本发明专利技术的目的在于提供一种能够迅速并且正确地检测与内置的半导体晶体管的温度相关的信息的半导体装置。在本发明专利技术中，MOSFET（1）具有多个单元，具有：主单元群（2），包括多个单元中的、用于对负载供给电流的单元；以及传感单元群（3），包括用于检测与MOSFET（1）的温度相关的温度信息的单元。对于主单元群（2）和传感单元群（3），表示相对温度的变化的电气特性的变化的温度特性不同。温度检测电路（10）例如根据主单元群（2）中流过的主电流的值和传感单元群（3）中流过的传感电流的值，检测MOSFET（1）的温度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体装置，更详细而言涉及具备检测与内置的半导体晶体管的温度相关的信息的功能的半导体装置。
技术介绍
在电力变换装置等中使用的半导体晶体管中，流过几十A 几百A的电流，所以产生大的发热，半导体晶体管的温度上升。通过冷却装置抑制半导体晶体管的温度上升。但是，有时无法充分抑制半导体晶体管的温度上升。例如，在电力变换电路等中有可能产生的短路事故时，半导体晶体管中流过的电流急剧增大，而发·生过电流。如果在半导体晶体管由于短路等而发生过电流，则产生急剧的发热，半导体晶体管的温度急剧上升。半导体晶体管如果由于急剧的温度上升而成为过温度状态，则无法控制而有时被破坏。在该情况下，有时对电力变换电路造成重大的影响。为了防止急剧的温度上升所引起的半导体晶体管的破坏，需要迅速并且正确地检测半导体晶体管的温度或者半导体晶体管中流过的电流来控制半导体晶体管，从过温度状态保护半导体晶体管。作为能够检测半导体晶体管(以下有时简称为“晶体管”)的温度的以往技术的半导体装置，在例如专利文献I (第10页、图3)以及专利文献2 (第5 — 6页、图1)中公开了内置用于检测温度的元件(以下有时称为“温度检测用元件”)的半导体装置。在专利文献I以及专利文献2公开的半导体装置中，在晶体管上或者其附近，作为温度检测用元件，设置了二极管或者电阻等，根据温度检测用元件的特性的温度依赖性，检测晶体管的温度。例如，在专利文献2公开的半导体装置中，根据在碳化硅等宽带隙半导体的基板上形成的作为温度检测用元件的PN 二极管的温度依赖性，检测晶体管的温度。作为能够检测半导体晶体管中流过的电流的以往技术的半导体装置，例如在非专利文献I (第768页、图6)以及专利文献3 (第4页、图1)中公开了内置用于检测电流的元件(以下有时称为“电流检测用元件”)的半导体装置。·在非专利文献1以及专利文献3公开的半导体装置中，构成晶体管的多个单元的一部分被用作电流检测用元件。例如，在专利文献3记载的半导体装置中，在半导体芯片的中央附近和外周附近，设置构成半导体晶体管的多个单元的一部分而作为电流检测用单元，根据由电流检测用单元检测的传感电流的平均值，检测半导体芯片中流过的电流。在非专利文献I以及专利文献3公开的半导体装置中，晶体管构成为具备被用作电流检测用元件的一部分的单元的群(以下称为“传感单元群”)、和承担晶体管中导通的大部分的电流的单元的群(以下称为“主单元群”)。即使在例如上述专利文献I公开的半导体装置中，非专利文献I以及专利文献3公开的技术也被用作检测晶体管中流过的电流的技术。专利文献1:日本特开2004 - 117111号公报专利文献2:日本特开2005 - 175357号公报专利文献3:日本特开2005 - 322781号公报非专利文献1: 7 4 \才(丫.Xi a 0)、外3名、「自動車用卜 > > 子八7 — MOSFET O 電流検出(Current Sensing Trench Power MOSFET for AutomotiveApplications)」、了 7。7 彳— 工夕卜口二夕；λ.力叉.τ* >卜''.工夕 % *。''J V 3 > (Applied Power Electronics Conference and Exposition)、了彳.卜 1J7。卟.4 一( I E E E)、2005、第 2 卷(V O 1.2)、p.766 — 770
技术实现思路
如上述专利文献I以及专利文献2公开那样，作为能够检测半导体晶体管的温度的以往技术的半导体装置，有如下半导体装置:在晶体管上或者其附近，设置二极管或者电阻等温度检测用元件，根据温度检测用元件的特性的温度依赖性，检测晶体管的温度。在该半导体装置中，在作为发热部的晶体管内部、与设置有二极管或者电阻等温度检测用元件的温度检测部之间，有空间上的间隔。因此，存在如下问题:难以迅速并且正确地检测晶体管内部的温度，难以防止晶体管的急剧的温度上升所致的破坏。例如，在专利文献I公开的半导体装置中，在温度检测中使用的二极管(以下有时称为“温度检测二极管”)、与作为发热部的晶体管内部(以下有时称为“晶体管发热部”)之间，有空间上的间隔，所以在温度检测二极管与晶体管发热部之间产生温度差。为了消除该温度差，在专利文献I公开的半导体装置中，使用从电流传感用发射极流出的传感电流值，校正由温度检测二极管检测的温度。但是，在温度检测二极管与晶体管发热部之间不可能没有空间上的间隔，所以在专利文献I公开的半导体装置中，存在难以针对晶体管发热部的急剧的温度上升立即检测正确的温度这样的问题。在上述非专利文献I公开的半导体装置中，将作为构成晶体管的一部分的单元群的传感单元群用作电流检测用 元件。如果将该传感单元群用作温度检测用元件，则检测温度的部分与发热部之间的空间上的间隔的问题被消除。但是，传感单元群的原来的目的在于正确地检测晶体管中流过的电流，所以期望呈现与主单元群相同的特性。因此，即使原样地应用非专利文献I公开的技术，也难以迅速并且正确地检测晶体管内部的急剧的温度上升。在上述专利文献2公开的半导体装置中，温度检测用的PN 二极管形成于绝缘膜上，所以直至检测流过电流的半导体晶体管的正确的温度花费时间。因此，从半导体晶体管的温度上升至通过温度检测用的PN 二极管检测出其温度上升为止，发生若干的延迟。由此，从过温度状态的保护延迟而半导体晶体管有可能被破坏。另外，如以下那样制造专利文献2公开的半导体装置。首先，在半导体基体中，在形成了构成半导体晶体管的漏极区域等各区域之后，在半导体基体上形成绝缘膜，在绝缘膜上堆积多结晶半导体。然后，为了形成温度检测用的PN 二极管，使用掩模部分性地进行离子注入。接下来，对多结晶半导体层进行构图(patterning)，形成半导体晶体管的栅电极和温度传感用的PN 二极管。最后，形成源电极等，从而得到半导体装置。这样，在专利文献2公开的半导体装置中，为了形成温度检测用的PN 二极管，制造中的工序数(以下有时称为“制造工序数”)增加，所以存在导致制造成本上升这样的问题。另外，在专利文献I 3以及非专利文献I中，未公开内置温度检测用元件和电流检测用元件这两方的半导体装置。为了实现内置温度检测用元件和电流检测用元件这两方的半导体装置，例如，考虑组合专利文献2记载的技术和专利文献3记载的技术。在该情况下，需要在半导体晶体管上形成温度检测用二极管的阳极电极以及阴极电极、和电流检测用单元的源电极，所以半导体晶体管的有效面积有可能变小。本专利技术的目的在于提供一种能够迅速并且正确地检测与内置的半导体晶体管的温度相关的信息的半导体装置。本专利技术提供一种半导体装置，其特征在于，具备:半导体晶体管，具有多个单元；以及检测电路，检测与所述半导体晶体管的温度相关的温度信息，所述半导体晶体管具有包括所述多个单元中的用于对负载供给电流的单元的主单元群、和包括用于检测所述温度信息的单元的传感单元群，对于所述主单元群和所述传感单元群，表示相对所述半导体晶体管的温度的变化的电气特性的变化的温度特性不同，所述检测电路根据所述传感单元群中流过的传感电流的值，检测所述温度信息。根据本专利技术的半本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.03 JP 2010-197597;2010.09.03 JP 2010-197381.一种半导体装置(20、21、100)，其特征在于，具备: 半导体晶体管(1、101)，具有多个单元(110);以及 检测电路(10、144)，检测与所述半导体晶体管(1、101)的温度相关的温度信息， 所述半导体晶体管(1、101)具有包括所述多个单元(110)中的用于对负载(L)供给电流的单元的主单元群(2、102)、和包括用于检测所述温度信息的单元的传感单元群(3、104)， 对于所述主单元群(2、102)和所述传感单元群(3、104)，表示相对所述半导体晶体管(UlOl)的温度的变化的电气特性的变化的温度特性不同， 所述检测电路(10、144)根据所述传感单元群(3、104)中流过的传感电流的值，检测所述温度信息。2.根据权利要求1所述的半导体装置(20、21)，其特征在于， 所述检测电路(10)根据所述主单元群(2、102)中流过的主电流的值、和所述传感电流的值，检测所述温度信息。3.根据权利要求2所述的半导体装置(20、21)，其特征在于，还具备: 主电流信息检测部件(9 )，检测与所述主电流相关的主电流信息；以及 传感电流信息检测部件(5、6、8、12、13 )，检测与所述传感电流相关的传感电流信息， 所述检测电路(10) 预先取得表示所述主电流的值、所述传感电流的值以及所述半导体晶体管(I)的温度的关系的关系信息， 根据由所述主电流信息检测部件(9 )检测出的所述主电流信息求出所述主电流的值，并且根据由所述传感电流信息检测部件(5、6、8、12、13)检测的所述传感电流信息求出所述传感电流的值， 根据所求出的所述主电流的值以及所述传感电流的值、和 所述关系信息，检测所述半导体晶体管(I)的温度作为所述温 度 目息。4.根据权利要求1所述的半导体装置(20、21、100)，其特征在于， 所述传感单元群(3、104)被设定为相比于所述主单元群(2、102)阈值电压更高。5.根据权利要求1所述的半导体装置(20、21、100)，其特征在于， 所述主单元群(2、10...
【专利技术属性】
技术研发人员：木之内伸一，中武浩，海老池勇史，古川彰彦，今泉昌之，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：
国别省市：
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