劣化によって、基準電圧差ΔＶｒｌ、ΔＶｒｍ、ΔＶｒｈが大きくなっている。他方、図１６では、経年劣化によって、基準電圧差ΔＶｒｌ、ΔＶｒｍ、ΔＶｒｈが小さくなっている。

図１５、図１６に示すように、経年劣化によって、基準電圧差ΔＶｒｌ、ΔＶｒｍ、ΔＶｒｈが大きくも小さくもなり得る。そのため、例えば、基準電圧差ΔＶｒｌ、ΔＶｒｍ、ΔＶｒｈの初期値からの変化量が所定の閾値を超えた場合、コントローラＣＴＲ１が経年劣化状態であると判定する。

以上に説明したように、本実施形態に係る半導体装置２００では、基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｍ１１、Ｖｒｍ１２、Ｖｒｈ１の差ΔＶｒｌ、ΔＶｒｍ、ΔＶｒｈの変化量に基づいて、経年劣化を判定できる。
温度センサモジュールＴＨＳ２～ＴＨＳ４についても同様に、経年劣化を判定できる。

特許文献２では、温度センサモジュールの近傍に経年劣化判定用の温度センサモジュールを別途設ける必要があったが、本実施形態に係る半導体装置２００では、その必要はない。

また、同じ電源領域ＰＤ１に形成された温度センサモジュールＴＨＳ１、ＴＨＳ２の経年劣化速度は同様である。それに対し、異なる電源領域ＰＤ２、ＰＤ３に形成された温度センサモジュールＴＨＳ３、ＴＨＳ４は、電源電圧や電圧印加時間が異なるため、経年劣化速度が異なる。

このような場合、特許文献２では、電源領域ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３毎に、経年劣化判定用の温度センサモジュールを設ける必要があった。
それに対し、本実施形態に係る半導体装置２００では、各温度センサモジュールＴＨＳ１～ＴＨＳ４自身が、経年劣化を判定できる。そのため、異なる電源領域ＰＤ２、ＰＤ３に形成された温度センサモジュールＴＨＳ３、ＴＨＳ４も、自身で適切に経年劣化を判定できる。

なお、基準電圧差ΔＶｒｌ、ΔＶｒｍ、ΔＶｒｈのいずれかを用いて、経年劣化を判定してもよい。また、例えば基準電圧Ｖｒｌ１、Ｖｒｈ１の差を用いて、経年劣化を判定してもよい。

上述したプログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された１又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群（又はソフトウェアコード）を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、ＲＡＭ（Random-Access Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、フラッシュメモリ、ＳＳＤ（Solid-State Drive）又はその他のメモリ技術、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、又はその他の形式の伝搬信号を含む。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施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において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１００、２００ 半導体装置
ＡＭＰ アンプ
ＢＧＲ２～ＢＧＲ４ バンドギャップリファレンス回路
ＢＴ１、ＢＴ２ バイポーラトランジスタ
ＣＴＲ１、ＣＴＲ２ コントローラ
ＦＢ１、ＦＢ２ ヒューズビット
ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３ 電源領域
ＰＩＣ１、ＰＩＣ２ 電源分離セル
Ｒ１～Ｒ４ 抵抗
ＳＬａ１、ＳＬｂ１、ＳＬａ２、ＳＬｂ２ セレクタ
Ｔ１、Ｔ２ 外部端子
ＴＨＳ１～ＴＨＳ４ 温度センサモジュール

Claims (12)

1. 所定の温度範囲において温度に対して一定の基準電圧と、絶対温度に比例する絶対温度比例電圧と、を出力するバンドギャップリファレンス回路を備え、
   前記バンドギャップリファレンス回路の温度特性が検査される前に、複数サンプルについて前記基準電圧及び前記絶対温度比例電圧の温度依存性が予め測定されており、
   前記温度特性が検査される際、所定温度における当該バンドギャップリファレンス回路の前記基準電圧と前記複数サンプルの前記基準電圧の中央値との差ΔＶｒｅｆに基づいて、前記所定温度における当該バンドギャップリファレンス回路の前記絶対温度比例電圧と前記複数サンプルの前記絶対温度比例電圧の中央値との差ΔＶｐｔａｔが算出される、
   半導体装置。
2. 前記温度特性が検査される際、前記差ΔＶｒｅｆと前記差ΔＶｐｔａｔとの比を温度によらず一定とする、
   請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記温度特性が検査される際、
   当該半導体装置を動作保証の下限温度及び上限温度に設定し、
   前記下限温度及び上限温度における前記差ΔＶｒｅｆの平均値に基づいて、前記差ΔＶｐｔａｔが算出される、
   請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記温度特性が検査された前記バンドギャップリファレンス回路から出力された前記基準電圧を分圧した複数の基準分圧電圧の差の変化量に基づいて、経年劣化を判定する、
   請求項１に記載の半導体装置。
5. 前記バンドギャップリファレンス回路は、第１のバンドギャップリファレンス回路であり、前記基準電圧として第１の基準電圧を出力し、
   前記第１のバンドギャップリファレンス回路と異なる電源領域に形成され、第２の基準電圧を出力する第２のバンドギャップリファレンス回路をさらに含み、
   温度特性が検査された前記第２のバンドギャップリファレンス回路から出力された前記第２の基準電圧を分圧した複数の基準分圧電圧の差の変化量に基づいて、経年劣化を判定する、
   請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記バンドギャップリファレンス回路は、第１のバンドギャップリファレンス回路であり、前記基準電圧として第１の基準電圧を出力し、
   第２の基準電圧を出力する第２のバンドギャップリファレンス回路と、
   前記第１の基準電圧が入力される第１のアナログ／デジタルコンバータと、
   前記第２の基準電圧が入力される第２のアナログ／デジタルコンバータと、をさらに備え、
   前記第２のバンドギャップリファレンス回路の前記温度特性が検査される際、
   前記温度特性が検査された前記第１のバンドギャップリファレンス回路から出力された前記第１の基準電圧が分圧された第１の基準分圧電圧が、前記第１のアナログ／デジタルコンバータにおいて、前記第１の基準電圧を基準として第１のデジタル信号に変換されると共に、前記第２のアナログ／デジタルコンバータにおいて、前記第２の基準電圧を基準として第２のデジタル信号に変換され、
   前記第１及び第２のデジタル信号の差に基づいて、前記第２のバンドギャップリファレンス回路の前記温度特性が検査される、
   請求項１に記載の半導体装置。
7. 温度に対して一定の基準電圧と絶対温度に比例する絶対温度比例電圧とを出力するバンドギャップリファレンス回路の温度特性検査方法であって、
   前記バンドギャップリファレンス回路の温度特性を検査する前に、複数サンプルについて前記基準電圧及び前記絶対温度比例電圧の温度依存性を予め測定しておき、
   前記温度特性を検査する際、所定温度における当該バンドギャップリファレンス回路の前記基準電圧と前記複数サンプルの前記基準電圧の中央値との差ΔＶｒｅｆに基づいて、前記所定温度における当該バンドギャップリファレンス回路の前記絶対温度比例電圧と前記複数サンプルの前記絶対温度比例電圧の中央値との差ΔＶｐｔａｔを算出する、
   温度特性検査方法。
8. 前記温度特性を検査する際、前記差ΔＶｒｅｆと前記差ΔＶｐｔａｔとの比を温度によらず一定とする、
   請求項７に記載の温度特性検査方法。
9. 前記温度特性を検査する際、
   前記バンドギャップリファレンス回路を動作保証の下限温度及び上限温度に設定し、
   前記下限温度及び上限温度における前記差ΔＶｒｅｆの平均値に基づいて、前記差ΔＶｐｔａｔを算出する、
   請求項７に記載の温度特性検査方法。
10. 前記温度特性が検査された前記バンドギャップリファレンス回路から出力された前記基準電圧を分圧した複数の基準分圧電圧の差の変化量に基づいて、経年劣化を判定する、
    請求項７に記載の温度特性検査方法。
11. 前記バンドギャップリファレンス回路は、第１のバンドギャップリファレンス回路であり、前記基準電圧として第１の基準電圧を出力し、
    前記第１のバンドギャップリファレンス回路と異なる電源領域に形成され、第２の基準電圧を出力する第２のバンドギャップリファレンス回路をさらに含み、
    温度特性が検査された前記第２のバンドギャップリファレンス回路から出力された前記第２の基準電圧を分圧した複数の基準分圧電圧の差の変化量に基づいて、経年劣化を判定する、
    請求項１０に記載の温度特性検査方法。
12. 前記バンドギャップリファレンス回路は、第１のバンドギャップリファレンス回路であり、前記基準電圧として第１の基準電圧を出力し、
    第２の基準電圧を出力する第２のバンドギャップリファレンス回路の温度特性を検査する際、
    前記温度特性が検査された前記第１のバンドギャップリファレンス回路から出力された前記第１の基準電圧を分圧した第１の基準分圧電圧を、第１のアナログ／デジタルコンバータにおいて、前記第１の基準電圧を基準として第１のデジタル信号に変換すると共に、第２のアナログ／デジタルコンバータにおいて、前記第２の基準電圧を基準として第２のデジタル信号に変換し、
    前記第１及び第２のデジタル信号の差に基づいて、前記第２のバンドギャップリファレンス回路の前記温度特性を検査する、
    請求項７に記載の温度特性検査方法。

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