专利名称：半导体器件和数据生成方法
技术领域：
本发明涉及一种设有温度传感器的半导体器件以及一种用于半导体器件的数据生成方法，并且特别地涉及在应用于需要高度精确温度检测的半导体器件时很有效的技术。
背景技术：
近年来，对用于车辆发动机控制的以较高温度运行的微型计算机的需求在不断增 力口。与该需求相伴地，对于将温度传感器安装至微型计算机也有很高的需求。由于车辆发动机在非常高的温度下运行，因此安装的温度传感器特别需要在高温侧进行高精度的温度检测。过去例如在通过安装于微型计算机上的片上(on-chip)温度传感器进行温度检测的一种方法中，在温度传感器内采用具有正温度特性或负温度特性的电压以及通过某种方法生成的与温度无关的参考电压，并通过模拟或数字方法进行彼此比较，由此执行温度检测。上述具有正温度特性或负温度特性的电压例如使用了以下的电压。作为具有负温度特性的电压，也就是随着温度升高而减小的电压，使用在通过将二极管用作存在于利用CMOS工艺在硅基板上形成的阱之间的寄生二极管、寄生双极晶体管等而使得电流流过二极管时跨越二极管两端出现的电压。作为具有正温度特性的电压，也就是随着温度升高而成正比增大的电压，使用差分电压，也就是在像上述情况中那样使得具有不同数值的电流流过二极管时跨越二极管两端出现的电压差。作为具有正温度特性的电压的另一个示例，可以使用在使得具有相同数值的电流流过两个双极晶体管中每一个时由两个具有相互不同的发射极面积的寄生双极晶体管的基极-发射极电压的电压差得到的差分电压。这样的电压对温度具有比较高的线性度。但是，电压实际上具有二阶或更高阶的非线性分量，并且这一事实是降低温度检测精度的因素之一。通常已知的是利用CMOS工艺在硅基板上形成的器件(例如MOS晶体管、电阻器、电容器、双极晶体管、二极管)会由于工艺偏差、电源电压的波动和其他原因而表现出元件特性的绝对值和相对值上的差异。这一事实也是降低温度检测精度的因素之一。因此，为了减少由于工艺偏差等原因而造成的温度检测精度的降低，在很多情况下都会使用微调技术以对每一个芯片进行偏差补偿。在温度检测中还有一种通过使用基于硬件或基于软件的技术执行用于补偿温度的计算来提高检测精度的方法。例如专利文献I至专利文献3中公开了涉及用于补偿温度的相关计算方法。由专利文献I公开的设有温度传感器的半导体器件进一步包括实际温度测量电路。将由相关实际温度测量电路测得的温度定义为真实温度，根据该温度与温度传感器输出值的对应关系来补偿和输出由温度传感器测量的温度。温度传感器在预定温度下的理论输出值根据理想公式进行计算，理想公式表示温度传感器输出值以及由先验知识得出的温度的对应关系，并且计算温度传感器在该温度下的理论输出值和实际输出值之间的差值。该差值被用作校正数据。然后，在执行温度测量时，将温度传感器的输出值加上或者减去校正数据之后获得的数值输出作为测量值。由专利文献2公开的设有温度传感器的半导体器件通过使用校正函数来补偿温度传感器的测量温度，校正函数表示温度和跨越用作温度传感器的二极管两端出现的电压之间的关系。用与半导体器件分开安装的温度测量器件预先测量温度，并且将测量温度定义为真实温度。同时也测量跨越二极管两端出现的电压。在两个温度点测量电压值，然后根据这些测量数据推导出电压值和温度的线性函数并用作校正函数。在执行温度测量时，利用校正函数将温度传感器的电压值转换成温度，并输出该温度作为测量值。由专利文献3公开的设有温度传感器的半导体器件预先在芯片以外建立了与温 度传感器输出值相对应的校正数据。在实际操作中，半导体器件输出由输出值指引的相关校正数据作为测量温度。也就是说，用与相关半导体器件分开安装的温度测量器件测量温度并将其定义为真实温度。此时的电源电压数据和温度传感器输出值也要预先获得。校正数据在所获得数据的基础上创建。在执行温度测量时，由温度传感器输出值指引的校正数据被输出作为测量温度。温度补偿的精度由获取数据的数量决定，获取数据的数量对应于在创建校正数据时设立的温度和电源电压的组数。(专利文献I)日本公开专利2004-134472(专利文献2)日本公开专利2001-298160(专利文献3)日本公开专利平4(1992)-225250
发明内容
但是，本发明人认为在上述相关方法中存在以下问题。首先，由专利文献I公开的温度补偿方法假定由形成在同一硅基板上作为温度传感器的实际温度测量电路测得的温度就是真实温度。但是，考虑到硅工艺偏差等因素，相关测量温度缺乏作为真实温度的可靠性。将温度传感器的输出值加上或减去校正数据被作为温度的校正方法执行。但是，仅通过加减运算难以在温度校正上获得足够的精度。其次，由专利文献2公开的温度补偿方法用线性校正函数的方式表达了温度传感器输出电压和温度的关系。但是，如上所述，由于实际上有二阶或更高阶的非线性分量，因此难以在温度校正上获得足够的精度。再次，根据由专利文献3公开的温度补偿方法，为了提高温度校正的精度，在创建校正数据时必须要使用测试装置设立多组温度和电源电压模式并且必须要单独地获取用于每一个LSI的数据而不能执行基于函数的计算。因此，这种方法也不理想。为了解决这些问题，可以设想通过根据二阶或更高阶校正函数进行计算来执行温度补偿。但是，为了得到校正函数，必须要在例如批量生产的测试过程中的多个测试温度点来测量温度传感器的特性。因此，测试温度点的数量会随着校正函数变为更高阶而增多，从而会导致测试时间以及测试过程成本的增加。
本发明是考虑到上述情况而给出的，并且目标在于提高温度传感器的温度检测精度，抑制测试过程中测试温度点的数量。根据本发明的说明书和附图中的描述，上述和其他的用途以及新颖的特征都将变
得清楚。以下简要介绍由本申请公开的典型发明方案的概要。S卩，给出的半导体器件包括系数计算单元和校正运算单元。系数计算单元计算系数高达N阶(N为大于等于一的整数)的校正函数作为特征函数的N阶近似，特征函数表示由温度传感器单元测量的温度数据与基于N+1个温度数据的温度的对应关系，这N+1个温度数据包括特征函数在预定温度下的温度数据理论值以及由温度传感器单元在N个温度点测量的N个温度数据测量值。校正运算单元通过借助应用了算出的系数的校正函数在由温度传感器单元测量的温度数据的基础上执行计算来生成包括温度相关信息的数据。 以下简要介绍由本申请公开的典型发明方案获得的效果。S卩，根据给出的半导体器件即可获得温度传感器的温度检测精度的提高，抑制测试过程中测试温度点的数量。
图I是根据实施例I示出了用于对车辆执行数据处理等的具有内置温度传感器的微型计算机示例的方块图；图2是示出了温度传感器10的工作概况的示意图；图3是示出了温度-电压转换电路101的示例的电路图；图4是示出了参考电压Vl和V2的温度特性的示意图；图5是示出了作为A/D转换单元输入的电压比V1/V2和作为输出的A/D转换结果t之间关系的不意图；图6是示出了表达温度T和A/D转换结果t对应关系的特征函数的示意图；图7是示出了理想地在工艺中不存在偏差时的校正运算函数的示意图；图8是示出了校正运算系数an-a(l的计算方法示例的示意图；图9是示出了在微型计算机I中存在特征偏差时的校正运算函数的示意图；图10是不使用理论值而确定校正运算函数的示意图；图11是示出了计算校正运算系数的示例的流程图；图12是示出了校正运算示例的流程图；图13是示出了用于实现校正运算系数计算的系数计算单元104的具体配置示例的不意图；图14是示出了用于实现校正运算的校正运算单元105的具体配置示例的示意图；图15是示出了用于实现温度测量的A/D转换单元102的具体配置示例的示意图；图16是示出了参考电压Vl和V2的静电屏蔽方法的一个示例的示意图；图17是示出了参考电压Vl和V2的静电屏蔽方法的另一示例的示意图；图18是根据实施例2示出了用于对车辆执行数据处理等的具有内置温度传感器的微型计算机示例的方块图19是根据实施例3示出了用于对车辆执行数据处理等的具有内置温度传感器的微型计算机示例的方块图；图20是示出了校正运算函数示例的示意图，其中校正运算系数对应于温度范围而切换；图21是示出了用于实现校正运算系数计算的系数计算单元204的具体配置示例的不意图；图22是示出了用于实现校正运算的校正运算单元205的具体配置示例的示意图；以及图23是示出了用于不执行校正运算就输出A/D转换结果t的校正运算单元305的具体配置示例的示意图。
具体实施例方式以下，参照附图详细介绍本发明的实施例。I.实施例概述首先介绍在本申请中公开的本发明典型实施例的概要。在关于典型实施例概要说明内容的括号中引用的附图数字标记仅表示与该数字标记相关联的部件概念所包含的内容。(I)(半导体器件，设有根据N个测量值和一个理论值计算N阶近似函数的系数的电路以及利用算出的系数执行计算的校正运算单元。)根据本发明典型实施例的半导体器件(1，2，3)包括温度传感器单元(100);和系数计算单元(104，204)，其计算校正函数的直至N阶系数(N为大于等于一的整数)(公式11)作为特征函数的N阶近似(公式8)，特征函数表示由温度传感器单元测量的温度数据(t)与基于N+1个温度数据得到的温度(T，X)的对应关系，这N+1个温度数据包括特征函数在预定温度下的温度数据理论值以及由温度传感器单元在N个温度点测量的N个温度数据测量值。半导体器件还包括校正运算单元(105，205，305)，其通过借助应用了所算出的系数的校正函数在由温度传感器单元输出的温度数据的基础上执行计算来生成包括温度相关信息的数据。为了计算校正函数中的N阶系数，N+1个测试温度点的测量值是必须的。但是，段I中的半导体器件是根据N个测量值和I个理论值来计算校正函数的直至N阶系数。根据该器件，为了计算N阶系数，测试过程中只需要在N个温度点而不是N+1个温度点执行测量即可。因此即可实现温度测量的精度提高而不必增加测量点数量。(2)(绝对零度下的理论值)在根据段I的半导体器件中，温度传感器单元在第一电压(Vl)和第二电压(V2)的基础上生成温度数据，第一电压在绝对零度的极限值为零，第二电压在绝对零度的极限值由非零常数给出。预定温度为绝对零度，并且温度数据表示与第一电压和第二电压的比值相对应的数值(V1/V2)。由于第一电压在绝对零度降低至“0”(零)作为极值，因此第一电压和第二电压的比值也减小为“O”。也就是说，由于第一电压和第二电压的比值的极限值在绝对零度下减小为零，因此在绝对零度下的理论值和测量值之间几乎不存在误差；所以即使是通过将理论、值认定为测量值来计算校正函数的N阶系数，也几乎不会造成误差。因此，根据段2中的半导体器件可以执行具有更高精度的温度测量。(3) (VI和V2的具体示例)在根据段2的半导体器件中，第一电压对应于具有相互不同的电流密度的两个双极晶体管的基极-发射极电压的差分电压，且第二电压对应于PN结的正向电压。根据该器件即可容易地生成第一电压和第二电压。(4)(设有专用逻辑电路的校正运算单元)在根据段I至段3之一的半导体器件中，校正运算单元包括专用逻辑电路。如果由校正运算单元完成的算术函数是通过由微型计算机运行程序来实现，那么执行计算的微型计算机可能会在半导体器件的温度变高时陷入失控状态(runawaystate)。当校正运算单元陷入失控状态时，很可能就无法再获得校正运算结果，并且温度传·感器的温度测量精度也可能会恶化。根据段4的半导体器件，由于校正运算单元设有专用逻辑电路，因此温度测量精度就不太可能由于热失控而恶化；相应地可以预见在高温下也能保持稳定操作。(5)(设有专用逻辑电路的系数计算单元)在根据段I至段4之一的半导体器件中，系数计算单元包括专用逻辑电路。根据该器件，正如段4中的情形那样，系数计算单元不太可能出现任何的热失控；相应地可以预见在高温下也能保持稳定操作。(6)(校正运算单元通过根据温度范围切换系数来执行校正运算)在根据段I至段5之一的半导体器件(3)中，校正运算单元(205)通过根据温度范围切换关于系数的信息来执行计算。例如当在要求的测量温度总范围内使用一种校正函数时，校正精度很可能会随着进一步偏离用于计算校正函数的N个测试温度点而恶化，并且温度测量精度也很可能会恶化。根据段6的半导体器件，由于是通过根据温度范围切换校正函数来执行计算，因此在要求的测量温度范围内就可以避免温度测量精度的恶化。(7)(校正运算单元通过切换N阶系数来执行校正运算)在根据段5和段6之一的半导体器件中，校正运算单元切换关于系数的信息中的关于N阶系数的信息。根据该器件，由于并不是切换校正函数中的所有系数，而是切换对温度测量精度有高度影响力的高阶系数，因此在测试过程中就不必针对校正函数中的所有系数都准备多个数值，并且测试过程中的增量即可被抑制为最小值；相应地可以容易避免温度测量精度的恶化。(8)(校正运算单元在高温侧和低温侧通过切换系数执行校正运算)在根据段5至段7之一的半导体器件中，校正运算单元在较高温度范围和较低温度范围内参照所需测量温度的温度范围内的预定温度来切换关于系数的信息。(9)(温度传感器单元的配置)在根据段I至段8之一的半导体器件中，温度传感器单元包括输出第一电压和第二电压的温度-电压转换电路(101)，以及模数转换单元(102)，其输入与第一电压相对应的电压以及与第二电压相对应的电压，通过每一个采样电容器采样输入电压，并生成温度数据。(10) (A/D转换单元输入级的GND电位与传感器单元的GND电位相同)在根据段9的半导体器件中，采样电容器的一端被设置为与温度-电压转换电路的参考电位(GND_TVC)相同的电位，并且米样电容器的另一端在米样时被供以第一电压或第二电压，并且在刷新采样电容器时被设置为与温度-电压转换电路的参考电位相同的电位。当在噪声等的影响下在温度-电压转换电路的参考电压(例如对地电压)和模数转换单元的参考电压(例如对地电压)之间出现电位差时，就有可能存在根据模数转换单元的参考电压衡量的第一电压数值在绝对零度下可以不为零的情况，并且这种情况可能会造成测量误差。因此，在根据段10的半导体器件中，采样电容器的一端被设置为与温度-电压转换电路的参考电位相同的电位，并且采样电容器的另一端在刷新采样电容器时被设置为与温度-电压转换电路的参考电位相同的电位。相应地可以抑制噪声等的影响并且避免测量精度的恶化。 (11)(围绕传感器单元的输出线路设置传感器的GND电位屏蔽)在根据段8和段9之一的半导体器件中，温度传感器单元进一步包括第一屏蔽线(1011)，用于屏蔽借以提供第一电压的信号线；以及第二屏蔽线(1012)，用于屏蔽借以提供第二电压的信号线。第一屏蔽线和第二屏蔽线的电位被设置为温度-电压转换电路的参考电位(GND_TVC)。根据该器件，即使在借以提供第一电压的信号线和借以提供第二电压的信号线上加有噪声，也仍然可以降低噪声的影响，原因在于第一电压、第二电压和参考电压同相变化并且具有相同的幅度。(12)(用于选择并输出传感器电压和外部电压的选择器)在根据段8至段11之一的半导体器件(2，3)中，温度传感器单元(200，201)进一步包括第一选择单元(112，113)，其响应于选择信号从第一电压和第二电压切换至相应外部输入电压并输出至模数转换单元。根据该器件即可在测试过程中容易地执行模数转换单元的确认操作。(13)(用于直接输出A/D转换结果的选择器)在根据段8至段12之一的半导体器件(2，3)中，温度传感器单元(200，201)进一步包括第二选择单元(114)，其切换由模数转换单元生成的温度数据的输出目的地。第二选择单元响应于输入的选择信号(12)将温度数据输出至校正运算单元中的输入信号线或输出信号线。根据该器件不用执行计算即可输出温度数据。相应地，例如在不要求高精度的温度测量时，校正运算单元不用执行计算，因此有助于降低半导体器件的功耗。(14)(系数计算方法)根据本发明典型实施例的一种数据生成方法，借助程序执行设备生成表示由半导体器件(1，2，3)使用的校正函数中系数的数据(an-a(l)，半导体器件使用校正函数作为特征函数的N阶近似(N为大于等于一的整数)，特征函数表示由温度传感器测量的温度数据和温度的关系，并且根据由温度传感器测量的温度数据生成包括温度相关信息的数据。由程序运行设备执行的处理包括基于N+1个温度数据生成表示N阶系数的数据的步骤，这N+1个温度数据包括特征函数在预定温度下的温度数据理论值以及由温度传感器单元在N个温度点测量的N个温度数据测量值。根据该方法，正如段I中的情形那样，为了计算N阶系数，测试过程中只需要在N个温度点而不是N+1个温度点执行测量即可。因此，可以实现温度测量的精度提高而不必增加测量点的数量。(15)(绝对零度下的理论值)在根据段14的数据生成方法中，温度数据表示与第二电压(Vl)和第一电压(V2)的比值相对应的数值，第二电压在绝对零度的极限值为零，第一电压在绝对零度的极限值由非零常数给出，并且预定温度为绝对零度。根据该方法，正如段2中的情形那样，在绝对零度下将理论值认定为测量值来计 算校正函数的N阶系数时，几乎不会造成误差。因此即可确定具有更高精度的校正函数。(16) (VI和V2的具体示例)在根据段15的数据生成方法中，第一电压对应于PN结的正向电压，且第二电压对应于具有相互不同的电流密度的两个双极晶体管的基极-发射极电压的差分电压。根据该方法即可容易地生成第一电压和第二电压。2.实施例的详细内容进一步完整详细地介绍各实施例。《实施例I》图I是根据本发明作为半导体器件的一个实施例示出了用于例如对车辆执行数据处理等的具有内置温度传感器的微型计算机示例的方块图。尽管并未具体限定，但是图I中示出的微型计算机I通过熟知的CMOS集成电路制造技术被形成在半导体基板(例如单晶娃)上。微型计算机I包括中央处理单元(CPU) 30、温度传感器10、传输控制单元(DMAC(直接存储器存取控制器))40、存储器单元50、总线20和其他外围电路(未示出)。CPU 30执行车辆的发动机控制等并且处理相关控制所用的数据等。CPU 30通过由总线20提供温度检测指令使温度传感器10执行温度测量。存储器单元50包括非易失性存储器(NVM) 502和易失性存储器(RAM :随机存取存储器)501。NVM 502例如是快闪存储器等并且存储用于指示CPU 30执行数据处理等的各类程序。NVM 502还存储A/D转换单元102在产品发货前的测试过程中的测试温度下测量的输出(V1/V2)，用作随后要介绍的温度检测的校正运算中所需参数的校正运算系数，及其它内容。RAM 501例如是SDRAM等并且被用于临时存储CPU 30的数据处理过程中的数据等。CPU 30设定传输条件等并且传输控制单元40根据来自CPU 30、温度传感器10或其他外围电路(未示出)的传输请求来执行送往存储器单元50的数据传输。温度传感器10包括传感器单元100、逻辑单元70 (系数计算单元(LGCl) 104和校正运算单元(LGC2) 105)以及总线接口单元106。温度传感器10响应于来自CPU 30的温度检测请求执行温度测量并且通过总线接口单元(BSIF) 106或输出端子60输出测量结果。图2是示出了温度传感器10的工作概况的示意图。如图2中所示，温度-电压转换电路(TVC) 101检测芯片温度Tj并生成与芯片温度Tj相对应的两种模拟电压(参考电压Vl和参考电压V2)。参考电压Vl和V2在随后的阶段被输入A/d转换单元(A/D)102内。A/D转换单元102将参考电压Vl和V2的比值(VI/V2)转换为数字值并输出A/D转换结果103。校正运算单元105根据A/D转换结果103执行校正运算并输出运算结果110。校正运算利用表达A/D转换结果103和温度对应关系的特征函数的近似函数执行(该近似函数在下文中也被称为“校正运算函数”)。校正运算函数的系数值由系数计算单元104计算。例如，在发货之前批量生产时的测试过程中，系数计算单元104根据在测试温度下测量的A/D转换结果103计算系数并将算出的系数存储在非易失性存储器502内。在发货之后实际使用时，将关于系数的信息从非易失性存储器502传送至校正运算单元105。校正运算单元105使用应用了传送的系数的校正运算函数来执行校正运算并输出运算结果110作为温度传感器的检测温度。以下详细介绍温度传感器10中的每一个功能块。传感器单元100包括温度-电压转换电路(TVC) 101和A/D转换单元(A/D) 102。温度-电压转换电路101输出表现温度依赖性的两个参考电压Vl和V2。 图3是示出了温度-电压转换电路101的示例的电路图；图3中示出的温度-电压转换电路101被设有发射极面积不同的两个双极晶体管。温度-电压转换电路101输出对温度具有正温度依赖性的参考电压Vl以及具有很低的温度依赖性的参考电压V2。CMOS工艺的寄生双极晶体管被主要用于双极晶体管。图3作为一个示例示出了使用垂直NPN型寄生双极晶体管的情况。作为用于改变发射极面积的一种方式，相同种类的多个双极晶体管可以并联耦合。现在介绍温度-电压转换电路101的工作原理。在图3中，当运算放大器的输出电压V2被加至一个寄生双极晶体管TB_NPN_1的基极(BI)和m个寄生双极晶体管TB_NPN_m(m是大于等于一的整数)的基极时，在流过单个寄生双极晶体管TB_NPN_1的发射极以及多个寄生双极晶体管TB_NPN_m的发射极的电流的电流密度上会出现差异。根据电流密度的不同，寄生双极晶体管TB_NPN_1的基极-发射极电压和寄生双极晶体管TB_NPN_m的基极-发射极电压之间的差分电压A VBE跨越电阻器R3的两端出现。差分电压AVBE表现出正温度特性。利用该差分电压A VBE生成具有正温度特性的参考电压V2和参考电压VI。参考电压Vl和V2用以下的公式(I)和公式(2)表示。在公式中，k是伯尔兹曼常数，q是电子电荷，且T是温度。用公式2表示的参考电压V2的值在常温下大约是I. 2V。[公式I]
2kT R4.VX ---mm
q Ri[公式2]V2 = VBE+Xnm
q Ri在将参考电压Vl和V2表示为温度T的函数时，获得如下的公式3和公式4。A，C，D和E在此为常数。[公式3]Vl = AT[公式4]V2 = C + DT + ET2
A/D转换单元102输入由温度-电压转换电路101以模拟信号形式输出的参考电压Vl和V2，将预定温度下参考电压Vl和V2的比值转换为j位的数字信号(j是大于等于一的整数)，并输出A/D转换结果103。下文中将介绍A/D转换单元102的详细内容。校正运算单元105根据A/D转换结果103执行校正运算并输出运算结果110。如上所述，校正运算利用校正运算函数执行，并且通过系数计算单元104来计算校正运算函数中的系数值。现详细介绍校正运算。图4是示出了参考电压Vl和V2的温度特性的示意图。如图4所示，以相同的间距取温度Tl，T 2，T 3和T 4，每一温度下的参考电压Vl和V2的值被假设为Vl 1-V14和V21-V24。A/D转换单元102例如将温度t I下的电压比V11/V21转换为数字值并将其输出作为A/D转换结果103，以及例如将温度T 2下的电压比V12/V22转换为数字值并将其输出 作为A/D转换结果103。在此，由于参考电压Vl与温度成正比地线性增加，因此四个电压V11，V12，V13和V14中相邻两个之间的电压差是相等的。与此相比，由于参考电压V2是一种关于温度非线性相关的电压，因此四个电压V21，V22，V23和V24中相邻两个之间的电压差不相等。图5是示出了作为A/D转换单元102输入的电压比V1/V2和作为输出的A/D转换结果t之间关系的示意图。由于参考电压V2在相应温度下的四个电压V21，V22，V23和V24中相邻两个之间的电压差正如参照图4所介绍的那样关于温度T具有非线性依赖性，因此即使在芯片温度Tl，T 2，T 3和14中相邻的两个之间的温差相等，电压比奶1八21)、(V12/V22)、(V13/V23)和(V14/V24)中相邻两个之间的差值也并不相等。所以，即使A/D转换单元的线性度如图5所示是理想的，A/D转换结果tl，t2，t3和t4关于温度T也具有非线性依赖性。A/D转换单元自身的INL(积分非线性)也是导致A/D转换结果的非线性温度依赖性的一项因素。在此要考虑A/D转换单元102的输入V1/V2在绝对零度下(T —0时)会收敛为怎样的值。由于参考电压Vl如公式I和公式3所示与温度成正比，因此参考电压Vl如下面的公式5所示在绝对零度下收敛于“0”(零)。如公式2中所示，参考电压V2是基极-发射极电压VBE(第一项)以及与温度成正比的电压(第二项)之和。相应地，在绝对零度下(T — 0时)，参考电压V2中的第一项收敛于带隙电压而第二项收敛于“0”，并且因此参考电压V2如下面的公式6所示在绝对零度下(T — 0时)收敛于带隙电压(常数C)。所以，电压比V1/V2如下面的公式7所示在绝对零度下收敛于“O”。最后，上述考量得到的结论是如图5所示经过原点(0，0)的A/D转换电路输入-输出特性曲线图。但是，温度-电压转换电路101和A/D转换单元102并不需要在绝对零度下工作，并且在发货之前的测试过程中不需要在绝对零度下进行任何测试。曲线图理论上经过原点(0，0)的事实可以根据参考电压Vl的物理特性很好地导出。[公式5]Iim^1 = 0
T^O[公式6]Iim^2 = ^
T—0
[公式7]
权利要求
1.一种半导体器件，包括 温度传感器单元； 系数计算单元，可操作用于计算校正函数的直至N阶系数作为特征函数的N阶近似，N为大于等于一的整数，所述特征函数表示由温度传感器单元测量的温度数据与基于N+1个温度数据得到的温度的对应关系，所述N+1个温度数据包括所述特征函数在预定温度下的温度数据理论值以及由所述温度传感器单元在N个温度点测量的N个温度数据测量值；以及 校正运算单元，可操作用于通过借助应用了所算出的系数的所述校正函数，在由所述温度传感器单元输出的温度数据的基础上执行计算来生成包括温度相关信息的数据。
2.如权利要求I所述的半导体器件， 其中所述温度传感器单元在第一电压和第二电压的基础上生成所述温度数据，所述第一电压在绝对零度的极限值为零，所述第二电压在绝对零度的极限值由非零常数给出， 其中所述预定温度为绝对零度，并且 其中所述温度数据表示与所述第一电压和所述第二电压的比值相对应的数值。
3.如权利要求2所述的半导体器件， 其中所述第一电压对应于具有相互不同的发射极面积的两个双极晶体管的基极-发射极电压的差分电压，且所述第二电压对应于PN结的正向电压。
4.如权利要求2所述的半导体器件， 其中所述校正运算单元包括专用逻辑电路。
5.如权利要求4所述的半导体器件， 其中所述系数计算单元包括专用逻辑电路。
6.如权利要求2所述的半导体器件， 其中所述校正运算单元通过根据温度范围切换关于所述系数的信息来执行计算。
7.如权利要求6所述的半导体器件， 其中所述校正运算单元切换关于所述系数的信息中的关于N阶系数的信息。
8.如权利要求6所述的半导体器件， 其中所述校正运算单元在较高温度范围和较低温度范围内参照所需测量温度的温度范围内的预定温度来切换关于所述系数的信息。
9.如权利要求2所述的半导体器件， 其中所述温度传感器单元包括 温度-电压转换电路，可操作用于输出所述第一电压和所述第二电压；以及 模数转换单元，可操作用于输入与所述第一电压相对应的电压以及与所述第二电压相对应的电压，通过每一个采样电容器采样所输入的电压并生成温度数据。
10.如权利要求9所述的半导体器件， 其中所述采样电容器的一端被设置为与所述温度-电压转换电路的参考电位相同的电位，并且 其中所述采样电容器的另一端在采样时被供以所述第一电压或所述第二电压并且在刷新所述采样电容器时被设置为与所述温度-电压转换电路的参考电位相同的电位。
11.如权利要求9所述的半导体器件，其中所述温度传感器单元进一步包括 第一屏蔽线，可操作用于屏蔽借以提供所述第一电压的信号线；以及 第二屏蔽线，可操作用于屏蔽借以提供所述第二电压的信号线，并且 其中所述第一屏蔽线和所述第二屏蔽线的电位被设置为所述温度-电压转换电路的参考电位。
12.如权利要求9所述的半导体器件， 其中所述温度传感器单元进一步包括 第一选择单元，可操作用于响应于选择信号从所述第一电压和所述第二电压切换至相应的外部输入电压并输出至所述模数转换单元。
13.如权利要求12所述的半导体器件， 其中所述温度传感器单元进一步包括 第二选择单元，可操作用于切换由所述模数转换单元生成的所述温度数据的输出目的地，并且 其中所述第二选择单元响应于所输入的选择信号将所述温度数据输出至所述校正运算单元中的输入信号线或输出信号线。
14.一种数据生成方法，用于借助程序运行设备生成表示由半导体器件使用的校正函数的系数的数据，所述半导体器件使用所述校正函数作为特征函数的N阶近似，N为大于等于一的整数，所述特征函数表示由温度传感器测量的温度数据和温度的关系，并且所述半导体器件根据由所述温度传感器测量的温度数据生成包括温度相关信息的数据， 其中由所述程序运行设备执行的处理包括基于N+1个温度数据生成表示N阶系数的数据的步骤，所述N+1个温度数据包括所述特征函数在预定温度下的温度数据理论值以及由所述温度传感器单元在N个温度点测量的N个温度数据测量值。
15.如权利要求14所述的数据生成方法， 其中所述温度数据表示与第二电压和第一电压的比值相对应的数值，所述第二电压在绝对零度的极限值为零，所述第一电压在绝对零度的极限值由非零常数给出，并且 其中所述预定温度为绝对零度。
16.如权利要求15所述的数据生成方法， 其中所述第一电压对应于PN结的正向电压，并且 其中所述第二电压对应于具有相互不同的发射极面积的两个双极晶体管的基极-发射极电压的差分电压。
全文摘要
本公开涉及半导体器件和数据生成方法。目标在于提高温度传感器的精度，抑制测试过程中测试温度的数量。半导体器件包括系数计算单元和校正运算单元，系数计算单元计算系数直至N阶(N为大于等于一的整数)的校正函数作为特征函数的N阶近似，特征函数表示由温度传感器单元测量的温度数据与基于N+1个温度数据得到的温度的对应关系，这N+1个温度数据包括特征函数在预定温度下的理论值以及由温度传感器单元在N个温度点测量的N个温度数据测量值；校正运算单元通过借助应用了算出系数的校正函数以由温度传感器单元测量的温度数据为基础执行计算来生成包括温度相关信息的数据。
文档编号G01K7/01GK102735360SQ201210108048
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者伊藤崇泰, 堀口真志, 有坂直也 申请人:瑞萨电子株式会社