半导体装置的制作方法

本发明涉及一种半导体装置，特别是涉及一种电力用半导体开关等内置有半导体集成电路的半导体装置。

背景技术：

以往，作为电力控制用的半导体装置，开发出了智能功率开关(ips：intelligentpowerswitch)等内置有半导体集成电路的半导体装置，该智能功率开关是将电力用开关元件与控制电路、保护电路等外围电路一体化而成的。在ips中，安装有过电流保护电路、过热保护电路、低电压保护电路以及过电压保护电路等各种保护电路。例如，作为保护电路之一，设置有过电流检测电路。过电流的检测是通过参照从感测元件流向恒流元件的电流来与从输出元件流向负载的电流进行比较来进行的。用于检测过电流的过电流检测电路被一体化在半导体芯片上。根据设计规格采用的恒流元件的恒流值被固定为过电流检测的基准值。因此，在针对过电流的保护级别发生变更的情况下，难以变更保护级别。

在专利文献1中记载了以下内容：虽然过电流的参照值是固定的，但是通过变更用于进行过电流探测的外部电阻的值，来根据需要变更过电流的检测级别。在专利文献2中记载了以下内容：在输出元件的驱动电压发生了变动的情况下，切换过电流检测电路内用于进行过电流检测的电阻来变更过电流检测的基准值。

根据ips的使用用途，有时希望将过电流检测的基准值设定得高以提高通电能力。以往，需要另外准备增大过电流检测元件的恒流值来增大过电流检测的基准值的产品来进行应对。同样，在变更过热、恒压或过电压等动作状态检测的基准值的情况下，需要另外准备与动作状态检测的基准值的变更相匹配地变更了保护电路的规格的产品。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-275999号公报

专利文献2：日本特开2013-62730号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

本发明是着眼于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够进行异常检测的基准值的变更的半导体装置的安装构造。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明所涉及的半导体装置的一个方式的宗旨在于，具备：(a)输出元件，其具有与电源侧主电极电连接的电源侧电极区及与输出侧主电极电连接的输出侧电极区，所述输出元件使主电流流至电源侧电极区与输出侧电极区之间；(b)内部电路，其具有用于检测异常的传感器电路；以及(c)封装，其内置输出元件和内部电路，并且具有主引线端子和副引线端子，其中，所述主引线端子将构成所述传感器电路的主检测电路的布线中的中间节点电引出到外部，所述副引线端子将能够与所述主检测电路分离的副检测电路的端子电引出到外部，在所述外部，所述副引线端子能够与所述主引线端子电连接，通过主引线端子与副引线端子的连接状态来变更传感器电路的电路连接，从而使内部电路的至少一部分作为对用于检测异常的基准值进行变更的基准值变更电路来发挥功能。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种能够进行异常检测的基准值的变更的半导体装置的安装构造。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的半导体装置的一例的框图。

图2是示出本发明的第一实施方式所涉及的半导体装置的一例的电路图。

图3是示出本发明的第一实施方式所涉及的半导体装置中内置的半导体集成电路的一例的俯视概要图。

图4是对安装本发明的第一实施方式所涉及的半导体集成电路的封装的构造的一例进行说明的电路图。

图5是示出本发明的第一实施方式所涉及的半导体装置的过电流值与过电流检测元件的电流值之间的关系的图。

图6是示出以往的半导体装置的一例的电路图。

图7是示出在以往的半导体装置中使用的半导体集成电路的一例的俯视概要图。

图8是示出本发明的第二实施方式所涉及的半导体装置的一例的框图。

图9是示出本发明的第二实施方式所涉及的半导体装置的一例的电路图。

图10是示出本发明的第二实施方式所涉及的过热保护电路的动作的一例的图。

图11是示出本发明的第二实施方式所涉及的过热保护电路的动作的其它例的图。

图12是示出本发明的第三实施方式所涉及的半导体装置的一例的框图。

图13是示出本发明的第三实施方式所涉及的半导体装置的一例的电路图。

图14是示出本发明的第三实施方式所涉及的半导体装置的其它例的电路图。

图15是示出本发明的第四实施方式所涉及的半导体装置的一例的框图。

图16是示出本发明的第四实施方式所涉及的半导体装置的一例的电路图。

图17是示出本发明的第四实施方式所涉及的过电压保护电路中使用的过电压检测元件的温度特性的一例的图。

图18是示出本发明的第五实施方式所涉及的半导体装置的一例的框图。

图19是示出本发明的第五实施方式的变形例1所涉及的半导体装置的例子的框图。

图20是示出本发明的第五实施方式的变形例2所涉及的半导体装置的例子的框图。

图21是示出本发明的第五实施方式的变形例3所涉及的半导体装置的例子的框图。

具体实施方式

下面，对本发明的第一实施方式～第五实施方式进行说明。在下面的附图的记载中，对相同或类似的部分标注相同或类似的标记。但应该注意的是，附图是示意性的，厚度与平面尺寸之间的关系、各装置、各构件的厚度的比率等与实际情况不同。因而，应参考下面的说明来判定具体的厚度、尺寸。另外，附图彼此之间也包括彼此的尺寸关系、比率不同的部分，这是理所当然的。

另外，下面的第一实施方式～第五实施方式的说明中的“左右”、“上下”的方向只是便于说明的定义，并不对本发明的技术思想进行限定。因此，例如，如果将纸面旋转90度，则“左右”与“上下”互换来读，如果将纸面旋转180度，则“左”变为“右”、“右”变为“左”，这是理所当然的。另外，在下面的说明中，例示性地说明第一导电型为p型、第二导电型为n型的情况。但是，也可以将导电型选择为相反的关系，将第一导电型设为n型，将第二导电型设为p型。另外，对p、n标注的+、-分别是指相比于没有标注+和-的半导体区、为杂质密度相对高或相对低的半导体区。但是，即使是标注了相同的p和p的半导体区，也并不意味着各半导体区的杂质密度严格相同。

在下面的第一实施方式～第五实施方式所涉及的半导体装置中内置的半导体集成电路集成有多个半导体元件。内置于半导体装置的输出元件1的“电源侧主电极”是指与电源连接的一侧的主电极。“输出侧主电极”是指未成为上述电源侧主电极、并与负载连接的一侧的主电极。在绝缘栅型场效应晶体管(misfet)、绝缘栅型静电感应晶体管(missit)中，输出元件1的“电源侧电极区”是指与电源侧主电极欧姆连接的半导体区，是源极区和漏极区中的任一个。在绝缘栅型双极晶体管(igbt)中，输出元件1的“电源侧电极区”是指成为发射极区和集电极区中的任一方的半导体区。另外，在静电感应(si)晶闸管、门极可关断(gto)晶闸管中，输出元件1的“电源侧电极区”是指成为阳极区和阴极区中的任一方的半导体区。在fet、sit中，输出元件1的“输出侧电极区”是指与输出侧主电极欧姆连接的半导体区，是源极区和漏极区中的未成为上述电源侧电极区的任一个。在igbt中，输出元件1的“输出侧电极区”是指发射极区和集电极区中的未成为上述电源侧电极区的任一方的区域。在si晶闸管、gto晶闸管中，输出元件1的“输出侧电极区”是指阳极区和阴极区中的未成为上述电源侧电极区的任一方的区域。像这样，如果输出元件1的“电源侧电极区”为源极区，则“输出侧电极区”是指漏极区。如果“电源侧电极区”为发射极区，则“输出侧电极区”是指集电极区。如果“电源侧电极区”为阳极区，则“输出侧电极区”是指阴极区。如果将偏置关系互换，则在对称构造的fet等中，能够将“电源侧电极区”的功能与“输出侧电极区”的功能互换。

另外，是指构成半导体装置中内置的内部电路11的与负载或过电流控制部连接的一侧的主电极。在misfet、missit中，各半导体元件的“一个主电极区”是指源极区或漏极区。在igbt中，各半导体元件的“一个主电极区”是指成为发射极区和集电极区中的任一方的半导体区。另外，在si晶闸管、gto晶闸管中，各半导体元件的“一个主电极区”是指成为阳极区和阴极区中的任一方的半导体区。在fet、sit中，“另一个主电极区”是指源极区和漏极区中的未成为上述一个主电极区的任一个半导体区。在igbt中，“另一个主电极区”是指发射极区和集电极区中的未成为上述一个主电极区的任一方的区域。在si晶闸管、gto晶闸管中，“另一个主电极区”是指阳极区和阴极区中的未成为上述一个主电极区的任一方的区域。如果将偏置关系互换，则在对称构造的fet等中，能够将“一个主电极区”的功能与“另一个主电极区”的功能互换。

同样，在第一实施方式～第五实施方式的说明中，“控制电极”是指用于对流过电源侧电极区与输出侧电极区之间、或一个主电极区与另一个主电极区之间的主电流进行控制的电极。例如，在fet、sit中，用于对流过源极区与漏极区之间的主电流进行控制的栅极电极是符合的。在igbt中也是，用于对流过发射极区与集电极区之间的主电流进行控制的栅极电极是符合的。在si晶闸管、gto晶闸管中，用于对流过阳极区与阴极区之间的主电流进行控制的栅极电极是符合的。另外，在bjt中，用于对流过发射极区与集电极区之间的主电流进行控制的基极电极是符合的。

(第一实施方式)

如用图1的框图示意性地示出的那样，本发明的第一实施方式所涉及的半导体装置呈包括输出元件1和内部电路11来作为主要的要素的封装的构造。内部电路11具备驱动电路4及保护电路5等。保护电路5具备过电流保护电路12、过热保护电路13、低电压保护电路14、过电压保护电路15等。在第一实施方式所涉及的半导体装置中，过电流保护电路12与封装的主引线端子9a及副引线端子9b电连接。能够通过使主引线端子9a与副引线端子9b保持开路、或者使它们短路，来任意地变更过电流检测的基准值，因此过电流保护电路12作为“基准值变更电路”来发挥功能。如图2所示，过电流保护电路12具有过电流控制部12a及传感器电路12b等。传感器电路12b具备感测元件2、作为“主过电流检测电路(主检测电路)”的主过电流检测元件3a以及作为“副过电流检测电路(副检测电路)”的副过电流检测元件3b等，用于检测输出元件1的作为“异常”的过电流。该主过电流检测元件3a和副过电流检测元件3b能够使用恒流元件。作为第一实施方式所涉及的半导体装置，例示性地说明将输出元件1和内部电路11作为一体构造构成在半导体芯片20上的单片集成电路(ic)。由于是例示，因此也可以将第一实施方式所涉及的内置有半导体集成电路的半导体装置设为将输出元件1和内部电路11分别形成于不同的半导体芯片的混合ic等结构。

如图2所示，输出元件1的电源侧主电极(漏极电极)经由电源用引线端子6来与外部电源电连接，输出侧主电极(源极电极)经由输出用引线端子8来与螺线管等负载25电连接。传感器电路12b的感测元件2的一个主电极区(漏极区)与输出元件1的漏极电极电连接，另一个主电极区(源极区)与主过电流检测元件3a的阳极(anode)电连接。主过电流检测元件3a的阳极(anode)经由连接节点19a来与主引线端子9a电连接，阴极(cathode)与接地布线或内部地布线(下面也简称为“接地布线”。)即接地布线10电连接。作为内部地的电压，例如是从vcc的电压减去5v而得到的电压。副过电流检测元件3b的阳极(anode)经由连接节点19b来与封装的副引线端子9b电连接，阴极(cathode)与接地布线10电连接。同封装的输入用引线端子7电连接的驱动电路4与输出元件1及感测元件2各自的控制电极电连接。过电流控制部12a与输出元件1的源极电极、感测元件2的源极电极以及驱动电路4电连接。

如图2所示，输出元件1具有输出晶体管1t以及与输出晶体管1t反向连接的内置二极管1d。感测元件2具有感测晶体管2t以及与感测晶体管2t反向连接的内置二极管2d。作为输出元件1的输出晶体管1t，优选misfet、missit、igbt等绝缘栅极构造的、主电流流向半导体芯片20的深度方向(厚度方向)的纵向型半导体元件。作为感测元件2的感测晶体管2t，既可以是纵向型构造也可以是横向型构造，但是优选与输出晶体管1t同样为纵向型构造，以使得能够根据下面的说明来理解。下面，例示性地说明采用使用硅(si)的绝缘栅极构造的纵向型misfet来作为输出晶体管1t和感测晶体管2t的情况。

此外，mis晶体管的概念包括misfet、missit等。相对于将氧化硅膜(sio2)膜用作栅极绝缘膜的mos晶体管，“mis晶体管”是指将sio2膜以外的绝缘膜用作栅极绝缘膜的、涵盖更广的绝缘栅极型晶体管。mis晶体管的栅极绝缘膜也能够使用氮氧化硅(sion)膜、锶氧化物(sro)膜、硅氮化物(si3n4)膜、铝氧化物(al2o3)膜。或者，也可以是镁氧化物(mgo)膜、钇氧化物(y2o3)膜、铪氧化物(hfo2)膜、锆氧化物(zro2)膜、钽氧化物(ta2o5)膜、铋氧化物(bi2o3)膜。还能够使用选择这些单层膜中的几个单层膜并将多个单层膜层叠而成的复合膜等。另外，作为半导体材料，除了能够使用si以外，还能够分别使用碳化硅(sic)、氮化镓(gan)、金刚石或氮化铝(aln)等具有比si的禁带宽度1.1ev宽的禁带宽度的半导体材料。

作为主过电流检测元件3a和副过电流检测元件3b，能够使用将栅极与源极电连接的耗尽型mos晶体管。如图2所示，过电流控制部12a与输出元件1的输出侧主电极(源极电极)侧及感测元件2的另一个主电极区电连接，分别获取输出电流io和感测电流is。输出电流io流向与输出用引线端子8电连接的外部的负载25。关于感测电流is，在使主引线端子9a和副引线端子9b分别开路时，只有主过电流检测元件3a与感测晶体管2t的另一个主电极区电连接。因此，流向感测元件2的感测电流is为由主过电流检测元件3a规定的恒流值。另一方面，在使主引线端子9a和副引线端子9b短路时，主过电流检测元件3a和副过电流检测元件3b被并联连接，分别与感测晶体管2t的另一个主电极区电连接。因此，流向感测元件2的感测电流is为由主过电流检测元件3a规定的恒流值与由副过电流检测元件3b规定的恒流值之和。

感测元件2的感测电流is由主过电流检测元件3a的恒流值、或主过电流检测元件3a的恒流值与副过电流检测元件3b的恒流值之和规定。过电流控制部12a将该感测电流is的值作为基准值，与输出电流io进行比较来进行过电流的检测。例如，计算感测电流is的值相对于输出电流io的值的电流比率，如果该电流比率变为规定的值以上，则判定为是需要保护的过电流水平，向驱动电路4发送过电流检测信号soc。

驱动电路4基于被供给到输入用引线端子7的控制信号，来向输出元件1和感测元件2各自的控制电极(栅极电极)提供控制电压，使输出元件1和感测元件2成为导通状态。当从过电流控制部12a获取到过电流检测信号soc时，驱动电路4切断对输出元件1和感测元件2提供的控制电压。这样，能够保护输出元件1不被过电流损坏。

如图3所示，在第一实施方式所涉及的半导体装置中，输出元件1和内部电路11单片地集成于共同的半导体芯片20。在图3的半导体芯片20的上表面设置有表面电极焊盘21、第一检测元件焊盘29a及第二检测元件焊盘29b、输入焊盘27以及接地布线焊盘10p等。表面电极焊盘21是与输出元件1的输出侧电极区电连接的输出侧主电极。在输出元件1的输出侧主电极为源极电极的情况下，输出侧电极区为源极区。第一检测元件焊盘29a经由连接节点19a来与主过电流检测元件3a的阳极电连接。第二检测元件焊盘29b经由连接节点19b来与副过电流检测元件3b的阳极电连接。输入焊盘27与驱动电路4电连接。接地布线焊盘10p与接地布线10电连接。此外，在半导体芯片20的背面，以露出的方式形成有输出元件1的输出侧电极区和感测元件2的另一个主电极区，但是省略了图示。在输出元件1的输出侧主电极为源极电极的情况下，选择漏极电极来作为电源侧主电极，因此电源侧电极区为漏极区。

如图4所示，半导体芯片20被配置为：输出元件1的电源侧电极区及感测元件2的一个主电极区以金属学方式与引线框等封装40的导体板的上表面接触。在半导体芯片20的背面侧，输出元件1的电源侧电极区及感测元件2的一个主电极区与被提供外部电源vcc的电源用引线端子6电连接。图3和图4的输出元件1的在半导体芯片20的上表面露出的表面电极焊盘(输出侧主电极)21经由接合线等布线材料37来与输出用引线端子8电连接。主过电流检测元件3a的在半导体芯片20的上表面露出的第一检测元件焊盘29a经由布线材料37来与主引线端子9a电连接。副过电流检测元件3b的在半导体芯片20的上表面露出的第二检测元件焊盘29b经由布线材料37来与副引线端子9b电连接。驱动电路4的在半导体芯片20的上表面露出的输入焊盘27经由布线材料37来与输入用引线端子7电连接。接地布线10的在半导体芯片20的上表面露出的接地布线焊盘10p经由布线材料37来与接地端子30电连接。此外，在第一实施方式所涉及的半导体装置中，例示出端子50为空端子的情况。

在以往的ips中，如图6所示，使用一个过电流检测元件3c。过电流检测元件3c只要配置在感测元件2与接地布线10之间即可，无需从半导体芯片20引出到封装的引线框端子。因此，如图7所示，在以往的ips中，成为在半导体芯片20的上表面没有设置与过电流检测元件3c的阳极电连接的焊盘的结构。因而，在希望将过电流检测的基准值设定得高以提高通电能力的情况下，无法变更基准值。

图5示出将栅极与源极被电连接的多个耗尽型mos晶体管(下面也简称为“耗尽型mos晶体管”。)并联连接来用作过电流检测元件3c的情况下的恒流值(饱和电流值)idsat的总和(任意单位)、与输出元件1的检测出的过电流ioc(任意单位)之间的关系。如图5所示，纵轴的过电流ioc与横轴所示的耗尽型mos晶体管的恒流值idsat的总和处于大致正比关系。因而，如果使用多个耗尽型mos晶体管来增加恒流值idsat的总和，则能够使输出元件1的过电流的基准值增大。如上所述，在第一实施方式所涉及的半导体装置中，设置主过电流检测元件3a和副过电流检测元件3b，将主过电流检测元件3a和副过电流检测元件3b各自的阳极通过封装40的主引线端子9a和副引线端子9b电引出到封装40的外部。如果将主引线端子9a和副引线端子9b保持开路状态地使用，则只有主过电流检测元件3a与感测元件2的另一个主电极区电连接。如果使主引线端子9a与副引线端子9b在封装40的外部短路，则能够将电路连接变更为将主过电流检测元件3a和副过电流检测元件3b并联地连接于感测元件2的另一个主电极区。由于能够在封装40的外部任意地变更电路连接，因此能够根据第一实施方式所涉及的半导体装置的使用状况来任意地变更过电流的基准值。

此外，用于过电流检测的过电流检测元件不限定于两个，也可以使用三个以上的过电流检测元件。在该情况下，只要将与各个过电流检测元件的阳极电连接的阳极焊盘形成于半导体芯片20的上表面即可。如果使用三个以上的过电流检测元件，则在封装40的外部变更电路连接的自由度增大。由于如果使用三个以上的过电流检测元件、则能够更自如地变更电路连接，因此能够进行自由度高的、与第一实施方式所涉及的半导体装置的使用状况相应的过电流的基准值的变更。

(第二实施方式)

在本发明的第二实施方式所涉及的半导体装置中，如图8所示，保护电路5中的过热保护电路13与封装的主引线端子9a及副引线端子9b电连接。能够通过使封装的主引线端子9a和副引线端子9b保持开路状态、或者使它们短路，来任意地变更过热保护电路13的过热检测的基准值。第二实施方式所涉及的半导体装置与第一实施方式的不同点在于，保护电路5中的过热保护电路13与主引线端子9a及副引线端子9b电连接来作为能够变更内部电路的基准值的“基准值变更电路”发挥功能。其它的结构与第一实施方式相同，因此省略重复的记载。

如图9所示，过热保护电路13具备温度控制部13a及传感器电路13b等。温度控制部13a具有第一反相器124a、第二反相器124b、125、锁存电路126以及滤波器部127等，用于检测输出元件1的作为“异常”的过热。传感器电路13b具有恒流元件23、第一温度传感器22a、第二温度传感器22b、第三温度传感器22c以及副过热检测元件(温度传感器)22d等，用于检测输出元件1的过热。通过第一温度传感器22a、第二温度传感器22b、第三温度传感器22c的串联连接来构成“主过热检测电路(主检测电路)”。构成“副过热检测电路(副检测电路)”的第四温度传感器22d与第一温度传感器22a、第二温度传感器22b、第三温度传感器22c串联连接。期望传感器电路13b、特别是第一温度传感器22a、第二温度传感器22b、第三温度传感器22c以及第四温度传感器22d配置在输出元件1的附近，以提高过热检测的精度。

如图9所示，传感器电路13b的恒流元件23的阳极(anode)与输出元件1的漏极电极电连接，阴极(cathode)与第一温度传感器22a的阳极(anode)电连接。第一温度传感器22a的阳极(anode)经由连接节点19a来与主引线端子9a电连接。第三温度传感器22c的阴极(cathode)与第四温度传感器22d的阳极(anode)电连接。第四温度传感器22d的阴极(cathode)经由连接节点19b来与副引线端子9b电连接且阴极(cathode)与接地布线10电连接。

作为温度控制部13a的第一反相器124a、第二反相器124b以及第三反相器125，能够由p型或n型mos晶体管与电阻的组合、或者由cmos晶体管构成的逻辑非门(not门)等构成。作为锁存电路126，能够采用复位置位(rs)触发器等。第一反相器124a及第三反相器125各自的输入与第一温度传感器22a的阳极(anode)电连接。与第一反相器124a串联连接的第二反相器124b的输出与锁存电路126的输入端子(逻辑负置位端子，下面也简称为“置位端子”。)sn电连接。第三反相器125的输出与锁存电路126的输入端子(逻辑负复位端子，下面也简称为“复位端子”。)rn电连接。锁存电路126的输出端子q经由滤波器部127来与驱动电路4电连接。

作为恒流元件23，能够使用将栅极与源极电连接的耗尽型mos晶体管等恒流元件。作为第一温度传感器22a、第二温度传感器22b、第三温度传感器22c以及第四温度传感器22d，能够使用si二极管等。si二极管的正向电压(vf)存在-2mv/℃～-2.5mv/℃左右的温度系数，温度越高则正向电压(vf)越低。能够通过对si二极管提供恒定的正向电流地测定si二极管的阳极与阴极间的电压，来进行温度的检测。在第二实施方式中，由恒流元件23提供恒流，能够根据第一温度传感器22a的阳极与接地布线10之间的电压来检测输出元件1的温度。在图9中，如果使主引线端子9a和副引线端子9b保持开路状态，则成为第一温度传感器22a、第二温度传感器22b、第三温度传感器22c以及第四温度传感器22d的四级的串联连接。另一方面，在使主引线端子9a和副引线端子9b短路时，成为第一温度传感器22a、第二温度传感器22b、第三温度传感器22c的三级的串联连接。像这样，来自第一温度传感器22a、第二温度传感器22b、第三温度传感器22c以及第四温度传感器22d的四级结构、或者第一温度传感器22a、第二温度传感器22b以及第三温度传感器22c的三级结构的输出电压作为温度检测信号被发送到温度控制部13a。

如图10和图11所示，对温度控制部13a的第一反相器124a、第二反相器124b设定检测电压阈值vta来作为逻辑阈值电压，对第三反相器125设定与检测电压阈值vta相比为低电压水平的恢复电压阈值vtb来作为逻辑阈值电压。检测电压阈值vta是从正常状态迁移到过热状态时的过热检测设计温度。检测电压阈值vta为过热检测的基准值，当温度检测信号的电压水平比检测电压阈值vta低时，判定为过热状态。当来自温度传感器的输出电压为检测电压阈值vta以上时，对锁存电路126的置位端子sn输入高逻辑水平(h水平)。当来自温度传感器的输出电压低于检测电压阈值vta时，对锁存电路126的置位端子sn输入低逻辑水平(l水平)。恢复电压阈值vtb是从过热区域恢复到正常区域时的恢复检测设计温度。恢复电压阈值vtb为恢复检测的基准值，当温度检测信号的电压水平高于恢复电压阈值vtb时，判定为正常状态。当来自温度传感器的输出电压高于恢复电压阈值vtb时，对锁存电路126的复位端子rn输入l水平。当来自温度传感器的输出电压为恢复电压阈值vtb以下时对锁存电路126的复位端子rn输入h水平。从检测电压阈值vta到恢复电压阈值vtb为止的电压幅度为回差电压。作为与检测电压阈值vta对应的温度，例如在温度传感器四级结构中设定为175℃左右，在温度传感器三级结构中设定为150℃。恢复电压阈值vtb设定为比与检测电压阈值vta对应的温度高5℃左右至10℃左右的温度。因而，回差电压为10mv左右～25mv左右。

参照图10来说明输出元件1从正常区域迁移到过热区域时过热保护电路13的动作。当对输出元件1通电从而环境温度上升时，来自温度传感器的输出电压的电压水平随着温度上升而降低。如图10所示，正常区域的电压水平比恢复电压阈值vtb高，锁存电路126的置位端子sn为h水平，复位端子rn为l水平。输出端子q的输出水平为l水平，表示环境温度为正常区域的l水平的过热检测信号sot经由滤波器部127被传递到驱动电路4，继续进行对输出元件1的通电。当环境温度持续上升从而来自温度传感器的输出电压变为恢复电压阈值vtb以上、且变为回差电压的幅度内的电压水平时，复位端子rn的输入水平反转为h水平。由于置位端子sn仍为h水平，因此输出端子q保持l水平。当环境温度进一步上升从而超过检测电压阈值vta时，置位端子sn反转为l水平。由于复位端子rn仍为h水平，因此输出端子q反转为h水平。其结果，表示环境温度为过热区域的h水平的过热检测信号sot经由滤波器部127被传递到驱动电路4，停止对输出元件1的通电。

接着，参照图11来说明从过热区域恢复到正常区域时过热保护电路13的动作。当输出元件1的通电停止从而环境温度下降时，来自温度传感器的输出电压的电压水平随着温度下降而上升。如图11所示，当输出电压变为检测电压阈值vta以上、且从过热区域变为回差电压的幅度内的电压水平时，置位端子sn反转为h水平。由于复位端子rn仍为h水平，因此输出端子q保持h水平。因此，从输出端子q向驱动电路4传递h水平的过热检测信号sot，输出元件1的通电依然保持停止。当环境温度超过恢复电压阈值vtb地进一步下降时，复位端子rn反转为l水平。由于置位端子sn仍为h水平，因此输出端子q反转为l水平。其结果，经由滤波器部127向驱动电路4传递表示环境温度为正常区域的l水平的过热检测信号sot，恢复对输出元件1的通电。

如上所述，在第二实施方式所涉及的半导体装置中，将第一温度传感器22a、第二温度传感器22b、第三温度传感器22c以及第四温度传感器22d串联连接。并且，第四温度传感器22d的阳极(anode)与主引线端子9a电连接，同接地布线10电连接的阴极(cathode)与副引线端子9b电连接。如果将主引线端子9a和副引线端子9b保持开路状态地使用，则成为第一温度传感器22a、第二温度传感器22b、第三温度传感器22c以及第四温度传感器22d的四级结构。如果使主引线端子9a和副引线端子9b短路，则成为第一温度传感器22a、第二温度传感器22b以及第三温度传感器22c的三级结构，从而能够变更温度传感器的级数。由于能够在图4所示的封装40的外部任意地变更温度传感器级数，因此能够根据第二实施方式所涉及的半导体装置的使用状况来任意地变更过热检测的基准值。此外，当将温度传感器设为三级结构时，温度传感器的输出电压的变化率小，因此过热检测温度的偏差大。在这样的情况下，考虑过热检测温度的偏差地进行过热保护电路的设计即可。

另外，对在用于过热检测的主过热检测电路和副过电流检测电路中使用的温度传感器的数量没有限定。作为主过热检测电路，可以使用一个以上的温度传感器，作为副过电流检测元件，可以使用多个温度传感器。

(第三实施方式)

如图12所示，本发明的第三实施方式所涉及的半导体装置的保护电路5中的低电压保护电路14与封装的主引线端子9a及副引线端子9b电连接。能够通过使封装的主引线端子9a和副引线端子9b保持开路状态、或者使它们短路，来任意地变更低电压保护电路14的低电压检测的基准值。第三实施方式所涉及的半导体装置与第一实施方式及第二实施方式的不同点在于，保护电路5中的低电压保护电路14与主引线端子9a及副引线端子9b电连接来作为能够变更内部电路的基准值的“基准值变更电路”发挥功能。其它的结构与第一实施方式及第二实施方式相同，因此省略重复的记载。

如图13所示，低电压保护电路14具有低电压控制部14a及传感器电路14b等。低电压控制部14a具有滤波器部33、p型mos晶体管34a、耗尽型mos晶体管34b、n型mos晶体管38、第一反相器36a、第二反相器36b以及第三反相器36c等。传感器电路14b具有由串联连接的第二电阻元件32b、第三电阻元件32c及第四电阻元件32d构成的“主低电压检测电路(主检测电路)”以及与主低电压检测电路串联连接的作为“副低电压检测电路(副检测电路)”的第一电阻元件32a等。

传感器电路14b的第一电阻元件32a的一端与被提供电池等外部电源vcc的电源用引线端子6电连接，另一端与第二电阻元件32b的一端电连接。封装的主引线端子9a经由连接节点19e来与第一电阻元件32a的一端电连接，封装的副引线端子9b经由连接节点19f来与第一电阻元件32a的另一端电连接。当使主引线端子9a和副引线端子9b开路时，成为将第一电阻元件32a、第二电阻元件32b、第三电阻元件32c以及第四电阻元件32d串联连接而成的四级结构的低电压传感器。在使主引线端子9a和副引线端子9b短路时，成为将第二电阻元件32b、第三电阻元件32c以及第四电阻元件32d串联连接而成的三级结构的低电压传感器。传感器电路14b用于检测外部电源的作为“异常”的低电压。当外部电源的电压降低时，内部电路的动作变得不稳定，有可能使输出元件1进行误动作。此外，滤波器部33为rc型低通滤波器，用于去除外部电源vcc的噪声等。

如图13所示，低电压控制部14a的滤波器部33的一端同主低电压检测电路的第二电阻元件32b与第三电阻元件32c的连接节点x电连接。滤波器部33的另一端同mos晶体管34a的栅极电极电连接。mos晶体管34a的源极电极与电源用引线端子6电连接，漏极电极经由节点a来与第一反相器36a的输入电连接。第一反相器36a与第二反相器36b电连接，经由节点b来与第三反相器36c电连接。第三反相器36c的输出与驱动电路4电连接。mos晶体管34b的漏极电极经由节点a来与mos晶体管34a的漏极电极电连接，源极电极与接地布线10电连接。mos晶体管38在漏极电极与源极电极之间并联连接有第四电阻元件32d，源极电极与接地布线10电连接。mos晶体管38的栅极电极与节点b电连接。在四级结构中，连接节点x的电压水平由第一电阻元件32a及第二电阻元件32b的串联电阻值与第三电阻元件32c及第四电阻元件32d的串联电阻值的分压比来决定。

使用使主引线端子9a和副引线端子9b开路得到的四级结构来说明低电压保护电路14的基本动作。在第三实施方式中，mos晶体管34a的栅极阈值电压被用作低电压检测的基准值。在电池等外部电源vcc的电压为正常状态下，从连接节点x施加比mos晶体管34a的栅极阈值电压高的电压。mos晶体管34a为接通状态，与mos晶体管34a的漏极电极电连接的节点a为h水平。另外，栅极电极与第二反相器36b的输出电连接的mos晶体管38为接通状态，第四电阻元件32d被mos晶体管38旁路地经由接地布线10与接地电位连接，从而被短路。因此，连接节点x的电压水平由第一电阻元件32a及第二电阻元件32b的串联连接电阻值、与第三电阻元件32c的电阻值的分压比来决定。在外部电源vcc的电压降低从而连接节点x的电压水平例如变为3v以下的低电压状态时，mos晶体管34a断开，节点a经由耗尽型mos晶体管34b来与接地布线10电连接。因此，节点a的电压水平被下拉为接地水平。即，由p型mos晶体管34a和耗尽型mos晶体管34b构成的反相器断开，节点a被固定为l水平。此时，第三反相器36c的输出水平变为h水平，向驱动电路4传递表示外部电源vcc为低电压状态的h水平的低电压检测信号suv，停止对输出元件1的通电。同时，与节点b电连接的mos晶体管38的栅极电极变为l水平，从而mos晶体管38变为断开状态。

在低电压状态下，与节点b电连接的mos晶体管38的栅极电极变为l水平，从而mos晶体管38断开。其结果，连接节点x的电压水平由第一电阻元件32a及第二电阻元件32b的串联连接电阻值与第三电阻元件32c及第四电阻元件32d的串联连接电阻值的分压比来决定，相比于正常状态，电压水平变低。因此，如果外部电源vcc增高不超过低电压检测的基准值，则无法恢复到正常状态。当连接节点x的电压水平变为恢复电压水平、例如3.2v以上时，mos晶体管34a接通，节点a被上拉为外部电源vcc的电压水平从而变为h水平，该恢复电压水平为mos晶体管34a的栅极阈值电压以上。此时，第三反相器36c的输出水平变为l水平，向驱动电路4传递表示外部电源vcc为正常状态的l水平的低电压检测信号suv，从而输出元件1的通电恢复。同时，与节点b电连接的mos晶体管38的栅极电极变为h水平从而mos晶体管38变为接通状态。像这样，能够通过mos晶体管38的接通/断开来切换连接节点x的分压比，并能够生成回差电压。

在为使主引线端子9a和副引线端子9b短路的三级结构的情况下，连接节点x的电压水平由第二电阻元件32b的电阻值与、第三电阻元件32c及第四电阻元件32d的串联连接电阻值的分压比来决定。因此，在三级结构中，与四级结构的情况相比，连接节点x处的分压比变小，能够提高低电压检测的基准值。

另外，对在用于低电压检测的主低电压检测电路和副低电压检测电路中使用的电阻元件的数量没有限定。作为主低电压检测电路，可以使用四个以上的电阻元件，作为副低电压检测电路，可以使用多个电阻元件。

此外，在上述说明中，在低电压检测中使用电阻元件，但是并不受到限定。例如，如图14所示，作为低电压检测元件，也可以使用耗尽型mos晶体管132a、132b、132c、132d。传感器电路14b的mos晶体管132a的一端与被提供电池等外部电源vcc的电源用引线端子6电连接，另一端与mos晶体管132b的一端电连接。主引线端子9a经由连接节点19e来与mos晶体管132a的一端电连接，副引线端子9b经由连接节点19f来与mos晶体管132a的另一端电连接。当使主引线端子9a和副引线端子9b开路时，成为将mos晶体管132a、132b、132c、132d串联连接得到的四级结构的低电压传感器。在使主引线端子9a和副引线端子9b短路时，成为将mos晶体管132b、132c、132d串联连接得到的三级结构的低电压传感器。

另外，由于主引线端子9a成为被提供外部电源vcc的端子，因此也能够不设置主引线端子9a、焊盘29a等，而将电源用引线端子6设为主引线端子。像这样，在第三实施方式中，能够通过使主引线端子9a或电源用引线端子6与副引线端子9b保持开路状态、或者使它们短路，来任意地变更低电压保护电路14的低电压检测的基准值。像这样，能够在图4所示的封装40的外部任意地变更温度传感器级数，因此能够根据第三实施方式所涉及的半导体装置的使用状况来任意地变更过热检测的基准值。

(第四实施方式)

如图15所示，本发明的第四实施方式所涉及的半导体装置的保护电路5中的过电压保护电路15与封装的主引线端子9a及副引线端子9b电连接。能够通过使主引线端子9a和副引线端子9b保持开路状态、或者使它们短路，来任意地变更过电压保护电路15的过电压检测的基准值。第四实施方式所涉及的半导体装置与第一实施方式～第三实施方式的不同点在于，保护电路5中的过电压保护电路15与主引线端子9a及副引线端子9b电连接来作为能够变更内部电路的基准值的“基准值变更电路”发挥功能。其它的结构与第一实施方式～第三实施方式相同，因此省略重复的记载。

如图16所示，过电压保护电路15具有过电压控制部15a及传感器电路15b等。传感器电路15b具有耗尽型mos晶体管的第一感测元件54a、第二感测元件54b、以及由扩散二极管构成的多个第一检测元件52a、第二检测元件52b、第三检测元件52c、第四检测元件52d及第五检测元件52e等。第一检测元件52a、第二检测元件52b、第三检测元件52c以及第四检测元件52d构成“主过电压检测电路(主检测电路)”，第五检测元件52e构成“副过电压检测电路(副检测电路)”。传感器电路15b用于检测外部电源的作为“异常”的过电压。在输出元件1为接通状态从而外部电源电压上升的情况下，有可能引起负载烧坏。因此，在外部电源电压上升到规定的电压的情况下，使输出元件1为断开状态，来保护负载。

传感器电路15b的第一检测元件52a的阴极及第一感测元件54a的漏极与被提供电池等外部电源vcc的电源用引线端子6电连接。第一检测元件52a的阳极及第一感测元件54a的源极与连接节点y电连接。在连接节点y上电连接过电压控制部15a和第二感测元件54b的源极。第二检测元件52b的阴极与第二感测元件54b的漏极电连接，阳极与第三检测元件52c的阴极电连接。第三检测元件52c的阳极与第四检测元件52d的阳极电连接。第四检测元件52d的阴极与第五检测元件52e的阳极电连接。第五检测元件52e的阴极与接地布线10电连接。主引线端子9a经由连接节点19g来与第五检测元件52e的阳极电连接，副引线端子9b经由连接节点19h来与第五检测元件52e的阴极电连接。当使主引线端子9a和副引线端子9b开路时，成为将第一检测元件52a、第二检测元件52b、第三检测元件52c、第四检测元件52d以及第五检测元件52e串联连接得到的五级结构的过电压传感器。在使主引线端子9a和副引线端子9b短路时，成为将第一检测元件52a、第二检测元件52b、第三检测元件52c以及第四检测元件52d串联连接得到的四级结构的过电压传感器。

作为第一检测元件52a、第二检测元件52b以及第三检测元件52c，使用齐纳二极管、雪崩二极管等恒压二极管。第一检测元件52a、第二检测元件52b以及第三检测元件52c具有反向耐压vz，反向连接来使用。作为第四检测元件52d和第五检测元件52e，使用利用多晶硅等的si二极管。第四检测元件52d和第五检测元件52e具有正向电压vf，正向连接来使用。如图17所示，恒压二极管的反向耐压vz为5v以上且具有正的温度系数。si二极管的正向电压vf为0.6v～0.7v左右，具有负的温度系数。将反向耐压vz例如为6v左右的第一检测元件52a、第二检测元件52b以及第三检测元件52c反向连接来使用，并设定为主要的过电压检测的基准值，将第四检测元件52d和第五检测元件52e正向连接来使用以补偿温度特性。

在过电压控制部15a中，规定为在连接节点y为外部电源vcc的电压水平时为表示正常状态的h水平，将连接节点y为接地布线10的接地水平为表示过电压状态的l水平。在外部电源vcc的电压变高从而第一检测元件52a、第二检测元件52b以及第三检测元件52c各自达到反向耐压vz时，连接节点y从外部电源vcc的电压水平下降为接地布线10的接地水平。在连接节点y从h水平变为l水平时，过电压控制部15a对驱动电路4传递l水平的过电压检测信号sov，停止对输出元件1的通电。当外部电源vcc的电压恢复到正常电压从而第一检测元件52a、第二检测元件52b以及第三检测元件52c各自低于反向耐压vz时，连接节点y从l水平反转为h水平。对驱动电路4传递h水平的过电压检测信号sov，恢复对输出元件1的通电。此外，在本实施方式中，在接地布线10不为内部地布线而为被接地的布线的情况下，能够不设置副引线端子9b、焊盘29b等，而将接地端子30用作副引线端子。

在第四实施方式所涉及的半导体装置中，当使主引线端子9a和副引线端子9b或使主引线端子9a和接地端子30开路时，五级结构的过电压检测的基准值为19.2v～19.4v左右。在使主引线端子9a和副引线端子9b短路时，四级结构的过电压检测的基准值为18.6v～18.7v左右。像这样，能够在图4所示的封装40的外部任意地变更温度传感器级数，因此能够根据第四实施方式所涉及的半导体装置的使用状况来任意地变更过热检测的基准值。

(第五实施方式)

在上述的第一实施方式～第四实施方式所涉及的半导体装置中，例示出存在过电流保护电路12、过热保护电路13、低电压保护电路14、过电压保护电路15这四个基准值变更电路的保护电路5。在第一实施方式～第四实施方式所涉及的半导体装置中，使主引线端子9a及副引线端子9b与保护电路5中的被要求变更保护基准值的一个基准值变更电路电连接来变更保护基准值。在制作出具有包括过电流保护电路12、过热保护电路13、低电压保护电路14、过电压保护电路15等在内的多个基准值变更电路的保护电路5之后，无法使主引线端子9a及副引线端子9b与保护电路5中的其它的基准值变更电路电连接。因此，必须准备与被要求变更保护基准值的过电流保护电路12、过热保护电路13、低电压保护电路14、过电压保护电路15等的数量相同数量的半导体装置的机型。还能够制作出使用多晶硅等的熔断器以使被要求的过电流保护电路12、过热保护电路13、低电压保护电路14、过电压保护电路15等全部能够与主引线端子9a及副引线端子9b电连接、来应用了熔断器修调技术的半导体装置。

在本发明的第五实施方式所涉及的半导体装置中，如图18所示，例示出如下的情况：过电流保护电路12的第一连接节点19a及第二连接节点19b分别经由第一熔断器60a及第二熔断器60b来与第一检测元件焊盘29a及第二检测元件焊盘29b电连接。过电流保护电路13的第三连接节点19c及第四连接节点19d分别经由第三熔断器60c及第四熔断器60d来与第一检测元件焊盘29a及第二检测元件焊盘29b电连接。低电压保护电路14的第五连接节点19e及第六连接节点19f分别经由第五熔断器60e及第六熔断器60f来与第一检测元件焊盘29a及第二检测元件焊盘29b电连接。过电压保护电路15的第七连接节点19g及第八连接节点19h分别经由第七熔断器60g及第八熔断器60h来与第一检测元件焊盘29a及第二检测元件焊盘29b电连接。

例如，如果对除与过电流保护电路12连接的第一熔断器60a及第二熔断器60b以外的其它熔断器提供电流来进行熔断，则能够仅将过电流保护电路12与第一检测元件焊盘29a及第二检测元件焊盘29b电连接。像这样，如果使用熔断器修调技术，则能够在制作出半导体装置之后任意地选择被要求变更保护基准值的基准值变更电路。此外，即使熔断器被熔断，也能够作为具有固定的基准值的基准值变更电路来发挥功能。另外，将熔断器设置为与第一检测元件焊盘29a及第二检测元件焊盘29b分别进行电连接，但是也可以仅对第一检测元件焊盘29a及第二检测元件焊盘29b中的某一方设置熔断器。

(第五实施方式的变形例1)

另外，在第一实施方式～第四实施方式所涉及的半导体装置中，设置有一组第一检测元件焊盘29a及第二检测元件焊盘29b，但是如果能够增大半导体集成电路的芯片表面积，则也可以设置多组检测元件焊盘。在设置两组的检测元件焊盘的情况下，例如图19所示的第五实施方式的变形例1所涉及的半导体装置那样，过电流保护电路12不使用图18所示的第一熔断器60a和第二熔断器60b地与第一检测元件焊盘29a及第二检测元件焊盘29b电连接。另一方面，过电流保护电路13分别使用与图18同样的第三熔断器60c及第四熔断器60d来与第三检测元件焊盘29c及第四检测元件焊盘29d电连接。同样地，低电压保护电路14分别使用第五熔断器60e和第6熔断器60f，过电压保护电路15分别使用第七熔断器60g和第八熔断器60h，来与第三检测元件焊盘29c及第四检测元件焊盘29d电连接。使过电流保护电路13、低电压保护电路14以及过电压保护电路15中的一个基准值变更电路保留与第三检测元件焊盘29c及第四检测元件焊盘29d电连接的状态，将其它两个基准值变更电路的熔断器熔断。这样，能够由两个基准值变更电路进行基准值的变更。

(第五实施方式的变形例2)

在设置三组检测元件焊盘的情况下，例如在图20所示的第五实施方式的变形例2所涉及的半导体装置中，过电流保护电路12和过电流保护电路13不使用图18的第一熔断器60a、第二熔断器60b、第三熔断器60c以及第四熔断器60d。第五实施方式的变形例2所涉及的半导体装置的过电流保护电路12和过电流保护电路13不使用熔断器地分别与第一检测元件焊盘29a、第二检测元件焊盘29b、第三检测元件焊盘29c以及第四检测元件焊盘29d电连接。低电压保护电路14分别使用第五熔断器60e和第六熔断器60f来与第五检测元件焊盘29d及第六检测元件焊盘29f电连接，过电压保护电路15分别使用第七熔断器60g及第八熔断器60h来与第五检测元件焊盘29d及第六检测元件焊盘29f电连接。使低电压保护电路14及过电压保护电路15中的任一方保留与第五检测元件焊盘29d及第六检测元件焊盘29f电连接的状态，将另一方的基准值变更电路的熔断器熔断。这样，能够由三个基准值变更电路进行基准值的变更。

(第五实施方式的变形例3)

并且，也可以如图21所示的第五实施方式的变形例3所涉及的半导体装置那样，设置与多个基准值变更电路分别电连接的检测元件焊盘。过电流保护电路12与第一检测元件焊盘29a及第二检测元件焊盘29b电连接。过电流保护电路13与第三检测元件焊盘29c及第四检测元件焊盘29d电连接。低电压保护电路14与第五检测元件焊盘29d及第六检测元件焊盘29f电连接。过电压保护电路15与第七检测元件焊盘29g及第八检测元件焊盘29h电连接。

(其它实施方式)

如上所述，记载了本发明的第一实施方式～第五实施方式所涉及的半导体装置，但是不应理解为形成说明书的一部分的实施方式等的论述和附图用于对本发明进行限定。根据本发明的说明书、附图的公开，本领域技术人员会明确各种替代实施方式、实施例以及应用技术。

像这样，只要理解上述的实施方式的公开的宗旨，本领域技术人员将明确本发明可能包括各种替代实施方式、实施例以及应用技术。另外，本发明包括在此没有记载的各种实施方式等、例如任意地应用在上述的实施方式及各变形例中说明的各结构而得到的结构等，这是理所当然的。因而，本发明的技术范围仅由基于上述的例示性的说明来说妥当的、权利要求书所涉及的发明技术特征来决定。

附图标记说明

1：输出元件；1t：输出晶体管；1d：内置二极管；2：感测元件；2t：感测晶体管；2d：内置二极管；3a：主过电流检测元件；3b：副过电流检测元件；3c：过电流检测元件；4：驱动电路；5：保护电路；6：电源用引线端子；7：输入用引线端子；8：输出用引线端子；9a：主引线端子；9b：副引线端子；10：接地布线或内部接地布线；10p：接地布线焊盘；11：内部电路；12：过电流保护电路；12a：过电流控制部；12b：传感器电路；13：过热保护电路；13a：温度控制部；13b：传感器电路；14：低电压保护电路；14a：低电压控制部；14b：传感器电路；15：过电压保护电路；15a：过电压控制部；15b：传感器电路；19a、19b、19c、19d、19e、19f、19g、19h：连接节点；20：半导体芯片；21：表面电极焊盘；22a、22b、22c：主过热检测电路(温度传感器)；22d：副过热检测元件(温度传感器)；23：恒流元件；25：负载；27：输入焊盘；29a、29b、29c、29d、29e、29f、29g、29h：检测元件焊盘；30：接地端子；32a、32b、32c：主低电压检测电路(电阻元件)；32d：副低电压检测电路(电阻元件)；37：布线材料；40：封装；52a、52b、52c：恒压元件；52d、52e：整流元件；60a、60b、60c、60d、60e、60f、60g、60h：熔断器。