半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可兼得在形成了有源元件的基板上通過絕緣膜而形成的溫度檢測用二極管所要求的性能和壽命的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在具備MOS-FET或IGBT等半導(dǎo)體有源元件的半導(dǎo)體裝置中，大多在形成了該半導(dǎo)體有源元件的基板，即有源元件基板上隔著絕緣膜而形成溫度檢測元件。該溫度檢測元件一般由溫度檢測用二極管構(gòu)成，該溫度檢測用二極管通過由多晶硅構(gòu)成的pn結(jié)二極管而實現(xiàn)，以I個或者多個串聯(lián)連接而構(gòu)成。上述溫度檢測用二極管主要在上述半導(dǎo)體有源元件的工作時以一定電流被通電驅(qū)動。然后，根據(jù)上述溫度檢測用二極管中產(chǎn)生的電壓Vf，檢測上述半導(dǎo)體有源元件的工作溫度(例如，參照專利文獻I)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開昭62-229866號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]然而，上述的多晶硅中存在大量的晶體缺陷。并且，多晶硅的晶體缺陷在伴隨上述溫度檢測元件的通電的多結(jié)晶的再結(jié)合過程中增大。該晶體缺陷的生成速度主要與上述溫度檢測用二極管的通電電流成比例。因此，若在上述溫度檢測用二極管持續(xù)通電恒定電流，則該溫度檢測用二極管的輸出電壓Vf逐漸變化。
[0008]這樣的上述溫度檢測用二極管的輸出特性(輸出電壓Vf)的經(jīng)時變化如圖5所示與其通電電流成比例，通電電流越大，輸出電壓Vf的變動越大。換言之，例如若將輸出電壓Vf的變動量超過2%的時間點規(guī)定為該溫度檢測用二極管的壽命，則如圖5所示通電電流越大，其壽命越短。因此，為了延長上述溫度檢測用二極管的壽命，需要減少其通電電流。
[0009]然而，若減少上述溫度檢測元件的通電電流而避免該溫度檢測用二極管的較大的經(jīng)時變化，則反而會導(dǎo)致該溫度檢測用二極管元件特性劣化。這樣，上述溫度檢測用二極管的輸出電壓Vf的偏差變大，產(chǎn)生溫度檢測靈敏度降低的問題。因此，存在如下的問題，即難以基于圖5所示的溫度檢測用二極管的輸出特性，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定既通過減少該溫度檢測用二極管的經(jīng)時變化而延長壽命，同時又充分確保其檢測靈敏度的通電電流。
[0010]本發(fā)明考慮到這樣的情況而完成，其目的在于提供一種具備在形成了有源元件的基板上隔著絕緣膜而形成的溫度檢測用二極管的半導(dǎo)體裝置中，能夠兼得上述溫度檢測用二極管所要求的壽命和檢測靈敏度的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動方法。
[0011]技術(shù)方案
[0012]為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動方法的特征在于，具備在形成有半導(dǎo)體有源元件的基板上隔著絕緣膜而形成的具有pn結(jié)的例如由多晶硅構(gòu)成的溫度檢測用二極管，當(dāng)檢測以恒定電流對上述溫度檢測用二極管進行通電而在該溫度檢測用二極管中產(chǎn)生的電壓時，
[0013]根據(jù)該溫度檢測用二極管的壽命，規(guī)定對上述溫度檢測用二極管中進行通電的電流密度的上限值的同時，根據(jù)該溫度檢測用二極管的輸出電壓的相對于標(biāo)準偏差的允許偏差電壓，規(guī)定對上述溫度檢測用二極管中進行通電的電流密度的下限值。然后，在上述上限值和下限值的范圍內(nèi)，確定對上述溫度檢測用二極管進行通電的電流值。
[0014]S卩，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動方法的著眼于，在將上述溫度檢測用二極管中通電的電流作為其電流密度獲取時，作為上述溫度檢測用二極管的直到發(fā)生故障為止的經(jīng)過特性的壽命特性不依賴于該溫度檢測用二極管的、具體而言Pn結(jié)二極管的pn結(jié)面積而是取決于上述電流密度。另外著眼于，同時表示輸出電壓的變化的標(biāo)準偏差取決于上述電流密度，其中，輸出電壓的變化表示上述溫度檢測用二極管的溫度檢測靈敏度。
[0015]另外，上述電流密度的上限值例如在上述溫度檢測用二極管所要求的壽命為15年時設(shè)定為1213A/cm2。另外，上述電流密度的下限值例如在上述溫度檢測用二極管的輸出電壓的相對于標(biāo)準偏差的允許偏差電壓為2.5mV時設(shè)定為50A/cm2。
[0016]發(fā)明效果
[0017]根據(jù)在上述的條件下規(guī)定上述溫度檢測用二極管的通電電流的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動方法，能夠在滿足該溫度檢測用二極管所要求的輸出特性，特別是滿足溫度檢測靈敏度的同時，滿足該溫度檢測用二極管所要求的壽命。因此，通過在上述電流密度下根據(jù)上述溫度檢測用二極管的大小，即pn結(jié)面積確定該溫度檢測用二極管的通電電流，能夠兼得所需要的壽命和溫度檢測靈敏度。因此，其實用性的優(yōu)點較多。
【附圖說明】
[0018]圖1是表示本發(fā)明所適用的半導(dǎo)體裝置的一個例子的示意平面構(gòu)成圖。
[0019]圖2是表示圖1所示的半導(dǎo)體裝置所具備的溫度檢測用二極管的例子的圖。
[0020]圖3是相對于溫度檢測用二極管中通電的電流密度的輸出電壓的平均值與其變化的標(biāo)準偏差之間的關(guān)系的圖。
[0021]圖4是表示直到發(fā)生故障為止的經(jīng)過時間與溫度檢測用二極管的通電電流密度之間的關(guān)系的圖。
[0022]圖5是表示以溫度檢測用二極管中通電的電流為參數(shù)時的該溫度檢測用二極管的輸出特性的經(jīng)時變化的圖。
[0023]符號說明
[0024]1:形成了半導(dǎo)體有源元件的基板
[0025]2:絕緣膜
[0026]3:溫度檢測用二極管
[0027]3p:p 型區(qū)域
[0028]3n:n 型區(qū)域
[0029]4p、4n:電極
[0030]5:陽極端子
[0031]6:陰極端子
【具體實施方式】
[0032]以下，參照附圖對本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動方法進行說明。
[0033]圖1是表示本發(fā)明所應(yīng)用的半導(dǎo)體裝置的一個例子的示意平面構(gòu)成圖。
[0034]該半導(dǎo)體裝置是在形成了 MOS-FET、IGBT等半導(dǎo)體有源元件的基板I上具備隔著絕緣膜2而形成的具有pn結(jié)的溫度檢測元件(具體而言，溫度檢測用二極管3)的裝置。并且，上述溫度檢測用二極管3例如如圖2所示，在上述基板I的大致中央部設(shè)置向多晶硅中注入硼(B)離子而成的P型區(qū)域3p和向多晶硅中注入磷(P)離子而成的η型區(qū)域3n，這些區(qū)域3p、3n之間形成有pn結(jié)。作為該pn結(jié)的大小的pn結(jié)面積例如為[380 ymX0.5 μπι=190 μ m2]。
[0035]應(yīng)予說明，在圖2中4p、4n為上述p型區(qū)域3p和上述η型區(qū)域3n的電極。另外，圖1中作為上述溫度檢測元件示出了在上述基板I上的大致中央部形成3個溫度檢測用二極管3，且串聯(lián)連接這些溫度檢測用二極管3的例子。這些溫度檢測用二極管3的串聯(lián)連接是通過使用金(Au)等導(dǎo)體(未圖示)依次連接上述電極4p、4n而進行。另外，圖中5為由串聯(lián)連接的上述溫度檢測用二極管3構(gòu)成的溫度檢測元件的陽極端子，6為上述溫度檢測元件的陰極端子。
[0036]這里，對于如上述所形成的溫度