半导体器件、温度传感器和电源电压监测器的制作方法

半导体器件、温度传感器和电源电压监测器
[0001]
本申请是申请日为2017年4月27日、申请号为201710286504.8、发明名称为“半导体器件、温度传感器和电源电压监测器”的专利申请的分案申请。
[0002]
相关申请的交叉引用
[0003]
本申请基于并要求于2016年4月27日提交的日本专利申请no.2016-088886的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
[0004]
本发明涉及半导体器件、温度传感器和电源电压监测器，并且涉及例如能够以高精度测量温度和电源电压的半导体器件、温度传感器和电源电压监测器。


背景技术：

[0005]
车载信息终端不仅具有导航功能，而且具有tv、dvd和音频功能，并且趋向于具有越来越多的功能。在这种车载信息终端中使用的半导体器件包括温度传感器模块，该温度传感器模块监测其中的半导体器件的温度以实现高速处理。
[0006]
作为与温度传感器模块相关的技术，例如公开了日本未审专利申请公开no.2013-064677。
[0007]
日本未审专利申请公开no.2014-145704公开了一种用于使用在制造期间检查半导体的特性所获得的特性的变化的值来校正每一个温度传感器模块的温度特性的技术。


技术实现要素：

[0008]
为了在使用在制造期间检查半导体的特性时获得的特性的变化的值来校正每一个温度传感器模块的温度特性的方法中进行高精度的校正，例如在日本未审专利申请公开no.2014-145704中，需要增加在能够测量半导体芯片的绝对温度的晶片状态下的测试过程的数量，这导致成本增加。
[0009]
已经做出了为了解决上述问题，并且提供能够以高精度测量温度和电源电压的半导体器件、温度传感器和电源电压监测器的实施例。
[0010]
根据说明书和附图的描述，将使得现有技术的其它问题和本发明的新颖特性变得明显。
[0011]
根据一个实施例，半导体器件包括温度传感器模块，其输出关于温度的非线性的数字值，以及关于温度的大致线性的传感器电压值；存储单元，其存储温度、数字值和传感器电压值；以及控制器，其使用存储在存储单元中的温度、数字值和传感器电压值来计算特性公式，其中存储在存储单元中的温度、数字值和传感器电压值包括在绝对温度的测量下的绝对温度、在绝对温度下的数字值和在绝对温度下的传感器电压值。
[0012]
根据实施例，可以提供能够以高精度测量温度和电源电压的半导体器件、温度传感器和电源电压监测器。
附图说明
[0013]
通过结合附图对某些实施例的以下描述，上述和其它方面、优点和特征将更加明显，其中：
[0014]
图1是例示温度传感器模块的配置图；
[0015]
图2是例示从温度检测电路输出的电压值和传感器电压值的温度特性的曲线图，其中横轴表示温度，纵轴表示电压值；
[0016]
图3是例示从温度传感器模块输出的数字值的温度特性的曲线图，其中横轴表示温度，纵轴表示数字值；
[0017]
图4是例示根据第一实施例的半导体器件的配置图；
[0018]
图5是例示制造根据第一实施例的半导体器件的方法的流程图；
[0019]
图6是例示根据第一实施例的半导体器件的操作的流程图；
[0020]
图7是例示在制造根据第一实施例的半导体器件的过程中获得的传感器电压值的温度特性的图，其中横轴表示温度，纵轴表示传感器电压值；
[0021]
图8是例示在制造根据第一实施例的半导体器件的过程中获得的数字值的温度特性和特性公式的图，其中横轴表示温度，纵轴表示数字值；
[0022]
图9是例示在制造根据第一实施例的变形例2的半导体器件的过程中获得的传感器电压值的温度特性的图，其中横轴表示温度，纵轴表示传感器电压值；
[0023]
图10是例示在制造根据第一实施例的变形例3的半导体器件的过程中获得的传感器电压值的温度特性的图，其中横轴表示温度，纵轴表示传感器电压值；
[0024]
图11是例示在制造根据第一实施例的变形例4的半导体器件的过程中获得的数字值的温度特性和特性公式的图，其中横轴表示温度，纵轴表示数字值；
[0025]
图12是例示在制造根据第一实施例的变形例5的半导体器件的过程中获得的数字值的温度特性和特性公式的图，其中横轴表示温度，纵轴表示数字值；
[0026]
图13是例示在制造根据第一实施例的变形例6的半导体器件的过程中获得的传感器电压值的温度特性的图，其中横轴表示温度，纵轴表示传感器电压值；
[0027]
图14是例示在制造根据第一实施例的变形例7的半导体器件的过程中获得的数字值的温度特性和特性公式的图，其中横轴表示温度，纵轴表示数字值；
[0028]
图15是例示根据第二实施例的半导体器件的配置图；
[0029]
图16是例示根据第二实施例的半导体器件的操作的流程图；
[0030]
图17是例示从在启动时根据第二实施例的针对半导体器件的参考的温度传感器模块输出的数字值的曲线图，其中横轴表示温度，纵轴表示数字值；
[0031]
图18是例示从在启动时根据第二实施例的针对半导体器件的正常操作的温度传感器模块输出的数字值的曲线图，其中横轴表示温度，纵轴表示数字值；
[0032]
图19是例示根据第三实施例的半导体器件的配置图；以及
[0033]
图20是例示温度传感器模块与电源ic的控制之间的关系的图。
具体实施方式
[0034]
为了说明的清楚，可以适当地省略或简化以下描述和附图。此外，作为执行各种处理的功能块的附图中所示的每一个元件可以由硬件中的cpu、存储器和其它电路形成，并且
可以通过以软件加载到存储器中的程序来实现。因此，本领域技术人员将理解，这些功能块可以仅通过硬件、软件或其组合以各种方式实现，而没有任何限制。在所有附图中，相同的部件由相同的附图标记表示，并且适当地省略重复的描述。
[0035]
首先，参照图1至图3，为了明确根据实施例的温度传感器模块的结构，将说明本发明人讨论的校正温度传感器模块的温度特性的方法。
[0036]
图1是例示温度传感器模块的配置图。嵌入在半导体器件中的温度传感器模块10包括温度传感器单元11、电源电压监测器单元12和控制逻辑13。温度传感器单元11还包括温度检测电路14、a/d转换器15和模拟缓冲器16和17。电源电压监测器单元12包括模拟缓冲器18和a/d转换器19。温度检测电路14例如是带隙参考电路(bgr电路)。温度传感器单元11和电源电压监测器单元12也统称为模拟单元。
[0037]
如图2所示，在温度传感器单元11中，温度检测电路14输出表示关于结温度tj稍微呈弓形(在室温下具有峰值)特性14a的电压值vref和表示大致关于结温度tj的非线性特性14b的电压值vsense。结温度tj表示半导体产品的芯片内pn结的温度。从温度检测电路14输出的电压值vref和传感器电压值vsense彼此组合，并且通过图1所示的a/d转换器15将该组合值转换为温度传感器的数字值。
[0038]
另一方面，在电源电压监测器单元12中，半导体器件中的电源电压vdd(在半导体器件中也称为内部电压)和电压值vref彼此组合，并且通过图1所示的a/d转换器19将该组合值转换为电源电压监测器的数字值。基于使用特定转换公式或转换表的表征中获得的相关性来执行a/d转换。
[0039]
a/d转换之后的数字值被存储在控制逻辑13中的寄存器中并被监测。
[0040]
如图3所示，温度传感器模块10表示在a/d转换之后的温度传感器的数字值中反映各温度传感器模块10的具体特性的变化的各种特性11a至11c。存在集中调整特性11a至11c的偏移的方法，这些偏移被改变为特性11d。然而，由于在该方法中集中调整偏移，因此不可能在反映电压值vref的弓形(非线性)特性的同时进行校正。此外，为了在反映弓形特性的同时执行校正，可以增加在晶片状态下执行表征的测试过程的数量。然而，由于增加了测试过程的数量，所以也增加了成本。
[0041]
(第一实施例)
[0042]
将描述根据第一实施例的半导体器件。首先，将描述根据第一实施例的半导体器件的配置。图4是例示根据第一实施例的半导体器件1的配置图。如图4所示，半导体器件1包括温度传感器模块10、测试模块20、存储单元30和控制器40。半导体器件1不限于用于车载信息终端的半导体器件1，并且可以用于期望的半导体器件，诸如移动信息终端或高速计算机。
[0043]
如图1和图4所示，温度传感器模块10包括温度传感器单元11、电源电压监测器单元12和控制逻辑13。温度传感器单元11包括其中的温度检测电路14。温度检测电路14例如是带隙参考电路(bgr电路)。
[0044]
如图2所示，温度检测电路14输出表示关于结温度tj的稍微呈弓形(在室温下具有峰值)非线性特性14a的模拟电压值vref和表示关于结温度tj的大致线性特性14b的模拟传感器电压值vsense。电源电压监测器单元12监测半导体器件1中的电源电压vdd(该电压在半导体器件1中也被称为内部电压)。
[0045]
温度传感器模块10输出数字值thcode。数字值thcode对应于由a/d转换器15通过转换与模拟电压值vref相结合的模拟传感器电压值vsense而获得的数字值。由于电压值vref关于结温度tj具有某种程度的弓形非线性特性，所以数字值thcode也具有关于温度的非线性特性。温度传感器模块10输出例如高温下的传感器电压值vsense_h和数字值thcode_h，以及低温下的传感器电压值vsense_l和数字值thcode_l。
[0046]
此外，温度传感器模块10输出电源电压监测器的数字值。电源电压监测器的数字值(电源电压数字值)由a/d转换器19通过a/d转换与模拟电压值vref相结合的半导体器件1中的电源电压vdd而获得。
[0047]
测试模块20从外部终端控制温度传感器模块10。通过外部终端输入的控制信号经由测试模块20输入到温度传感器模块10。此外，从温度传感器模块10输出的输出信号可以经由测试模块20从外部终端提取到外面。
[0048]
存储单元30例如是熔丝型存储器(fuse)。存储单元30存储温度、数字值、传感器电压值等。存储单元30基于当半导体器件1启动时从控制器40输出的控制信号，输出已经存储到温度传感器模块10的控制逻辑13、控制器40等的数字值、温度、传感器电压值等。
[0049]
控制器40例如是中央处理单元(cpu)。控制器40通过温度传感器模块10的控制逻辑13的寄存器、控制器40的寄存器等读取存储在存储单元30中的温度、数字值和传感器电压值。此外，控制器40使用存储在存储单元30中的温度、数字值和传感器电压值来计算特性公式。
[0050]
特性公式是将从a/d转换器15和19输出的数字值转换为温度值并校正温度传感器模块10的温度特性的公式。当半导体器件1内的温度改变时，数字值也改变，因为带隙参考电路的特性的变化引起参考电压的变化。上述公式考虑了这些变化。在本实施例中，考虑由于温度的变化引起的参考电压的变化。
[0051]
接下来，将描述制造根据第一实施例的半导体器件1的方法。图5是例示制造根据第一实施例的半导体器件1的方法的流程图。首先，将描述在将半导体器件1安装在印刷板上之前的晶片状态下的检查。当进行晶片状态下的检查时，可以直接测量半导体器件1的温度。即，晶片状态下的检查是在其中可以测量半导体器件1的绝对温度的情况下进行的检查。根据安装有半导体器件1的制造设备等的温度控制，在特定温度下检查晶片状态下的半导体器件1的特性。该检查例如在晶片测试过程、探针检查过程等中进行。
[0052]
接下来，如图5中的步骤s11所示，将在晶片状态下的半导体器件1的温度设置为低于室温的低温(第一温度)，以使温度传感器模块10输出模拟传感器电压值(vsense_l)和数字值(thcode_l)。具体地，根据制造设备等的温度控制，半导体器件1的温度被设置为低于室温的温度，例如-41℃。在这种情况下的低温环境是其中可以直接测量半导体器件1的绝对温度的环境。在半导体器件1被设置为低温之后，仅经由测试模块20控制温度传感器模块10。在半导体器件1被安装在印刷板上之后的正常操作中，控制器40、锁相环(pll)等操作，由此大电流流动，噪声被混入接地(gnd)，或者接地浮动。然而，通过经由测试模块20仅控制温度传感器模块10而不操作其它模块，可以在没有噪声被混入接地的安静状态下执行测量。
[0053]
如上所述，在低温下，测量关于从温度传感器模块10输出的温度具有大致线性特性的模拟传感器电压值vsense_l，并且同时测量关于从温度传感器模块10输出的温度具有
非线性特性的数字值thcode_l。
[0054]
接下来，如图5中的步骤s12所示，在晶片状态下的半导体器件1中，温度被设置为高于室温的温度(第二温度)，以使温度传感器模块10输出模拟传感器电压值(vsense_h)和数字值(thcode_h)。具体地，类似于低温的情况，根据制造设备等的温度控制，半导体器件1的高温被设置为高于室温(例如，96℃)的温度。在这种情况下的高温环境是其中可以直接测量半导体器件1的绝对温度的环境。在半导体器件1的温度被设置为高温之后，通过测试模块20仅控制温度传感器模块10。以这种方式，在高温下，测量关于从温度传感器模块10输出的温度具有大致线性特性的模拟传感器电压值vsense_h，并且同时测量关于从温度传感器模块10输出的温度具有非线性特性的数字值thcode_h。
[0055]
低温和高温不限于-41℃和96℃。低温例如是比期望的室温低的温度，例如包括从-41℃到室温的温度。此外，为了计算特性公式，低温优选为-40℃至-20℃。此外，高温是高于期望室温的温度，并且包括例如从室温至150℃的温度。此外，为了计算特性公式，高温优选为96℃至150℃。
[0056]
接下来，将半导体器件1组装为封装并安装在印刷板上。在将半导体器件1安装在印刷板上之后，由于封装的热阻、到印刷板的热扩散等，难以从外部控制温度。此外，在将半导体器件1安装在印刷板上之后，不能再直接测量半导体器件1的绝对温度。然而，可以通过使用测试模块20测量关于温度具有线性特性的传感器电压值vsense来估计温度传感器1的温度。在其中半导体器件1安装在印刷板上的状态下，测量在非特定的温度下进行。非特定的温度是与步骤s11和步骤s12的测量不同的不能进行直接测量的温度。非特定的温度例如是期望的室温。
[0057]
如图5中的步骤s13所示，在安装在印刷板上的半导体器件1中，温度传感器模块10在室温下输出模拟传感器电压值(vsense_t)和数字值(thcode_t)。具体地，安装在印刷板上的半导体器件1的温度被设置为非特定的温度(例如，室温)。在将半导体器件1的温度设置为室温之后，仅通过测试模块20设置温度传感器模块10。以这种方式，在室温下，测量关于从温度传感器模块10输出的温度具有大致线性特性的模拟传感器电压值vsense_t。同时，测量关于从温度传感器模块10输出的温度具有非线性特性的数字值thcode_t。在室温下，电压值vref表示弓形特性的峰值。因此，通过在室温下进行测量，可以获得电压值vref的特性。本实施例不限于其中在室温的一点测量传感器电压值vsense_t和数字值thcode_t的情况。传感器电压值vsense_t和数字值thcode_t可以在多个温度下测量以获得多个值。
[0058]
接下来，如图5的步骤s14所示，将在低温、高温和室温输出的模拟传感器电压值vsense_l、vsense_h和vsense_t a/d转换为数字值vsensec_l、vsensec_h和vsensec_t，并记录所获得的值。这是因为难以记录模拟传感器电压值。将已被数字化的总共六个值，即传感器电压值vsensec_l、传感器电压值vsensec_t和传感器电压值vsensec_h、数字值thcode_l、数字值thcode_t和数字值thcode_h存储在存储单元30(例如，fuse)中。模拟传感器电压值被a/d转换的定时和记录值的定时可以在执行每一个温度下的测量之后。
[0059]
如上所述，存储在存储单元30中的温度、数字值和传感器电压值包括例如在绝对温度的测量下的绝对温度、绝对温度下的数字值和绝对温度下的传感器电压值。绝对温度是在半导体器件1安装在印刷板上之前从温度传感器模块10输出的温度。也就是说，存储单元30包括在半导体器件1安装在印刷板上之前可以直接测量半导体器件1的绝对温度的环
境中，从温度传感器模块10输出的低温和高温(绝对温度)、低温下的数字值thcode_l和高温下的数字值thcode_h以及低温下的传感器电压值vsensec_l和高温下的传感器电压值vsensec_h。此外，存储在存储单元30中的温度、数字值和传感器电压值包括在半导体器件1安装在印刷板上之后不能直接测量半导体器件1的绝对温度的环境中，从温度传感器模块10输出的室温(高于低温且低于高温的室温)、室温下的数字值thcode_t和室温下的传感器电压值vsensec_t。从温度传感器模块10输出数字值thcode_t以及传感器电压值vsensec_t。
[0060]
然后，在预定过程之后，制造根据第一实施例的半导体器件1。
[0061]
接下来，将描述根据第一实施例的半导体器件1的操作。图6是例示根据第一实施例的半导体器件1的操作的流程图。
[0062]
如图6中的步骤s21所示，读取在制造过程中存储在存储单元30中的关于温度大致线性的传感器电压值和关于温度非线性的数字值。更具体地，首先，在半导体器件1启动之后，控制器40读取经由控制器40的寄存器和温度传感器模块10的控制逻辑13的寄存器在制造过程中记录在存储单元30中的传感器电压值vsensec_l、传感器电压值vsensec_t、传感器电压值vsensec_h、数字值thcode_l、数字值thcode_t和数字值thcode_h。
[0063]
图7是例示在制造根据第一实施例的半导体器件1的过程中获得的传感器电压值的温度特性的图，其中横轴表示温度，纵轴表示电压值。如图7所示，由已经读取的传感器电压值vsensec_l(51)、传感器电压值vsensec_t(53)和传感器电压值vsensec_h(52)表示的特性50表示关于温度的大致线性的特性。传感器电压值vsensec_t(53)是非特定的温度下的传感器电压值。通过在由根据在特定温度下测量的传感器电压值vsensec_l(51)和传感器电压值vsensec_h(52)计算的特性50表示的线上绘制传感器电压值vsensec_t(53)，可以指定非特定的温度tj。通过将传感器电压值vsensec_t(第三传感器电压值)代入由控制器40使用低温(第一温度)、高温(第二温度)、传感器电压值vsensec_l(第一传感器电压值)和传感器电压值vsensec_h(第二传感器电压值)计算的大致线性的传感器特性公式来计算这样指定的温度(第三温度)。虽然非特定的温度是室温的温度，但是可以如上所述来指定室温的温度。
[0064]
如上所述，如图6中的步骤s22所示，控制器40使用在特定温度下输出的传感器电压值vsensec_l和传感器电压值vsensec_h以及在非特定的温度tj下输出的传感器电压值vsensec_t来指定非特定的温度tj。
[0065]
图8是例示在制造根据第一实施例的半导体器件1的过程中获得的数字值的温度特性和特性公式的图，其中横轴表示温度，纵轴表示数字值。如图8所示，由于已经读取的数字值thcode的特性是使用电压值vref和传感器电压值vsense的温度特性，因此其具有在室温下具有峰值的弓形非线性特性60。读取低温下的数字值thcode_l(61)、高温下的数字值thcode_h(62)和在非特定的温度tj下最初输出的thcode_t(63)。在步骤s22中指定非特定的温度tj。
[0066]
如图6中的步骤s23所示，控制器40使用低温(第一温度)、数字值thcode_l(61)(第一数字值)、特定的温度(第三温度)和数字值thcode_t(63)(第三数字值)来计算特性公式71(第一特性公式)。
[0067]
此外，如图6中的步骤s24所示，与步骤s23的过程相同，控制器40使用高温(第二温
度)、数字值thcode_h(62)(第二数字值)、特定的温度(第三温度)以及数字值thcode_t(63)(第三数字值)来计算特性公式72(第二特性公式)。当输出数字值thcode_t和两点或更多点处的特定的温度时，可以计算三个或更多个特性公式。
[0068]
温度传感器模块10周期性地测量温度。温度传感器模块10输出已测量的温度作为数字值thcode。已经输出的数字值thcode存储在图1中的控制逻辑13的寄存器中。半导体器件1的温度被定期地或根据需要来监测。在这种情况下，当从温度传感器模块10输出的数字值thcode小于数字值thcode_t(63)(第三数字值)时，控制器40通过将数字值thcode代入特性公式71(第一特性公式)来计算温度。
[0069]
另一方面，当从温度传感器模块10输出的数字值thcode大于数字值thcode_t(63)(第三数字值)时，通过将数字值thcode代入特性公式72(第二特性公式)中计算温度。具体地，诸如cpu的控制器40读取数字值thcode，并在软件上将数字值thcode与数字值thcode_t(63)进行比较。当数字值thcode≤数字值thcode_t(63)时，使用特性公式71。当数字值thcode≥数字值thcode_t(63)时，使用特性公式72执行到温度的转换。以这样的方式，控制器40监测半导体器件1的温度。
[0070]
接下来，本实施例的效果将被描述。
[0071]
根据本实施例的半导体器件1，在将半导体器件1安装在印刷板上之前在晶片状态下，计算用于计算特性公式的低温和高温的数字值。晶片状态下的低温和高温是通过直接测量半导体器件1的绝对温度获得的温度。因此可以高精度地计算特性公式。
[0072]
此外，温度和数字值被存储在存储单元30中。因此，当半导体器件1启动时，可以通过例如软件来计算特性公式。
[0073]
虽然从温度传感器模块10输出的温度可以反映各个温度传感器模块10的具体特性的变化，但是由于针对每一个温度传感器模块10单独计算特性公式，因此可以获得根据具体特性的变化的特性公式。因此，与通过使用偏移来集中调整各个温度传感器模块10之中的特性的变化的方法相比，可以以更高的精度来测量温度和电源电压。
[0074]
此外，与集中校正各个温度传感器模块10的特性的方法相比，可以更快地测量温度。此外，当集中校正非线性特性时，校正条件的数量和校正量增加并超过可校正范围。因此，根据集中校正线性特性的方法，难以提高精度。
[0075]
此外，温度传感器模块10包括温度检测电路14。温度检测电路14输出关于温度具有大致线性特性的传感器电压值。因此，通过使用关于温度的大致线性的特性，可以以高精度指定非特定的温度。
[0076]
温度传感器模块10数字化并处理传感器电压值。因此，可以实现高速处理。此外，由于可以迅速地解决半导体器件1的温度改变，所以可以高精度地测量温度。
[0077]
(变形例1)
[0078]
虽然在根据第一实施例的半导体器件1中仅基于一个非特定的温度tj来计算特性公式，但是第一实施例中的根据变形例1的半导体器件不限于其中仅使用一个非特定的温度的情况。当非特定的温度的数量像非特定的温度tj_1，tj_2，...，tj_n那样增加时，可以计算可以以更高的精度执行校正的特性公式。以这样的方式，根据变形例1的半导体器件的控制器30从多个期望的传感器电压值指定温度传感器模块10输出多个期望的传感器电压值的多个温度，从而计算特性公式。
[0079]
(变形例2)
[0080]
接下来，将描述测量传感器电压值和数字值的温度的数量。首先，将描述测量传感器电压值的温度的数量。在根据第一实施例的半导体器件1中，如图7所示，将两个温度：低温和高温设置为在制造过程中在晶片状态下进行测量的特定温度。然后，通过测量低温和高温下的传感器电压值(vsensec_l)(51)和传感器电压值(vsensec_h)(52)来计算特性公式50。然而，温度的数量不限于此。
[0081]
如图9所示，在根据变形例2的半导体器件中，低温下的一点的温度可以例如被设置为在制造过程中在晶片状态下执行测量的特定温度。控制器40可以通过测量低温下的传感器电压值(vsensec_l)(51)，从低温和传感器电压值(vsensec_l)(51)来计算特性公式50。在这种情况下，传感器电压值(vsensec)的倾斜的值被预先存储在存储单元30中。传感器电压值(vsensec)的倾斜通过使用例如作为制造大量半导体器件1的结果而累积的数据或通过使用特定于温度检测电路14的传感器电压值(vsensec)的温度依赖性而预先存储在存储单元30中。此外，存储单元30存储低温(第一温度)和低温下的传感器电压值(第一传感器电压值)。
[0082]
(变形例3)
[0083]
如图10所示，在根据变形例3的半导体器件中，高温下一点的温度可以例如被设置为在制造过程中在晶片状态下执行测量的特定温度，并且测量高温下的传感器电压值(vsensec_h)(52)，由此计算特性公式50。也在这种情况下，传感器电压值(vsensec)的倾斜的值也被预先存储在存储单元30中。
[0084]
如上所述，在根据变形例2和3的半导体器件中，即使当在制造过程中在晶片状态下执行测量的特定温度的数量是一点，也可以计算特性公式50。在以下的过程中，与上述第一实施例类似，将根据变形例2、3中的每一个的半导体器件组装成封装，然后安装在印刷板上。然后，控制器40指定温度传感器模块10输出根据一个特定温度的期望的传感器电压值的温度、该温度下的传感器电压值和期望的传感器电压值。具体地，温度传感器模块10将期望的传感器电压值代入特性公式以指定期望的温度。
[0085]
(变形例4)
[0086]
接下来，将描述测量数字值的温度的数量。在第一实施例中，如图8所示，将两个温度：低温和高温设置为在制造过程中在晶片状态下执行测量的特定温度。然后，测量在低温和高温下的数字值thcode_l(61)和数字值thcode_h(62)，并将这些值与在室温下的数字值thcode_t(63)组合以计算特性公式71和72。然而，温度的数量不限于此。
[0087]
如图11所示，在根据变形例4的半导体器件中，低温下的一点的温度可以例如被设置为在制造过程中在晶片状态下执行测量的特定温度。控制器40测量低温下的数字值thcode_l(61)。然后，可以通过使用该值与在将半导体器件1安装在印刷板上之后测量的室温下的数字值thcode_t(63)一起计算特性公式71。
[0088]
(变形例5)
[0089]
另外，如图12所示，在根据变形例5的半导体器件中，高温下一个点的温度可以例如被设置为在制造过程中在晶片状态下执行测量的特定温度。控制器40测量高温下的数字值thcode_h(62)。然后，可以通过使用该值与在将半导体器件1安装在印刷板上之后测量的室温下的数字值thcode_t(63)一起计算特性公式72。
[0090]
(变形例6)
[0091]
此外，在制造过程中在晶片状态下进行测量的特定温度的数量可以为三个或以上。在这种情况下，三个或更多个温度可以包括低温和高温中的一个或两个。
[0092]
如图13所示，在根据变形例6的半导体器件中，四个点下的温度：特定温度(-41℃)、特定温度(-41+α℃)、特定温度(96℃)和特定温度(96+α℃)例如可以被设置为在制造过程中在晶片状态下执行测量的特定温度，并且特性公式50可以通过测量对应于相应温度的传感器电压值(vsensec)51、54、52和55来计算。在这种情况下，存储单元30还存储包括第一温度的三个或更多个温度和对应于多个温度中的每一个温度的传感器电压值，并且控制器40指定温度传感器模块10输出根据多个温度的期望的传感器电压值的温度、对应于多个温度中的每一个温度的传感器电压值以及期望的传感器电压值，来计算特性公式。因此，可以高精度地测量温度和电源电压。
[0093]
(变形例7)
[0094]
另外，如图14所示，在根据变形例7的半导体器件中，类似于图13，四个点处的温度可以被设置为在制造过程中在晶片状态下执行测量的特定温度并且测量对应于相应温度的数字值(thcode)61、64、62和65。然后测量在将半导体器件安装在印刷板上之后测量的室温下的数字值thcode_t(63)。控制器40可以根据四点处的温度、对应于四个点处的相应温度的数字值以及在室温下的数字值thcode_t(63)来计算特性公式71和72。通过执行这些计算，可以以高精度测量温度和电源电压。可以计算多个特性公式。
[0095]
(第二实施例)
[0096]
接下来，将描述根据第二实施例的半导体器件。当温度传感器模块10长时间使用时，模拟特性由于随时间的变化而改变。因此，为了在半导体器件1的保证寿命时间(例如，7至15年)中高精度地保持半导体器件1的温度tj的测量，需要校正由于随时间的变化温度传感器模块10的温度特性。本实施例解决了由于随时间变化的温度特性的问题。
[0097]
图15是例示根据第二实施例的半导体器件2的配置图。如图15所示，根据本实施例的半导体器件2包括多个温度传感器模块10a、10b。当半导体器件2启动时，操作彼此相邻的用于参考的温度传感器模块10a(一个温度传感器模块)和用于正常操作的温度传感器模块10b(另一个温度传感器模块)。在半导体器件2启动之后，用于参考的温度传感器模块10a停止操作，并且用于正常操作的温度传感器模块10b保持操作。虽然半导体器件2包括诸如存储单元30和控制器40的其它模块，但是它们在图15中未示出。
[0098]
通过将用于参考的温度传感器模块10a和用于正常操作的温度传感器模块10b布置成彼此相邻，模块10a和10b两者都能够测量大致相同的温度tj。
[0099]
由于与制造根据第一实施例的半导体器件1的或根据变形例1至7的半导体器件的温度传感器模块10的方法类似的方法被应用于半导体器件2的每一个温度传感器模块，将省略对制造根据第二实施例的半导体器件2的方法的描述。
[0100]
接下来，将描述根据第二实施例的半导体器件2的操作。图16是例示根据第二实施例的半导体器件2的操作的流程图。
[0101]
图17是例示在启动时从根据第二实施例的半导体器件2的用于参考的温度传感器模块10a输出的数字值的曲线图，其中横轴表示温度，纵轴表示数字值。图18是例示在启动时从根据第二实施例的半导体器件2的用于正常操作的温度传感器模块10b输出的数字值
的曲线图，其中横轴表示温度，纵轴表示数字值。
[0102]
如图16和图17中的步骤s31所示，当半导体器件2启动时，用于参考的温度传感器模块10a输出在启动时的多个温度和多个数字值81a、82a和83a(第一启动数字值)。
[0103]
如图16和图18中的步骤s31所示，当半导体器件2启动时，用于正常操作的温度传感器模块10b输出在启动时的多个温度和多个数字值81b、82b和83b(第二启动数字值)。具体地，当启动半导体器件2时，由于诸如cpu的控制器40的操作，半导体器件2的温度基本上会升高。通过使用该温度上升，用于参考的温度传感器模块10a和用于正常操作的温度传感器模块10b输出例如一至三点或更多点处的温度和数字值。
[0104]
如图17所示，用于参考的温度传感器模块10a中的三个或更多个点处的温度和数字值例如是在非特定的温度tj1下的数字值81a、在非特定的温度tj2下的数字值82a，在非特定的温度tj3下的数字值83a。
[0105]
如图18所示，用于正常操作的温度传感器模块10b中的三个或更多个点处的温度和数字值例如是非特定的温度tj1下的数字值81b、非特定的温度tj2下的数字值82b、非特定的温度tj3下的数字值83b。如上所述，由于用于参考的温度传感器模块10a和用于正常操作的温度传感器模块10b彼此相邻，因此温度传感器模块10a中的非特定的温度tj1至tj3和温度传感器模块10b中的非特定的温度tj1至tj3是大致相同的温度。已经输出的温度和数字值被存储在温度传感器模块10的控制逻辑13的寄存器、控制器40的寄存器等中。
[0106]
接下来，如图16中的步骤s32所示，在半导体器件2启动并且输出非特定的温度tj下的多个(三个或更多个点)数字值之后，停止用于参考的温度传感器模块10a，以便抑制随时间的变化。例如，通过中断施加给温度传感器模块10a的电力或控制控制器40来执行该停止操作。用于参考的温度传感器模块10a的停止包括停止执行温度测量等的模拟单元。这旨在抑制模拟单元随时间的变化。
[0107]
接下来，如图16中的步骤s33所示，使用第一实施例或变形例1至7中的上述方法，控制器40计算用于参考的温度传感器模块10a中的特性公式71a和72a以及用于正常操作的温度传感器模块10b中的特性公式71b和72b。特性公式71a、71b、72a和72b例如使用在例如产品出厂时预先在室温下输出的数字值来计算。产品出厂时的定时是指在制造过程中对产品进行操作测试的定时。
[0108]
接下来，如图16中的步骤s34所示，控制器40通过将用于参考的温度传感器模块10a启动时的多个数字值(第一启动数字值)代入温度传感器模块10a的特性公式71a或72a中，来计算启动时的多个温度(第一启动温度)。具体地，如图17所示，用于参考的温度传感器模块10a通过将数字值81a至83a代入特性公式71a或72a中来指定温度tj1至tj3。如上所述，基于关于参考数字值的大小关系来确定是否使用特性公式71a或72a。
[0109]
接下来，如图16和图18中的步骤s35所示，通过将在步骤s34中计算的启动时的多个温度代入用于正常操作的温度传感器模块10b的特性公式71b或72b，计算多个数字值81c至83c(第三启动数字值)。然后，计算在多个温度中的每一个温度下的数字值81c至83c和数字值81b至83b之间的差91至93。
[0110]
用于参考的温度传感器模块10a和用于正常操作的温度传感器模块10b彼此相邻地布置。因此，温度传感器模块10a和温度传感器模块10b的实际温度大致相同。因此，从温度传感器模块10a输出的温度和从温度传感器模块10b输出的温度应当大致相同。通过将由
温度传感器模块10a计算的启动时的多个温度tj1至tj3代入用于正常操作的温度传感器模块10b的特性公式71b或72b中而获得的数字值81c至83c应该是与在启动时用于正常操作的温度传感器模块10b输出的数字值81b至83b大致相同。然而，当温度传感器模块10b中存在随时间的变化等时，可能在数字值81c至83c和数字值81b至83b之间存在差91至93。因此，计算这些差。
[0111]
接下来，如步骤s36中所示，控制器40使用已经计算的差来校正用于正常操作的温度传感器模块10b的特性公式71b和72b中的至少一个。此外，控制器40使用差91至93来校正从电源电压监测器单元12输出的电源电压。该校正具体地指示例如将差加到运送时的特性公式或从运送时的特性公式减去差。
[0112]
使用已经校正的特性公式71b和72b监测半导体器件2的温度。
[0113]
接下来，将描述第二实施例的效果。
[0114]
根据第二实施例中的半导体器件2，通过将用于参考的温度传感器模块10a和用于正常操作的温度传感器模块10b彼此相邻地布置，两个模块10a和10b可以测量大致相同的温度。
[0115]
在启动时，用于参考的温度传感器模块10a和用于正常操作的温度传感器模块10b同时输出关于非特定的温度tj1至tj3的多个(至少一个至三个点)数字值。从已经输出的数字值计算差，并且从已经计算的差校正特性公式。由于该差反映了随时间的变化，因此可以根据该校正来校正随时间的变化。因此，可以在半导体器件2的保证寿命时间内以高精度测量温度。
[0116]
此外，当测量半导体器件2中的电源电压时，执行使用该差随时间的变化的校正，从而可以在半导体器件2的保证寿命时间内以高精度测量电源电压。其它效果类似于第一实施例和变形例1至7中的效果。
[0117]
(第三实施例)
[0118]
接下来，将描述根据第三实施例的半导体器件3。在第三实施例中，除了用于参考的温度传感器模块和用于正常操作的温度传感器模块之外，在半导体器件3中布置一个或多个温度传感器模块，并且使用该差对这些温度传感器模块进行校正。图19是例示根据第三实施例的半导体器件3的配置图。
[0119]
如图19所示，除了用于参考的温度传感器模块10a和用于正常操作的温度传感器模块10b之外，半导体器件3还包括温度传感器模块10c和10d(其它温度传感器模块)。用于参考的温度传感器模块10a和用于正常操作的温度传感器模块10b彼此相邻地布置。其它多个温度传感器模块10c和10d布置在其温度倾向于在半导体器件3中增加的cpu 40a附近。它们被布置在cpu 40a附近，以便也提高电源电压的精度。
[0120]
作为制造根据第三实施例的半导体器件3的方法，与制造根据第一实施例的半导体器件1的或根据变形例1至7的半导体器件的温度传感器模块10的方法类似的方法被应用于半导体器件3的温度传感器模块10a到10d中的每一个。此外，提供cpu 40a、到双倍数据速率同步动态随机存取存储器(ddr)30a的接口等。之后，通过预定过程制造半导体器件3。
[0121]
接下来，将描述根据第三实施例的半导体器件3的操作。使用在上述第二实施例中计算的差来校正温度传感器模块10c和10d中的每一个中的第一特性公式和第二特性公式中的至少一个。然后，每一个温度传感器模块10c和10d使用已经校正的特性公式将数字值
转换为温度。随时间的变化根据每一个温度传感器模块的单独特性、操作条件等变化。因此，优选考虑每当半导体器件3启动时随时间的变化来校正特性公式。此外，每一个温度传感器模块用作电源电压监测器。每一个电源电压监测器使用该差校正数字值作为电源电压，并输出校正值。
[0122]
接下来，将描述第三实施例的效果。
[0123]
根据本实施例中的半导体器件3，通过将由于第二实施例中计算的随时间变化的差应用到每一个温度传感器模块来校正每一个温度传感器模块的特性公式。由于考虑半导体器件3中的温度传感器模块已经大致以随时间变化的相同方式改变，所以通过将由温度传感器模块10a和温度传感器模块10b计算的差应用于特定于每一个温度传感器模块的每一个特性公式，可以关于相应温度传感器模块的特性校正随时间的变化。因此，可以以高精度测量温度和电源电压。
[0124]
此外，由于考虑半导体器件3中的温度传感器模块大致以随时间变化的相同方式改变，所以提供彼此相邻布置的至少一对用于参考的温度传感器模块和用于正常操作的温度传感器模块是足够的。因此，不需要用于参考的温度传感器模块10c和10d，由此可以减小半导体器件3中的空间并且可以使半导体器件3小型化。
[0125]
接下来，将描述温度传感器模块与电源ic的控制之间的关系。图20是例示温度传感器模块10与电源ic96的控制之间的关系的图。如上所述，电源电压监测器单元12设置在温度传感器模块10中。因此，温度传感器模块10不仅用作温度传感器，而且用作电源电压监测器。
[0126]
电源ic 96设置在其上设置有半导体器件1的安装板95中。电源ic96将已经降低到目标电压的电源电压提供给半导体器件1。在电压从电源ic 96到达电源电压监测器单元12的同时，施加由布线等引起的负载。因此，电源电压vdd减小了减小量δvdd。另一方面，在电压从电源ic96的接地到达电源电压监测器单元12的同时，施加由于布线等引起的负载。因此，电压增加接地电压的浮动量δgnd。因此，在提供给电源电压监测器单元12的电力中，半导体器件1的电源电压vdd(该电压也称为内部电压)变得等于通过减去减小量δvdd和浮动量δgnd获得的电压。
[0127]
在电源电压监测器单元12中，半导体器件1中的电源电压vdd(+δvdd-δgnd)和电压值vref彼此组合，并且组合值被转换为数字值作为由a/d转换器19监测的电源电压。在控制逻辑13中监测转换后的数字值是否该值是适当的电源电压。控制器40还使用如第二实施例中所述的考虑了随时间的变化的差来校正和监测数字值。控制逻辑13将已经监测的电源电压输出到控制器40。在一些情况下，控制器40在需要时操作ic电源控制功能以控制电源ic 96的电力供应。
[0128]
虽然已经基于实施例具体地描述了本发明人做出的本发明，但是不用说，本发明不限于上述实施例，并且在不脱离本发明的精神的情况下，可以对本发明进行各种改变。
[0129]
此外，根据上述第一至第三实施例的半导体器件的操作方法可以由计算机作为以下程序来执行。
[0130]
(根据第一实施例的程序)
[0131]
一种用于使计算机执行测量半导体器件的温度的方法的程序，其中
[0132]
半导体器件包括：
[0133]
温度传感器模块，其输出关于温度的非线性数字值和关于温度的大致线性传感器电压值；
[0134]
存储单元，其存储温度、数字值和传感器电压值；以及
[0135]
控制器，其使用存储在存储单元中的温度、数字值和传感器电压值来计算特性公式，并且
[0136]
程序使得执行以下步骤：
[0137]
在将半导体器件安装在印刷板上之前，
[0138]
使存储单元存储低于期望室温的绝对温度的测量下的第一温度和在第一温度下从温度传感器模块输出的第一数字值和第一传感器电压值，以及高于室温的绝对温度的测量下的第二温度和在第二温度下从温度传感器模块输出的第二数字值和第二传感器电压值的步骤；
[0139]
在将半导体器件安装在印刷板上之后，
[0140]
使存储单元存储通过将在室温下从温度传感器模块输出的第三传感器电压值代入由控制器使用第一温度、第二温度、第一传感器电压值和第二传感器电压值计算的大致线性的传感器特性公式而计算的第三温度，第三温度被指定为室温，以及第三数字值与第三传感器电压值一起输出的步骤；
[0141]
使控制器通过第一温度、第一数字值、第三温度和第三数字值计算第一特性公式，以及通过第三温度、第三数字值、第二温度和第二数字值计算第二特性公式的步骤；以及
[0142]
当从温度传感器模块输出的数字值小于第三数字值时，使控制器通过将已经输出的数字值代入第一特性公式来计算温度，并且当从温度传感器模块输出的数字值大于第三数字值时，使控制器通过将已经输出的数字值代入第二特性公式来计算温度的步骤。
[0143]
(根据第二实施例的程序)
[0144]
以上程序，其中
[0145]
半导体器件包括：
[0146]
多个温度传感器模块，并且
[0147]
程序使得执行以下步骤：
[0148]
操作在启动时彼此相邻的一个温度传感器模块和另一个温度传感器模块的步骤；以及
[0149]
在启动之后停止一个温度传感器模块的操作并且继续另一个温度传感器模块的操作的步骤，其中
[0150]
操作步骤包括：
[0151]
使一个温度传感器模块测量启动时的多个第一启动数字值；
[0152]
使控制器通过将多个第一启动数字值代入一个温度传感器模块的第一特性公式或第二特性公式来计算启动时的多个第一启动温度；
[0153]
使另一个温度传感器模块测量启动时的多个第二启动数字值；以及
[0154]
使得控制器计算通过将多个第一启动温度代入另一个温度传感器模块的第一特性公式或第二特性公式而计算的第三启动数字值与第二启动数字值之间的差，使用已经计算的差校正其他温度传感器模块的第一特性公式和第二特性公式中的至少一个。
[0155]
上述程序，其中：
[0156]
温度传感器模块包括监测半导体元件的电源电压的电源电压监测器单元，并且
[0157]
程序包括使控制器使用差来校正电源电压的步骤。
[0158]
(根据第三实施例的程序)
[0159]
在除了一个温度传感器模块和其他温度传感器模块以外的一个或多个其他温度传感器模块中，使控制器使用差来校正每一个其它温度传感器模块的第一特性公式和第二特性公式的至少一个。
[0160]
上述程序还包括使控制器使用差来校正每一个其它温度传感器模块的电源电压的步骤。
[0161]
(补充注释1)
[0162]
一种温度传感器，包括：
[0163]
温度传感器模块，其输出关于温度的非线性数字值和关于温度的大致线性的传感器电压值；
[0164]
存储单元，其存储温度、数字值和传感器电压值；以及
[0165]
控制器，其使用存储在存储单元中的温度、数字值和传感器电压值来计算特性公式，
[0166]
其中存储在存储单元中的温度、数字值和传感器电压值包括绝对温度的测量下的绝对温度、绝对温度下的数字值以及绝对温度下的传感器电压值。
[0167]
(补充注释2)
[0168]
根据补充注释1所述的温度传感器，其中，
[0169]
绝对温度包括第一温度和高于第一温度的第二温度，
[0170]
数字值包括第一温度下的第一数字值和第二温度下的第二数字值，以及
[0171]
存储单元还包括：
[0172]
第三温度，其高于第一温度并低于第二温度；以及
[0173]
在第三温度下的第三数字值。
[0174]
(补充注释3)
[0175]
根据补充注释2所述的温度传感器，其中，
[0176]
绝对温度是在温度传感器安装在印刷板上之前从温度传感器模块输出的温度，以及
[0177]
第三温度是在温度传感器安装在印刷板上之后从温度传感器输出的温度。
[0178]
(补充注释4)
[0179]
根据补充注释2或3所述的温度传感器，其中，
[0180]
控制器使用第一温度、第一数字值、第三温度和第三数字值来计算第一特性公式，并且
[0181]
控制器使用第三温度、第三数字值、第二温度和第二数字值来计算第二特性公式。
[0182]
(补充注释5)
[0183]
根据补充注释4所述的温度传感器，其中，
[0184]
当从温度传感器模块输出的数字值小于第三数字值时，控制器通过将数字值代入第一特性公式来计算温度，并且
[0185]
当从温度传感器模块输出的数字值大于第三数字值时，控制器通过将数字值代入
第二特性公式来计算温度。
[0186]
(补充注释6)
[0187]
根据补充注释2至5中任一项所述的温度传感器，其中，
[0188]
第一温度低于期望的室温，
[0189]
第二温度高于室温，
[0190]
存储单元包括作为绝对温度的测量下的传感器电压值的，第一温度下的第一传感器电压值和第二温度下的第二传感器电压值，
[0191]
存储单元还包括作为传感器电压值的，在室温下从温度传感器模块输出的第三传感器电压值，
[0192]
第三数字值与室温下的第三传感器电压值一起从温度传感器模块输出，并且
[0193]
通过将第三传感器电压值代入由控制器使用第一温度、第二温度、第一传感器电压值和第二传感器电压值计算的大致线性的传感器特性公式来计算第三温度，第三温度被指定为室温。
[0194]
程序可以使用任何类型的非暂时性计算机可读介质存储并提供给计算机。非暂时性计算机可读介质包括任何类型的有形存储介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁存储介质(诸如软盘、磁带、硬盘驱动器等)、光磁存储介质(例如磁光盘)、cd-rom(致密盘只读存储器)、cd-r(可记录致密盘)、cd-r/w(可重写致密盘)和半导体存储器(诸如掩模rom、prom(可编程rom)、eprom(可擦除prom)、闪存rom、ram(随机存取存储器)等)。可以使用任何类型的暂时性计算机可读介质将程序提供给计算机。暂时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。暂时性计算机可读介质可以经由有线通信线路(例如，电线和光纤)或无线通信线路向计算机提供程序。
[0195]
第一、第二和第三实施例可以由本领域普通技术人员根据需要组合。
[0196]
尽管已经根据几个实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，本发明可以在所附权利要求的精神和范围内以各种修改来实践，并且本发明不限于上述示例。
[0197]
此外，权利要求的范围不限于上述实施例。
[0198]
此外，应注意，申请人的意图是涵盖所有权利要求要素的等同物，即使在此后的审查期间被修改。