半导体装置的驱动方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可兼得在形成了有源元件的基板上通过绝缘膜而形成的温度检测用二极管所要求的性能和寿命的半导体装置的驱动方法。
【背景技术】
[0002]在具备MOS-FET或IGBT等半导体有源元件的半导体装置中，大多在形成了该半导体有源元件的基板，即有源元件基板上隔着绝缘膜而形成温度检测元件。该温度检测元件一般由温度检测用二极管构成，该温度检测用二极管通过由多晶硅构成的pn结二极管而实现，以I个或者多个串联连接而构成。上述温度检测用二极管主要在上述半导体有源元件的工作时以一定电流被通电驱动。然后，根据上述温度检测用二极管中产生的电压Vf，检测上述半导体有源元件的工作温度(例如，参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开昭62-229866号公报
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]然而，上述的多晶硅中存在大量的晶体缺陷。并且，多晶硅的晶体缺陷在伴随上述温度检测元件的通电的多结晶的再结合过程中增大。该晶体缺陷的生成速度主要与上述温度检测用二极管的通电电流成比例。因此，若在上述温度检测用二极管持续通电恒定电流，则该温度检测用二极管的输出电压Vf逐渐变化。
[0008]这样的上述温度检测用二极管的输出特性(输出电压Vf)的经时变化如图5所示与其通电电流成比例，通电电流越大，输出电压Vf的变动越大。换言之，例如若将输出电压Vf的变动量超过2%的时间点规定为该温度检测用二极管的寿命，则如图5所示通电电流越大，其寿命越短。因此，为了延长上述温度检测用二极管的寿命，需要减少其通电电流。
[0009]然而，若减少上述温度检测元件的通电电流而避免该温度检测用二极管的较大的经时变化，则反而会导致该温度检测用二极管元件特性劣化。这样，上述温度检测用二极管的输出电压Vf的偏差变大，产生温度检测灵敏度降低的问题。因此，存在如下的问题，即难以基于图5所示的温度检测用二极管的输出特性，适当地设定既通过减少该温度检测用二极管的经时变化而延长寿命，同时又充分确保其检测灵敏度的通电电流。
[0010]本发明考虑到这样的情况而完成，其目的在于提供一种具备在形成了有源元件的基板上隔着绝缘膜而形成的温度检测用二极管的半导体装置中，能够兼得上述温度检测用二极管所要求的寿命和检测灵敏度的半导体装置的驱动方法。
[0011]技术方案
[0012]为了实现上述的目的，本发明的半导体装置的驱动方法的特征在于，具备在形成有半导体有源元件的基板上隔着绝缘膜而形成的具有pn结的例如由多晶硅构成的温度检测用二极管，当检测以恒定电流对上述温度检测用二极管进行通电而在该温度检测用二极管中产生的电压时，
[0013]根据该温度检测用二极管的寿命，规定对上述温度检测用二极管中进行通电的电流密度的上限值的同时，根据该温度检测用二极管的输出电压的相对于标准偏差的允许偏差电压，规定对上述温度检测用二极管中进行通电的电流密度的下限值。然后，在上述上限值和下限值的范围内，确定对上述温度检测用二极管进行通电的电流值。
[0014]S卩，本发明的半导体装置的驱动方法的着眼于，在将上述温度检测用二极管中通电的电流作为其电流密度获取时，作为上述温度检测用二极管的直到发生故障为止的经过特性的寿命特性不依赖于该温度检测用二极管的、具体而言Pn结二极管的pn结面积而是取决于上述电流密度。另外着眼于，同时表示输出电压的变化的标准偏差取决于上述电流密度，其中，输出电压的变化表示上述温度检测用二极管的温度检测灵敏度。
[0015]另外，上述电流密度的上限值例如在上述温度检测用二极管所要求的寿命为15年时设定为1213A/cm2。另外，上述电流密度的下限值例如在上述温度检测用二极管的输出电压的相对于标准偏差的允许偏差电压为2.5mV时设定为50A/cm2。
[0016]发明效果
[0017]根据在上述的条件下规定上述温度检测用二极管的通电电流的半导体装置的驱动方法，能够在满足该温度检测用二极管所要求的输出特性，特别是满足温度检测灵敏度的同时，满足该温度检测用二极管所要求的寿命。因此，通过在上述电流密度下根据上述温度检测用二极管的大小，即pn结面积确定该温度检测用二极管的通电电流，能够兼得所需要的寿命和温度检测灵敏度。因此，其实用性的优点较多。
【附图说明】
[0018]图1是表示本发明所适用的半导体装置的一个例子的示意平面构成图。
[0019]图2是表示图1所示的半导体装置所具备的温度检测用二极管的例子的图。
[0020]图3是相对于温度检测用二极管中通电的电流密度的输出电压的平均值与其变化的标准偏差之间的关系的图。
[0021]图4是表示直到发生故障为止的经过时间与温度检测用二极管的通电电流密度之间的关系的图。
[0022]图5是表示以温度检测用二极管中通电的电流为参数时的该温度检测用二极管的输出特性的经时变化的图。
[0023]符号说明
[0024]1:形成了半导体有源元件的基板
[0025]2:绝缘膜
[0026]3:温度检测用二极管
[0027]3p:p 型区域
[0028]3n:n 型区域
[0029]4p、4n:电极
[0030]5:阳极端子
[0031]6:阴极端子
【具体实施方式】
[0032]以下，参照附图对本发明的一个实施方式的半导体装置的驱动方法进行说明。
[0033]图1是表示本发明所应用的半导体装置的一个例子的示意平面构成图。
[0034]该半导体装置是在形成了 MOS-FET、IGBT等半导体有源元件的基板I上具备隔着绝缘膜2而形成的具有pn结的温度检测元件(具体而言，温度检测用二极管3)的装置。并且，上述温度检测用二极管3例如如图2所示，在上述基板I的大致中央部设置向多晶硅中注入硼(B)离子而成的P型区域3p和向多晶硅中注入磷(P)离子而成的η型区域3n，这些区域3p、3n之间形成有pn结。作为该pn结的大小的pn结面积例如为[380 ymX0.5 μπι=190 μ m2]。
[0035]应予说明，在图2中4p、4n为上述p型区域3p和上述η型区域3n的电极。另外，图1中作为上述温度检测元件示出了在上述基板I上的大致中央部形成3个温度检测用二极管3，且串联连接这些温度检测用二极管3的例子。这些温度检测用二极管3的串联连接是通过使用金(Au)等导体(未图示)依次连接上述电极4p、4n而进行。另外，图中5为由串联连接的上述温度检测用二极管3构成的温度检测元件的阳极端子，6为上述温度检测元件的阴极端子。
[0036]这里，对于如上述所形成的温度