(57)【要約】【課題】高確度で温度及び電源電圧を測定することができる半導体装置、温度センサ及び電源電圧モニタを提供する。【解決手段】一実施の形態によれば、半導体装置１は、温度に関して非線形のディジタル値及び温度に関して略線形のセンサ電圧値を出力する温度センサモジュール１０と、温度、ディジタル値及びセンサ電圧値を記憶する記憶部３０と、記憶部３０に記憶された温度、ディジタル値及びセンサ電圧値を用いて特性式を算出する制御部４０と、を含み、記憶部３０に記憶された温度、ディジタル値及びセンサ電圧値には、絶対温度測定下における絶対温度、絶対温度におけるディジタル値及び絶対温度におけるセンサ電圧値が含まれる。【選択図】図４
2020052061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に関して非線形のディジタル値及び前記温度に関して略線形のセンサ電圧値を出力する温度センサモジュールと、
前記温度、前記ディジタル値及び前記センサ電圧値を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記温度、前記ディジタル値及び前記センサ電圧値を用いて特性式を算出する制御部と、を有する半導体装置における温度測定方法であって、
前記記憶部に記憶された前記温度、前記ディジタル値及び前記センサ電圧値には、絶対温度測定下における絶対温度、前記絶対温度における前記ディジタル値及び前記絶対温度における前記センサ電圧値が含まれ、
前記絶対温度は、第１温度及び前記第１温度よりも高温の第２温度を含み、
前記ディジタル値は、前記第１温度における第１ディジタル値及び前記第２温度における第２ディジタル値を含み、
前記記憶部は、さらに、
前記第１温度よりも高温で前記第２温度よりも低温の第３温度と、
前記第３温度における第３ディジタル値と、
を含み、
前記制御部は、
前記第１温度、前記第１ディジタル値、前記第３温度及び前記第３ディジタル値を用いて第１特性式を算出し、
前記第３温度、前記第３ディジタル値、前記第２温度及び前記第２ディジタル値を用いて第２特性式を算出することを特徴とする温度測定方法。
【請求項２】
前記絶対温度は、前記半導体装置がプリント基板に実装される前に前記温度センサモジュールが出力した前記温度であり、
前記第３温度は、前記半導体装置が前記プリント基板に実装された後に前記温度センサモジュールが出力した温度である請求項１に記載の温度測定方法。
【請求項３】
前記制御部は、
前記温度センサモジュールによって出力された前記ディジタル値が前記第３ディジタル値よりも小さい場合には、前記第１特性式に、前記ディジタル値を代入することによって前記温度を算出し、
前記温度センサモジュールによって出力された前記ディジタル値が前記第３ディジタル値よりも大きい場合には、前記第２特性式に、前記ディジタル値を代入することによって前記温度を算出する請求項１に記載の温度測定方法。
【請求項４】
前記温度センサモジュールを複数有し、
起動時には、相互に隣接した一方及び他方の前記温度センサモジュールが動作し、
起動後には、一方の前記温度センサモジュールは動作を停止し、他方の前記温度センサモジュールは動作を継続する請求項１に記載の温度測定方法。
【請求項５】
前記起動時には、
前記一方の前記温度センサモジュールは、起動時における複数の第１起動時ディジタル値を出力し、
前記他方の前記温度センサモジュールは、起動時における複数の第２起動時ディジタル値を出力し、
前記制御部は、複数の前記第１起動時ディジタル値を、一方の温度センサモジュールの前記第１特性式または前記第２特性式に代入することによって起動時における複数の第１起動時温度を算出し、
前記制御部は、複数の前記第１起動時温度を、前記他方の温度センサモジュールの前記第１特性式または前記第２特性式に代入することによって算出した複数の第３起動時ディジタル値と、複数の前記第２起動時ディジタル値と、の間の差分を算出し、算出した前記差分を用いて、前記他方の温度センサモジュールの前記第１特性式及び前記第２特性式の少なくともいずれか一方を補正する請求項４に記載の温度測定方法。
【請求項６】
前記温度センサモジュールは、
前記半導体装置の電源電圧をモニタする電源電圧モニタ部を含み、
前記制御部は、
前記差分を用いて、前記電源電圧を補正する請求項５に記載の温度測定方法。
【請求項７】
前記一方及び前記他方の温度センサモジュール以外の１つ以上のその他の温度センサモジュールをさらに有し、
前記制御部は、前記差分を用いて、各前記その他の温度センサモジュールの前記第１特性式及び前記第２特性式の少なくともいずれか一方を補正する請求項６に記載の温度測定方法。
【請求項８】
前記制御部は、前記差分を用いて、各前記その他の温度センサモジュールの前記電源電圧を補正する請求項７に記載の温度測定方法。
【請求項９】
温度に対し非線形の基準電圧値と温度に対し略線形のセンサ電圧値からディジタル値を出力する温度センサモジュールと、
前記温度、前記ディジタル値、前記センサ電圧値を記憶する記憶部と、
前記温度、前記ディジタル値、前記センサ電圧値を用いて、前記温度センサモジュールの温度特性を補正する特性式を算出する制御部と、を有する温度センサにおける温度測定方法であって、
前記記憶部は、第１温度と、前記第１温度における第１センサ電圧値を記憶し、
前記制御部は、前記第１温度と、前記第１センサ電圧値と、任意のセンサ電圧値から、前記温度センサモジュールが前記任意のセンサ電圧値を出力する温度を特定し、前記特性式を算出し、
前記記憶部は、前記第１温度よりも高温の第２温度と、第２温度における第２センサ電圧値を更に記憶し、
前記制御部は、前記第１温度と、前記第１センサ電圧値と、前記第２温度と、前記第２センサ電圧値と、任意のセンサ電圧値から、前記温度センサモジュールが前記任意のセンサ電圧値を出力する温度を特定し、前記特性式を算出する、
温度測定方法。
【請求項１０】
前記記憶部は、前記第１温度を含む３以上の複数の温度と、前記複数の温度各々に対応するセンサ電圧値を更に記憶し、
前記制御部は、前記複数の温度と、前記複数の温度各々に対応するセンサ電圧値と、任意のセンサ電圧値から、前記温度センサモジュールが前記任意のセンサ電圧値を出力する温度を特定し、前記特性式を算出する、
請求項９に記載の温度測定方法。
【請求項１１】
前記制御部は、複数の任意のセンサ電圧値から、前記温度センサモジュールが前記複数の任意のセンサ電圧値を出力する複数の温度を特定し、前記特性式を算出する、
請求項９に記載の温度測定方法。
【請求項１２】
前記温度センサモジュールを複数有し、
起動時には、相互に隣接した一方及び他方の前記温度センサモジュールが動作し、
起動後には、一方の前記温度センサモジュールは動作を停止し、他方の前記温度センサモジュールは動作を継続し、
前記起動時には、
前記一方の前記温度センサモジュールは、起動時における複数の第１起動時ディジタル値を出力し、
前記他方の前記温度センサモジュールは、起動時における複数の第２起動時ディジタル値を出力し、
前記制御部は、複数の前記第１起動時ディジタル値を、一方の温度センサモジュールの前記特性式に代入することによって起動時における複数の第１起動時温度を算出し、
前記制御部は、複数の前記第１起動時温度を、前記他方の温度センサモジュールの前記特性式に代入することによって算出した複数の第３起動時ディジタル値と、複数の前記第２起動時ディジタル値と、の間の差分を算出し、算出した前記差分を用いて、前記他方の温度センサモジュールの前記特性式を補正する請求項９に記載の温度測定方法。
【請求項１３】
前記温度センサモジュールは、
前記温度センサの電源電圧をモニタする電源電圧モニタ部を含み、
前記制御部は、
前記差分を用いて、前記電源電圧を補正する請求項１２に記載の温度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、温度センサ及び電源電圧モニタに関し、例えば、高確度で温度及び電源電圧を測定することができる半導体装置、温度センサ及び電源電圧モニタに関する。
【背景技術】
【０００２】
車載情報端末は、ナビゲーション機能にとどまらず、テレビ、DVD、オーディオの機能を取り込み高機能化が進んでいる。そのような車載情報端末に用いられる半導体装置は、高速処理を実現するために半導体装置の温度を監視する温度センサモジュールを組み込んでいる。
【０００３】
温度センサモジュールに関連する技術として、例えば、特許文献１が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、半導体製造時の特性確認時に得られた特性バラツキの値を利用して、温度センサモジュールごとに温度特性を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０６４６７７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４５７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、特許文献２のように、半導体製造時の特性確認時に得られた特性バラツキの値を利用して温度センサモジュールごとに温度特性を補正する方法において、確度良く補正するためには、半導体チップの絶対温度が測定可能であるウェーハ状態でのテスト工程を増やす必要があるため、コストがかかるなどの問題があった。
【０００７】
一実施の形態は、このような課題を解決するためになされたものであり、高確度で温度及び電源電圧を測定することができる半導体装置、温度センサ及び電源電圧モニタを提供する。
【０００８】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施の形態によれば、半導体装置は、温度に関して非線形のディジタル値及び前記温度に関して略線形のセンサ電圧値を出力する温度センサモジュールと、前記温度、前記ディジタル値及び前記センサ電圧値を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記温度、前記ディジタル値及び前記センサ電圧値を用いて特性式を算出する制御部と、を含み、前記記憶部に記憶された前記温度、前記ディジタル値及び前記センサ電圧値には、絶対温度測定下における絶対温度、前記絶対温度における前記ディジタル値及び前記絶対温度における前記センサ電圧値が含まれる。
【発明の効果】
【００１０】
前記一実施の形態によれば、高確度で温度及び電源電圧を測定することができる半導体装置、温度センサ及び電源電圧モニタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】温度センサモジュールを例示した構成図である。
【図２】温度検出回路が出力する電圧値及びセンサ電圧値の温度特性を例示したグラフであり、横軸は、温度を示し、縦軸は、電圧値を示す。
【図３】温度センサモジュールが出力するディジタル値の温度特性を例示したグラフであり、横軸は温度を示し、縦軸は、ディジタル値を示す。
【図４】実施形態１に係る半導体装置を例示した構成図である。
【図５】実施形態１に係る半導体装置の製造方法を例示したフローチャート図である。
【図６】実施形態１に係る半導体装置の動作を例示したフローチャート図である。
【図７】実施形態１に係る半導体装置の製造工程で取得したセンサ電圧値の温度特性を例示した図であり、横軸は、温度を示し、縦軸はセンサ電圧値を示す。
【図８】実施形態１に係る半導体装置の製造工程で取得したディジタル値の温度特性と特性式を例示した図であり、横軸は、温度を示し、縦軸はディジタル値を示す。
【図９】実施形態１の変形例２に係る半導体装置の製造工程で取得したセンサ電圧値の温度特性を例示した図であり、横軸は、温度を示し、縦軸はセンサ電圧値を示す。
【図１０】実施形態１の変形例３に係る半導体装置の製造工程で取得したセンサ電圧値の温度特性を例示した図であり、横軸は、温度を示し、縦軸はセンサ電圧値を示す。
【図１１】実施形態１の変形例４に係る半導体装置の製造工程で取得したディジタル値の温度特性と特性式を例示した図であり、横軸は、温度を示し、縦軸はディジタル値を示す。
【図１２】実施形態１の変形例５に係る半導体装置の製造工程で取得したディジタル値の温度特性と特性式を例示した図であり、横軸は、温度を示し、縦軸はディジタル値を示す。
【図１３】実施形態１の変形例６に係る半導体装置の製造工程で取得したセンサ電圧値の温度特性を例示した図であり、横軸は、温度を示し、縦軸はセンサ電圧値を示す。
【図１４】実施形態１の変形例７に係る半導体装置の製造工程で取得したディジタル値の温度特性と特性式を例示した図であり、横軸は、温度を示し、縦軸はディジタル値を示す。
【図１５】実施形態２に係る半導体装置を例示した構成図である。
【図１６】実施形態２に係る半導体装置の動作を例示したフローチャート図である。
【図１７】実施形態２に係る半導体装置のリファレンス用の温度センサモジュールが起動時に出力したディジタル値を例示したグラフであり、横軸は、温度を示し、縦軸はディジタル値を示す。
【図１８】実施形態２に係る半導体装置の通常稼働用の温度センサモジュールが起動時に出力したディジタル値を例示したグラフであり、横軸は、温度を示し、縦軸はディジタル値を示す。
【図１９】実施形態３に係る半導体装置を例示した構成図である。
【図２０】温度センサモジュールと電源ＩＣの制御の関係を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１３】
まず、実施の形態による温度センサモジュールの構造が明確になると思われるため、本発明者らが検討した温度センサモジュールの温度特性の補正方法について、図１〜図３を用いて以下に説明する。
【００１４】
図１は、温度センサモジュールを例示した構成図である。半導体装置に組み込まれた温度センサモジュール１０は、温度センサ部１１、電源電圧モニタ部１２、制御ロジック１３を含んでいる。さらに、温度センサ部１１は、温度検出回路１４、A/D変換器１５、アナログバッファ１６及び１７を含んでいる。電源電圧モニタ部１２は、アナログバッファ１８及びA/D変換器１９を含んでいる。温度検出回路１４は、例えば、バンドギャップリファレンス回路（ＢＧＲ回路）である。温度センサ部１１及び電源電圧モニタ部１２をまとめてアナログ部ともいう。
【００１５】
図２に示すように、温度センサ部１１において、温度検出回路１４は、ジャンクション温度Tjに対して若干弓形（常温がピーク）の特性１４ａを示す電圧値Vrefと、ジャンクション温度Tjに対して略線形の特性１４ｂを示すセンサ電圧値Vsenseとを出力する。ここでジャンクション温度Tjとは、半導体製品のチップ内PN接合部の温度のことを言う。温度検出回路１４が出力した電圧値Vref及びセンサ電圧値Vsenseは、組み合わされて、図１のA/D変換器１５により温度センサとしてのディジタル値へ変換される。
【００１６】
一方、電源電圧モニタ部１２において、半導体装置内の電源電圧VDD（半導体装置内の内部電圧ともいう。）と、電圧値Vrefとは、組み合わされて、図１のA/D変換器１９により電源電圧モニタとしてのディジタル値へ変換される。A/D変換は特性評価で得られた相関性を元に、特定の変換式または変換テーブルを使用して行う。
【００１７】
このように、A/D変換されたディジタル値は、制御ロジック１３におけるレジスタに格納されてモニタされる。
【００１８】
図３に示すように、温度センサモジュール１０は、A/D変換後の温度センサとしてのディジタル値において、各温度センサモジュール１０が有する固有の特性のバラツキを反映したバラついた特性１１ａ〜１１ｃを示す。そこで、そのようにバラついた特性１１ａ〜１１ｃを、特性１１ｄのように、オフセットを一律に調整する方式がある。しかし、この方式は、オフセットを一律に調整するため、電圧値Vrefの弓形（非線形）の特性を反映した補正をすることができない。また、弓型の特性を反映した補正をするためには、ウェーハ状態で特性評価を行うテスト工程を増やす方法があるが、テスト工程が増えることでコストがかかるという問題がある。
【００１９】
（実施形態１）
実施形態１に係る半導体装置を説明する。まず、実施形態１に係る半導体装置の構成を説明する。図４は、実施形態１に係る半導体装置１を例示した構成図である。図４に示すように、半導体装置１は、温度センサモジュール１０、テストモジュール２０、記憶部３０及び制御部４０を含んでいる。なお、半導体装置１は、車載情報端末に用いられる半導体装置１に限らず、携帯情報端末、高速計算機等任意の半導体機器に用いられてもよい。
【００２０】
図１及び図４に示すように、温度センサモジュール１０は、温度センサ部１１、電源電圧モニタ部１２及び制御ロジック１３を含んでいる。温度センサ部１１は、内部に温度検出回路１４を含んでいる。温度検出回路１４は、例えば、バンドギャップリファレンス回路（ＢＧＲ回路）である。
【００２１】
図２で示したように、温度検出回路１４は、ジャンクション温度Tjに対して若干弓形（常温がピーク）の非線形の特性１４ａを示すアナログの電圧値Vrefと、ジャンクション温度Tjに対して略線形の特性１４ｂを示すアナログのセンサ電圧値Vsenseとを出力する。電源電圧モニタ部１２は、半導体装置１内の電源電圧VDD（半導体装置１内の内部電圧ともいう。）をモニタする。
【００２２】
温度センサモジュール１０は、ディジタル値THCODEを出力する。ディジタル値THCODEは、アナログのセンサ電圧値Vsenseとアナログの電圧値Vrefとを組み合わせてA/D変換器１５を用いて変換されたディジタル値である。電圧値Vrefは、ジャンクション温度Tjに対して若干弓形の非線形の特性を有するので、ディジタル値THCODEも、温度に関して非線形の特性を有する。温度センサモジュール１０は、例えば、高温においては、センサ電圧値Vsense_H及びディジタル値THCODE_Hを出力し、低温においては、センサ電圧値Vsense_L及びディジタル値THCODE_Lを出力する。
【００２３】
また、温度センサモジュール１０は、電源電圧モニタとしてのディジタル値を出力する。電源電圧モニタとしてのディジタル値（電源電圧ディジタル値）は、半導体装置１内の電源電圧VDDと、アナログの電圧値Vrefとを組み合わされてA/D変換器１９を用いてA/D変換されたものである。
【００２４】
テストモジュール２０は、温度センサモジュール１０を外部端子から制御を行うためのものである。外部端子から入力された制御信号は、テストモジュール２０を介して、温度センサモジュール１０に入力される。また、温度センサモジュール１０から出力された出力信号を、テストモジュール２０を介して、外部端子から外部へ取り出すことができる。
【００２５】
記憶部３０は、例えば、ヒューズ型メモリ（ＦＵＳＥ）等である。記憶部３０は、温度、ディジタル値、センサ電圧値等を記憶する。記憶部３０は、半導体装置１が起動する時に制御部４０からの制御信号に基づいて、記憶したディジタル値、温度、センサ電圧値等を温度センサモジュール１０の制御ロジック１３及び制御部４０等に対して出力する。
【００２６】
制御部４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等である。制御部４０は、記憶部３０に記憶された温度、ディジタル値、センサ電圧値を、温度センサモジュール１０の制御ロジック１３のレジスタ及び制御部４０のレジスタ等を介して読み込む。また、制御部４０は、記憶部３０に記憶された温度、ディジタル値、センサ電圧値を用いて特性式を算出する。
【００２７】
特性式とは、A/D変換器１５及び１９が出力したディジタル値を温度の値に変換するための式であり、温度センサモジュール１０の温度特性を補正するための式である。半導体装置１の内部の温度が変化数すると、バンドギャップリファレンス回路の特性の変動によって基準電圧が変動するため、ディジタル値も変化する。そのため、それらの変動を考慮するための式である。本実施形態では、温度変化による基準電圧の変動を考慮している。
【００２８】
次に、実施形態１に係る半導体装置１の製造方法を説明する。図５は、実施形態１に係る半導体装置１の製造方法を例示したフローチャート図である。まず、半導体装置１がプリント基板に実装される前のウェーハ状態における検査を説明する。ウェーハ状態における検査は、半導体装置１の温度を直接測定することが可能である。すなわち、ウェーハ状態における検査は、半導体装置１の絶対温度を測定できる環境下での検査となっている。半導体装置１を載置させた製造装置等の温度制御により、特定の温度で、ウェーハ状態の半導体装置１の特性を検査する。検査は、例えば、ウェーハテスト工程、プローブ検査工程等の工程で行われる。
【００２９】
次に、図５のステップＳ１１に示すように、ウェーハ状態の半導体装置１において、常温より低い温度の低温（第１温度）に設定して、温度センサモジュール１０によりアナログのセンサ電圧値(Vsense_L)及びディジタル値(THCODE_L)を出力させる。具体的には、製造装置等の温度制御により、半導体装置１を常温よりも低温、例えば-41℃に設定する。この場合の低温は、半導体装置１の絶対温度として直接測定できる環境となっている。半導体装置１を低温に設定後、テストモジュール２０を通して温度センサモジュール１０だけを制御する。半導体装置１がプリント基板に実装された後の通常の動作では、制御部４０や位相同期回路（phase locked loop：PLL）などが動作することで、大電流が流れ、グラウンド（GND）にノイズが混入したり、グラウンドが浮いたりしてしまう。しかし、他のモジュールを動作させずに、テストモジュール２０を通して温度センサモジュール１０だけを制御することで、グラウンドにノイズが入らない静かな状態として測定することができる。
【００３０】
このようにして、低温において、温度センサモジュール１０から出力される温度に関して略線形な特性を有するアナログのセンサ電圧値Vsense_Lを測定すると同時に、温度センサモジュール１０から出力される温度に関して非線形の特性を有するディジタル値THCODE_Lを測定する。
【００３１】
次に、図５のステップＳ１２に示すように、ウェーハ状態の半導体装置１において、常温より高い温度の高温（第２温度）に設定して、温度センサモジュール１０によりアナログのセンサ電圧値(Vsense_H)及びディジタル値(THCODE_H)を出力させる。具体的には、低温の場合と同様に、製造装置等の温度制御により、半導体装置１を常温よりも高温、例えば96℃に設定する。この場合の高温は、半導体装置１の絶対温度として直接測定できる環境となっている。半導体装置１を高温に設定後、テストモジュール２０を通して温度センサモジュール１０だけを制御する。これにより、高温において、温度センサモジュール１０から出力される温度に関して略線形な特性を有するアナログのセンサ電圧値Vsense_Hを測定すると同時に、温度センサモジュール１０から出力される温度に関して非線形の特性を有するディジタル値THCODE_Hを測定する。
【００３２】
なお、低温及び高温は、-41℃及び96℃に限らない。例えば、低温とは、任意の常温よりも低い温度であり、例えば、-41℃〜常温を含んでおり、さらに、特性式を算出するためには、-40℃〜-20℃が好ましい。また、高温とは、任意の常温よりも高い温度であり、例えば、常温〜150°を含んでおり、さらに、特性式を算出するためには、96℃〜150℃が好ましい。
【００３３】
次に、半導体装置１をパッケージとして組み立て、プリント基板に実装する。実装させた後は、パッケージの熱抵抗やプリント基板への熱拡散などにより、外部から温度をコントロールすることが困難となる。また、実装された後は、半導体装置１の絶対温度を直接測定することができない環境となる。しかし、温度に線形な特性を持つセンサ電圧値Vsenseを、テストモジュール２０を用いて測定することにより、温度センサ１の温度を推定することができる。そこで、半導体装置１をプリント基板に実装した状態における不特定の温度による測定を行う。ここで不特定の温度とは、ステップＳ１１及びＳ１２の測定のように、直接測定を行うことができない温度をいう。不特定な温度は、例えば、任意の常温である。
【００３４】
図５のステップＳ１３に示すように、プリント基板に実装された半導体装置１において、常温で温度センサモジュール１０によりアナログのセンサ電圧値(Vsense_T)とディジタル値(THCODE_T)を出力させる。具体的には、プリント基板に実装した半導体装置１の温度を、不特定の温度、例えば、常温に設定する。半導体装置１を常温に設定後、テストモジュール２０を通して温度センサモジュール１０だけを制御する。これにより、常温において、温度センサモジュール１０から出力される温度に関して略線形な特性を有するアナログのセンサ電圧値Vsense_Tを測定する。また、これと同時に、温度センサモジュール１０から出力される温度に関して非線形の特性を有するディジタル値THCODE_Tを測定する。常温では、電圧値Vrefは、弓型の特性のピーク値を示す。よって、常温の測定により、電圧値Vrefの特性を得ることができる。なお、センサ電圧値Vsense_T及びディジタル値THCODE_Tは、測定点を常温の１点に限らず、複数の温度で測定し、複数の値を取得してもよい。
【００３５】
次に、図５のステップＳ１４に示すように、低温、高温、常温で出力されたアナログのセンサ電圧値Vsense_L、Vsense_H及びVsense_Tをディジタル値VsenseC_L、VsenseC_H及びVsenseC_TにA/D変換し記録する。アナログのセンサ電圧値を記録することは困難だからである。ディジタル化したセンサ電圧値VsenseC_L、センサ電圧値VsenseC_T及びセンサ電圧値VsenseC_H並びにディジタル値THCODE_L、ディジタル値THCODE_T及びディジタル値THCODE_Hの合計6個の値は、記憶部３０、例えばＦＵＳＥ等に記録する。なお、アナログのセンサ電圧値をA/D変換するタイミングや記録するタイミングは各温度における測定後に行ってもよい。
【００３６】
このように、記憶部３０に記憶された温度、ディジタル値及びセンサ電圧値には、絶対温度測定下における絶対温度、絶対温度におけるディジタル値及び絶対温度におけるセンサ電圧値等が含まれる。ここで、絶対温度は、半導体装置１がプリント基板に実装される前に温度センサモジュール１０が出力した温度である。つまり、記憶部３０には、半導体装置１がプリント基板に実装される前に、半導体装置１の絶対温度を直接測定できる環境下において、温度センサモジュール１０によって出力された低温及び高温（絶対温度）、低温におけるディジタル値THCODE_L及び高温におけるディジタル値THCODE_H、並びに、低温におけるセンサ電圧値VsenseC_L及び高温におけるセンサ電圧値VsenseC_Hが含まれている。また、記憶部３０に記憶された温度、ディジタル値及びセンサ電圧値には、半導体装置１がプリント基板に実装された後に、半導体装置１の絶対温度を直接測定することができない環境下において、温度センサモジュール１０によって出力された常温（低温よりも高温で高温よりも低温の常温）、常温におけるディジタル値THCODE_T及び常温におけるセンサ電圧値VsenseC_Tが含まれている。ディジタル値THCODE_Tは、温度センサモジュール１０がセンサ電圧値VsenseC_Tとともに出力したものである。
その後、所定の工程を経て、実施形態１に係る半導体装置１は製造される。
【００３７】
次に、実施形態１に係る半導体装置１の動作を説明する。図６は、実施形態１に係る半導体装置１の動作を例示したフローチャート図である。
【００３８】
図６のステップＳ２１に示すように、製造工程時に記憶部３０に記憶させた、温度に略線形なセンサ電圧値と非線形なディジタル値を読み込む。具体的には、まず、半導体装置１が起動した後、制御部４０は、製造工程時に記憶部３０に記録させたセンサ電圧値VsenseC_L、センサ電圧値VsenseC_T及びセンサ電圧値VsenseC_H並びにディジタル値THCODE_L、ディジタル値THCODE_T及びディジタル値THCODE_Hを、制御部４０のレジスタ及び温度センサモジュール１０の制御ロジック１３のレジスタを経由して読み込む（Readする）。
【００３９】
図７は、実施形態１に係る半導体装置１の製造工程で取得したセンサ電圧値の温度特性を例示した図であり、横軸は、温度を示し、縦軸は電圧値を示す。図７に示すように、読み込んだ（Readした）センサ電圧値VsenseC_L（５１）、センサ電圧値VsenseC_T（５３）及びセンサ電圧値VsenseC_H（５２）が示す特性５０は、温度に対して、略線形な特性を示している。ここで、センサ電圧値VsenseC_T（５３）は、不特定な温度のときのセンサ電圧値である。温度が特定されたセンサ電圧値VsenseC_L（５１）及びセンサ電圧値VsenseC_H（５２）より算出した特性５０が示す直線上に、センサ電圧値VsenseC_T（５３）をプロットすることにより、不特定の温度Tjを特定することができる。このように特定された温度（第３温度）は、制御部４０が低温（第１温度）、高温（第２温度）、センサ電圧値VsenseC_L（第１センサ電圧値）、センサ電圧値VsenseC_H（第２センサ電圧値）を用いて算出した略線形のセンサ特性式に、センサ電圧値VsenseC_T（第３センサ電圧値）を代入することにより算出したものである。不特定な温度は、常温の温度であるが、このようにして常温の温度を特定することができる。
【００４０】
このようにして、図６のステップＳ２２に示すように、制御部４０は、特定の温度で出力されたセンサ電圧値VsenseC_L、センサ電圧値VsenseC_H及び不特定の温度Tjで出力されたセンサ電圧値VsenseC_Tを用いて不特定の温度Tjを特定する。
【００４１】
図８は、実施形態１に係る半導体装置１の製造工程で取得したディジタル値の温度特性と特性式を例示した図であり、横軸は、温度を示し、縦軸はディジタル値を示す。図８に示すように、読み込んだ（Readした）ディジタル値THCODEの特性は電圧値Vrefとセンサ電圧値Vsenseを用いた温度特性であることから、常温をピークとなるような弓形の非線形の特性６０を有している。低温におけるディジタル値THCODE_L（６１）、高温におけるディジタル値THCODE_H（６２）、及び、当初は不特定の温度Tjで出力されたTHCODE_T（６３）が読み込まれる。なお、不特定の温度Tjは、ステップＳ２２で特定されている。
【００４２】
図６のステップＳ２３に示すように、制御部４０は、低温の温度（第１温度）、ディジタル値THCODE_L（６１）（第１ディジタル値）、特定された温度（第３温度）及びディジタル値THCODE_T（６３）（第３ディジタル値）を用いて特性式７１（第１特性式）を算出する。
【００４３】
また、図６のステップＳ２４に示すように、ステップＳ２３の処理と同様に、制御部４０は、高温の温度（第２温度）、ディジタル値THCODE_H（６２）（第２ディジタル値）、特定された温度（第３温度）及びディジタル値THCODE_T（６３）（第３ディジタル値）を用いて特性式７２（第２特性式）を算出する。なお、ディジタル値THCODE_Tと特定された温度を２点以上出力させた場合には、３つ以上の特性式を算出してもよい。
【００４４】
温度センサモジュール１０は周期的に温度を測定する。温度センサモジュール１０は、測定した温度を、ディジタル値THCODEとして出力する。出力されたディジタル値THCODEは、図１における制御ロジック１３のレジスタに格納される。半導体装置１の温度は定期的または必要に応じて監視される。その場合には、制御部４０は、温度センサモジュール１０によって出力されたディジタル値THCODEがディジタル値THCODE_T（６３）（第３ディジタル値）よりも小さい場合には、特性式７１（第１特性式）に、ディジタル値THCODEを代入することによって温度を算出する。
【００４５】
一方、温度センサモジュール１０によって出力されたディジタル値THCODEがディジタル値THCODE_T（６３）（第３ディジタル値）よりも大きい場合には、特性式７２（第２特性式）に、ディジタル値THCODEを代入することによって温度を算出する。具体的には、ＣＰＵ等の制御部４０が、ディジタル値THCODEをReadし、ソフトウェア上でディジタル値THCODE_T（６３）と比較をして、ディジタル値THCODE≦ディジタル値THCODE_T（６３）の時は、特性式７１を用いる。ディジタル値THCODE≧ディジタル値THCODE_T（６３）の時は、特性式７２を用いて、温度への変換を行う。このようにして、制御部４０は、半導体装置１の温度をモニタする。
【００４６】
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態の半導体装置１によれば、特性式を算出するための低温及び高温におけるディジタル値を、プリント基板に実装する前のウェーハ状態において算出している。ウェーハ状態における低温及び高温は、半導体装置１の絶対温度を直接測定して求めた温度である。よって、特性式を高確度に算出することができる。
【００４７】
また、温度及びディジタル値を記憶部３０に保存させている。よって、半導体装置１の起動時に、例えば、ソフトウェア等で特性式を算出することができる。
【００４８】
温度センサモジュール１０が出力する温度は、各温度センサモジュール１０が有する固有の特性のバラツキを反映したものとなる場合があるが、各温度センサモジュール１０に対して、個別に特性式を算出するため、固有の特性のバラツキに応じた特性式とすることができる。よって、各温度センサモジュール１０の特性のバラツキを、オフセットを用いて一律に調整するよりも高確度に温度及び電源電圧を測定することができる。
【００４９】
また、各温度センサモジュール１０の特性を統一して補正するよりも迅速に温度を測定することができる。非線形の特性を統一して補正するためには、補正条件や補正量が増えて、補正可能な範囲を超えるものになってしまう。よって、統一して補正する方法では、確度を向上させることが困難となる。
【００５０】
また、温度センサモジュール１０は、温度検出回路１４を含んでいる。そして、温度検出回路１４は、温度に関して略線形の特性を有するセンサ電圧値を出力する。よって、温度に関して略線形の特性を利用することにより、不特定な温度を、高確度で特定することができる。
【００５１】
温度センサモジュール１０は、センサ電圧値をディジタル化して処理している。よって高速に処理することができる。また、半導体装置１の温度変化に迅速に対応することができるので、高確度に温度を測定することができる。
【００５２】
（変形例１）
なお、実施形態１に係る半導体装置１では、不特定の温度Tjを１点のみに特定して特性式を算出しているが、実施形態１の変形例１に係る半導体装置は、不特定の温度１点の場合のみに限られない。不特定温度Tj_1、Tj_2、…、Tj_nのように特定する不特定温度の数を増やした場合、より高確度な補正が可能な特性式を算出することができる。このように、変形例１に係る半導体装置の制御部３０は、複数の任意のセンサ電圧値から、温度センサモジュール１０が複数の任意のセンサ電圧値を出力する複数の温度を特定し、特性式を算出する。
【００５３】
（変形例２）
次に、センサ電圧値及びディジタル値を測定する温度の個数について説明する。まず、センサ電圧値を測定する温度の個数について説明する。実施形態１に係る半導体装置１では、図７で示したように、製造工程時におけるウェーハ状態において測定する特定の温度として、低温及び高温の２つの温度を設定した。そして、低温及び高温におけるセンサ電圧値(VsenseC_L)（５１）及びセンサ電圧値(VsenseC_H)（５２）を測定することにより、特性式５０を算出したが、温度の個数はこれに限られない。
【００５４】
図９に示すように、変形例２に係る半導体装置では、製造工程時におけるウェーハ状態において測定する特定の温度として、例えば、低温の１点の温度に設定してもよい。そして、制御部４０は、低温におけるセンサ電圧値(VsenseC_L)（５１）を測定することにより、低温と、センサ電圧値(VsenseC_L)（５１）とから特性式５０を算出してもよい。この場合には、センサ電圧値(VsenseC)の傾きの値が予め記憶部３０に記憶されている。例えば、センサ電圧値(VsenseC)の傾きは、多数の半導体装置１の製造によって蓄積されたデータを用いるか、または、温度検出回路１４に固有なセンサ電圧値(VsenseC)の温度依存性を用いる等により、予め記憶部３０に記憶されている。また、記憶部３０は、低温（第１温度）と、低温におけるセンサ電圧値（第１センサ電圧値）を記憶する。
【００５５】
（変形例３）
図１０に示すように、変形例３に係る半導体装置では、製造工程時におけるウェーハ状態において測定する特定の温度として、例えば、高温の１点の温度に設定し、高温におけるセンサ電圧値(VsenseC_H)（５２）を測定することにより、特性式５０を算出する。この場合にも、センサ電圧値(VsenseC)の傾きの値が予め記憶部３０に記憶されている。
【００５６】
このように、変形例２及び３に係る半導体装置では、製造工程におけるウェーハ状態において測定する特定の温度が１点であっても、特性式５０を算出することができる。その後は、上述した実施形態１と同様に、変形例２及び３に係る半導体装置をパッケージとして組み立て、プリント基板に実装する。そして、制御部４０は、１つの特定の温度と、その温度におけるセンサ電圧値と、任意のセンサ電圧値から温度センサモジュール１０が任意のセンサ電圧値を出力する温度を特定する。具体的には、温度センサモジュール１０は、任意のセンサ電圧値を特性式に代入して任意の温度を特定する。
【００５７】
（変形例４）
次に、ディジタル値を測定する温度の個数について説明する。実施形態１では、図８で示したように、製造工程時におけるウェーハ状態において測定する特定の温度として、低温、高温の２つの温度を設定した。そして、低温及び高温におけるディジタル値THCODE_L（６１）及びディジタル値THCODE_H（６２）を測定し、これらと常温におけるディジタル値THCODE_T（６３）を組み合せることによって、特性式７１及び７２を算出したが、温度の個数はこれに限られない。
【００５８】
図１１に示すように、変形例４に係る半導体装置では、製造工程時におけるウェーハ状態において測定する特定の温度として、例えば、低温の１点の温度に設定してもよい。制御部４０は、低温におけるディジタル値THCODE_L（６１）を測定する。そして、プリント基板に実装した後に測定した常温におけるディジタル値THCODE_T（６３）と共に用いることにより、特性式７１を算出してもよい。
【００５９】
（変形例５）
また、図１２に示すように、変形例５に係る半導体装置では、製造工程時におけるウェーハ状態において測定する特定の温度として、例えば、高温の１点の温度に設定してもよい。制御部４０は、高温におけるディジタル値THCODE_H（６２）を測定する。そして、プリント基板に実装した後に測定した常温におけるディジタル値THCODE_T（６３）と共に用いることにより、特性式７２を算出してもよい。
【００６０】
（変形例６）
さらに、製造工程時におけるウェーハ状態において測定する特定の温度を、３つ以上の温度としてもよい。この場合には、３つ以上の温度に、低温及び高温のいずれか一方または低温及び高温の両方を含んでもよい。
【００６１】
図１３に示すように、変形例６に係る半導体装置では、製造工程時におけるウェーハ状態において測定する特定の温度として、例えば、特定の温度（-41℃）、特定の温度（-41+α℃）、特定の温度（96℃）及び特定の温度（96+α℃）の４点の温度に設定し、各温度に対応したセンサ電圧値(VsenseC)５１、５４、５２及び５５を測定することにより、特性式５０を算出してもよい。この場合には、記憶部３０は、第１温度を含む３以上の複数の温度と、複数の温度各々に対応するセンサ電圧値を更に記憶し、制御部４０は、複数の温度と、複数の温度各々に対応するセンサ電圧値と、任意のセンサ電圧値から、温度センサモジュール１０が任意のセンサ電圧値を出力する温度を特定し、特性式を算出する。このようにして、高確度で温度及び電源電圧を測定することができる。
【００６２】
（変形例７）
また、図１４に示すように、変形例７に係る半導体装置では、製造工程時におけるウェーハ状態において測定する特定の温度として、図１３と同様の４点の温度に設定し、各温度に対応したディジタル値（THCODE）６１、６４、６２及び６５を測定する。そして、プリント基板に実装した後に測定した常温におけるディジタル値THCODE_T（６３）を測定する。制御部４０は、４点の温度と、４点の温度各々に対応するディジタル値と、常温におけるディジタル値THCODE_T（６３）とから、特性式７１及び７２を算出してもよい。このようにして算出することにより高確度で温度及び電源電圧を測定することができる。なお、特性式を複数算出してもよい。
【００６３】
（実施形態２）
次に、実施形態２に係る半導体装置を説明する。温度センサモジュール１０は、長期間使用すると、経年変化により、アナログ特性に変化が生じる。そのため、半導体装置１の使用保証期間、例えば、7〜15年において、高確度な半導体装置１の温度Tjの測定を維持するためには、温度センサモジュール１０の温度特性の経年変化の補正が必要となる。本実施形態は、温度特性の経年変化の対応策となるものである。
【００６４】
図１５は、実施形態２に係る半導体装置２を例示した構成図である。図１５に示すように、本実施形態に係る半導体装置２は、複数の温度センサモジュール１０ａ及び１０ｂを有している。そして、半導体装置２の起動時には、相互に隣接したリファレンス用の温度センサモジュール１０ａ（一方の温度センサモジュール）及び通常稼働用の温度センサモジュール１０ｂ（他方の温度センサモジュール）が動作する。起動後には、リファレンス用の温度センサモジュール１０ａは動作を停止し、通常稼働用の温度センサモジュール１０ｂは動作を継続する。なお、半導体装置２は、記憶部３０、制御部４０等、他にもモジュールを有しているが、図１５では、それらを省略している。
【００６５】
リファレンス用の温度センサモジュール１０ａと通常稼働用の温度センサモジュール１０ｂとを隣接配置させることにより、両者は略同一の温度Tjを測定することができる。
【００６６】
実施形態２に係る半導体装置２の製造方法は、半導体装置２の各温度センサモジュールに対して、実施形態１に係る半導体装置１または変形例１〜７に係る半導体装置の温度センサモジュール１０と同様の製造方法を適用するものなので、説明を省略する。
【００６７】
次に、実施形態２に係る半導体装置２の動作を説明する。図１６は、実施形態２に係る半導体装置２の動作を例示したフローチャート図である。
【００６８】
図１７は、実施形態２に係る半導体装置２のリファレンス用の温度センサモジュール１０ａが起動時に出力したディジタル値を例示したグラフであり、横軸は、温度を示し、縦軸はディジタル値を示す。図１８は、実施形態２に係る半導体装置２の通常稼働用の温度センサモジュール１０ｂが起動時に出力したディジタル値を例示したグラフであり、横軸は、温度を示し、縦軸はディジタル値を示す。
【００６９】
図１６のステップＳ３１及び図１７に示すように、半導体装置２の起動時に、リファレンス用の温度センサモジュール１０ａは、起動時における複数の温度と複数のディジタル値８１ａ、８２ａ及び８３ａ（第１起動時ディジタル値）を出力する。
【００７０】
図１６のステップＳ３１及び図１８に示すように、半導体装置２の起動時に、通常稼働用の温度センサモジュール１０ｂは、起動時における複数の温度と複数のディジタル値８１ｂ、８２ｂ及び８３ｂ（第２起動時ディジタル値）を出力する。具体的には、半導体装置２の起動時には、ＣＰＵ等の制御部４０の稼動で基本的に温度が上昇する。この温度上昇を利用して、リファレンス用の温度センサモジュール１０ａと通常稼動用の温度センサモジュール１０ｂは、例えば、１〜３点以上の温度及びディジタル値を出力する。
【００７１】
図１７に示すように、リファレンス用の温度センサモジュール１０ａにおける３点以上の温度及びディジタル値は、例えば、不特定の温度TJ1におけるディジタル値８１ａ、不特定の温度TJ2におけるディジタル値８２ａ及び不特定の温度TJ3におけるディジタル値８３ａである。
【００７２】
図１８に示すように、通常稼働用の温度センサモジュール１０ｂにおける３点以上の温度及びディジタル値は、例えば、不特定の温度TJ1におけるディジタル値８１ｂ、不特定の温度TJ2におけるディジタル値８２ｂ及び不特定の温度TJ3におけるディジタル値８３ｂである。上述したように、リファレンス用の温度センサモジュール１０ａ及び通常稼働用の温度センサモジュール１０ｂは、隣接配置されているので、温度センサモジュール１０ａにおける不特定の温度TJ1〜TJ3と、温度センサモジュール１０ｂにおける不特定の温度TJ1〜TJ3とは、略同一の温度である。出力した温度及びディジタル値は、温度センサモジュール１０の制御ロジック１３のレジスタ及び制御部４０のレジスタ等に格納される。
【００７３】
次に、図１６のステップＳ３２に示すように、半導体装置２が起動して不特定の温度Tjにおける複数（3点以上）のディジタル値を出力した後、経年変化を抑制するために、リファレンス用の温度センサモジュール１０ａを停止させる。停止は、温度センサモジュール１０ａへの電源の遮断、制御部４０の制御等により行う。リファレンス用の温度センサモジュール１０ａの停止は、温度測定等のアナログ部の停止を含んでいる。アナログ部の経年変化を抑制するためである。
【００７４】
次に、図１６のステップＳ３３に示すように、実施形態１または変形例１〜７の上述した方法を用いて、制御部４０は、リファレンス用の温度センサモジュール１０ａにおける特性式７１ａ及び特性式７２ａと、通常稼動用の温度センサモジュール１０ｂにおける特性式７１ｂ及び特性式７２ｂを算出する。特性式７１ａ、特性式７１ｂ、特性式７２ａ及び特性式７２ｂは、例えば、出荷時等にあらかじめ常温において出力されたディジタル値を用いて算出されたものである。ここで出荷時とは、製品の生産工程の動作テスト時のことを言う。
【００７５】
次に、図１６のステップＳ３４に示すように、制御部４０は、リファレンス用の温度センサモジュール１０ａの起動時の複数のディジタル値（第１起動時ディジタル値）を、温度センサモジュール１０ａの特性式７１ａまたは特性式７２ａに代入することによって起動時における複数の温度（第１起動時温度）を算出する。具体的には、図１７に示すように、リファレンス用の温度センサモジュール１０ａは、ディジタル値８１ａ〜８３ａを特性式７１ａまたは特性式７２ａに代入することによって、温度TJ1〜TJ3を特定する。なお、特性式７１ａ及び特性式７２ａのいずれかの特性式を用いるかは、前述したように、基準となるディジタル値に対する大小関係により定める。
【００７６】
次に、図１６のステップＳ３５及び図１８に示すように、ステップＳ３４により算出された起動時における複数の温度を、通常稼働用の温度センサモジュール１０ｂの特性式７１ｂまたは特性式７１ｂに代入することによって複数のディジタル値８１ｃ〜８３ｃ（第３起動時ディジタル値）を算出する。そして、各複数の温度におけるディジタル値８１ｃ〜８３ｃと、ディジタル値８１ｂ〜８３ｂと、の間の差分９１〜９３を算出する。
【００７７】
リファレンス用の温度センサモジュール１０ａと、通常稼働用の温度センサモジュール１０ｂは、隣接配置されている。よって、温度センサモジュール１０ａ及び温度センサモジュール１０ｂの実際の温度は略同一である。したがって、温度センサモジュール１０ａ及び温度センサモジュール１０ｂが出力する温度は略同一のはずである。リファレンス用の温度センサモジュール１０ａが算出した起動時の複数の温度TJ1〜TJ3を、通常稼働用の温度センサモジュール１０ｂの特性式７１ｂまたは７２ｂに代入して算出したディジタル値８１ｃ〜８３ｃは、通常稼働用の温度センサモジュール１０ｂが起動時に出力したディジタル値８１ｂ〜８３ｂと本来は略同一になるはずである。しかしながら、温度センサモジュール１０ｂに経年変化等が生じた場合には、ディジタル値８１ｃ〜８３ｃとディジタル値８１ｂ〜８３ｂとの間に差分９１〜９３が発生する。そこで、そのような差分を算出する。
【００７８】
次に、ステップＳ３６に示すように、制御部４０は、算出した差分を用いて、通常稼働用の温度センサモジュール１０ｂの特性式７１ｂ及び特性式７２ｂの少なくともいずれか一方を補正する。また、制御部４０は、差分９１〜９３を用いて電源電圧モニタ部１２が出力する電源電圧を補正する。補正は、具体的には、出荷時等における特性式に対して差分の分だけ加えるか、または減じるか等を行う。
このようにして補正した特性式７１ｂ及び７２ｂを用いて、半導体装置２の温度をモニタする。
【００７９】
次に、実施形態２の効果を説明する。
実施形態２の半導体装置２によれば、リファレンス用の温度センサモジュール１０ａを通常稼動用の温度センサモジュール１０ｂに対して隣接配置させることで、両者に略同一の温度を測定させることができる。
【００８０】
起動時にリファレンス用及び通常稼動用の温度センサモジュール１０ａ及び１０ｂで同時に、不特定の温度Tj1〜TJ3に対する複数（少なくとも１〜３点）のディジタル値を出力する。出力したディジタル値から差分を算出し、算出した差分から特性式に対して補正をする。差分は、経年変化を反映したものなので、この補正により、経年変化の補正をすることができる。これにより、半導体装置２の使用保証期間において、高確度の温度測定をすることができる。
【００８１】
また、半導体装置２内の電源電圧を測定する場合に、経年変化の差分を用いた補正を行うことにより、半導体装置２の使用保証期間において、高確度の電源電圧の測定をすることができる。それ以外の効果は、実施形態１及び変形例１〜７と同様である。
【００８２】
（実施形態３）
次に、実施形態３に係る半導体装置３を説明する。実施形態３は、半導体装置３に、リファレンス用及び通常稼働用の温度センサモジュール以外の１つ以上の温度センサモジュールを配置させ、それらの温度センサモジュールに対しても差分を用いて補正する。図１９は、実施形態３に係る半導体装置３を例示した構成図である。
【００８３】
図１９に示すように、半導体装置３は、リファレンス用及び通常稼働用の温度センサモジュール１０ａ及び１０ｂ以外の温度センサモジュール１０ｃ及び１０ｄ（その他の温度センサモジュール）を有している。リファレンス用及び通常稼働用の温度センサモジュール１０ａ及び１０ｂは相互に隣接配置されている。それ以外の複数の温度センサモジュール１０ｃ及び１０ｄは、半導体装置３において、温度が上昇しやすいＣＰＵ４０ａの近傍に配置されている。また、電源電圧の確度を向上させるためにもＣＰＵ４０ａの近傍に配置されている。
【００８４】
実施形態３に係る半導体装置３の製造方法は、半導体装置３の各温度センサモジュール１０ａ〜１０ｄに対して、実施形態１に係る半導体装置１または変形例１〜７に係る半導体装置の温度センサモジュール１０と同様の製造方法を適用する。また、ＣＰＵ４０ａ、ＤＤＲ（Double-Data-Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory）へのインターフェース３０ａ等を設ける。その後、所定の工程を経て、半導体装置３は製造される。
【００８５】
次に、実施形態３に係る半導体装置３の動作を説明する。前述の実施形態２において算出した差分を用いて、各温度センサモジュール１０ｃ及び１０ｄにおける第１特性式及び第２特性式の少なくともいずれか一方を補正する。そして、各温度センサモジュール１０ｃ及び１０ｄは、補正された特性式を用いて、ディジタル値を温度に変換する。なお、経年変化量は各温度センサモジュールの個別の特性及び動作条件等により変化する。よって、半導体装置３の起動ごとに経年変化量を考慮した特性式の補正を行うことが好ましい。また、各温度センサモジュールは、電源電圧モニタとして機能する。そのような各電源電圧モニタは、差分を用いて、電源電圧としてのディジタル値を補正し出力する。
【００８６】
次に、実施形態３の効果を説明する。
本実施形態の半導体装置３によれば、実施形態２で算出した経年変化による差分を各温度センサモジュールに適用して各温度センサモジュールの特性式を補正している。半導体装置３内の各温度センサモジュールは、略同一の経年変化をしたものと考えられるから、温度センサモジュール１０ａ及び温度センサモジュール１０ｂにより算出した差分を、各温度センサモジュールに特有の各特性式に適用することによって、各温度センサモジュールが有する特性に対して経年変化の補正をすることができる。よって、温度及び電源電圧を高確度に測定することができる。
【００８７】
また、半導体装置３内の各温度センサモジュールは、略同一の経年変化をしたものと考えられるから、隣接配置させるリファレンス用及び通常稼働用の温度センサモジュールの組は、少なくとも１組あればよい。よって、温度センサモジュール１０ｃ及び１０ｄのリファレンス用のものを不要とすることができるので、半導体装置３内のスペースを縮小し、半導体装置３を微細化することができる。
【００８８】
次に、温度センサモジュールと電源ＩＣの制御の関係について説明する。図２０は、温度センサモジュール１０と電源ＩＣ９６の制御の関係を例示した図である。上述したように、温度センサモジュール１０には、電源電圧モニタ部１２が設けられている。したがって、温度センサモジュール１０は、温度センサとして機能する他に、電源電圧モニタとして機能する。
【００８９】
そして、半導体装置１が設けられた実装基板９５には、電源ＩＣ９６が設けられている。電源ＩＣ９６は、目的とする電圧まで降下させた電源電圧を半導体装置１に供給する。電源ＩＣ９６から電源電圧モニタ部１２に至る間には、配線等による負荷がかけられる。これにより、電源電圧VDDが降下分ΔVDDだけ減少する。一方、電源ＩＣ９６のグラウンドから電源電圧モニタ部１２に至る間には、配線等による負荷がかけられる。これにより、グランド電圧の浮き分ΔGNDだけ上昇する。よって、電源電圧モニタ部１２に供給された電源において、半導体装置１の電源電圧VDD（内部電圧ともいう）は、降下分ΔVDD及び浮き分ΔGNDを引いた電圧となる。
【００９０】
電源電圧モニタ部１２において、半導体装置１内の電源電圧VDD(＋ΔVDD−ΔGND)と、電圧値Vrefとは、組み合わされてA/D変換器１９により電源電圧モニタとしてのディジタル値へ変換される。変換されたディジタル値は、制御ロジック１３において、適切な電源電圧かモニタされる。制御部４０は、また、実施形態２で上述したように、経年変化を考慮した差分を用いてディジタル値を補正してモニタする。制御ロジック１３は、制御部４０に対してモニタした電源電圧を出力する。制御部４０は、場合に応じて、IC電源制御機能を動作させて、電源ＩＣ９６の電源を制御する。
【００９１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００９２】
また、上述した実施形態１〜３の半導体装置の動作方法を、以下のプログラムとして、コンピュータに実行させてもよい。
【００９３】
（実施形態１のプログラム）
半導体装置の温度測定方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記半導体装置は、
温度に関して非線形のディジタル値及び前記温度に対して略線形のセンサ電圧値を出力する温度センサモジュールと、
前記温度、前記ディジタル値及び前記センサ電圧値を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記温度、前記ディジタル値及び前記センサ電圧値を用いて特性式を算出する制御部と、
を含み、
前記半導体装置が前記プリント基板に実装される前に、
任意の常温よりも低温の絶対温度測定下における第１温度と、前記第１温度において前記温度センサモジュールによって出力された第１ディジタル値及び第１センサ電圧値と、
前記常温よりも高温の絶対温度測定下における第２温度と、前記第２温度において前記温度センサモジュールによって出力された第２ディジタル値及び第２センサ電圧値と、を前記記憶部に記憶させるステップと、
前記半導体装置が前記プリント基板に実装された後に、
前記常温において前記温度センサモジュールによって出力された第３センサ電圧値を、前記制御部が前記第１温度、前記第２温度、前記第１センサ電圧値及び前記第２センサ電圧値を用いて算出した略線形のセンサ特性式に代入することにより算出した第３温度であって、前記常温の温度として特定された第３温度と、前記第３センサ電圧値とともに出力された第３ディジタル値と、を前記記憶部に記憶させるステップと、
前記制御部に、前記第１温度、前記第１ディジタル値、前記第３温度及び前記第３ディジタル値により第１特性式を算出させ、前記第３温度、前記第３ディジタル値、前記第２温度及び前記第２ディジタル値により第２特性式を算出させるステップと、
前記制御部に、前記温度センサモジュールによって出力された前記ディジタル値が前記第３ディジタル値よりも小さい場合には、出力された前記ディジタル値を前記第１特性式に代入することによって前記温度を算出させ、前記温度センサモジュールによって出力された前記ディジタル値が前記第３ディジタル値よりも大きい場合には、出力された前記ディジタル値を前記第２特性式に代入することによって前記温度を算出させるステップと、
を実行させるプログラム。
【００９４】
（実施形態２のプログラム）
前記温度センサモジュールを複数有し、
起動時に、相互に隣接した一方及び他方の前記温度センサモジュールを動作させるステップと、
起動後に、前記一方の温度センサモジュールの動作を停止させ、前記他方の温度センサモジュールの動作を継続させるステップと、を有し、
前記動作させるステップにおいて、
前記一方の温度センサモジュールに、起動時における複数の第１起動時ディジタル値を測定させ、
前記制御部に、複数の前記第１起動時ディジタル値を、前記一方の温度センサモジュールの前記第１特性式または前記第２特性式に代入することによって起動時における複数の第１起動時温度を算出させ、
前記他方の温度センサモジュールに、起動時における複数の第２起動時ディジタル値を測定させ、
前記制御部に、複数の前記第１起動時温度を、前記他方の温度センサモジュールの前記第１特性式または前記第２特性式に代入することによって算出した第３起動時ディジタル値と、前記第２起動時ディジタル値と、の間の差分を算出させ、算出した前記差分を用いて、前記他方の温度センサモジュールの前記第１特性式及び前記第２特性式の少なくともいずれか一方を補正させる上記記載のプログラム。
【００９５】
また、前記温度センサモジュールは、
前記半導体素子の電源電圧をモニタする電源電圧モニタ部を含み、
前記制御部に、前記差分を用いて、前記電源電圧を補正させるステップを有する上記記載のプログラム。
【００９６】
（実施形態３のプログラム）
前記一方の温度センサモジュール及び前記他方の温度センサモジュール以外の１つ以上のその他の温度センサモジュールにおいて、
前記制御部に、前記差分を用いて、各前記その他の温度センサモジュールの前記第１特性式及び前記第２特性式の少なくともいずれか一方を補正させる上記記載のプログラム。
【００９７】
また、前記制御部に、前記差分を用いて、各前記その他の温度センサモジュールの前記電源電圧を補正させるステップを有する上記記載のプログラム。
【００９８】
(付記１)
温度に関して非線形のディジタル値及び前記温度に関して略線形のセンサ電圧値を出力する温度センサモジュールと、
前記温度、前記ディジタル値及び前記センサ電圧値を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記温度、前記ディジタル値及び前記センサ電圧値を用いて特性式を算出する制御部と、
を含み、
前記記憶部に記憶された前記温度、前記ディジタル値及び前記センサ電圧値には、絶対温度測定下における絶対温度、前記絶対温度における前記ディジタル値及び前記絶対温度における前記センサ電圧値が含まれる温度センサ。
【００９９】
(付記２)
前記絶対温度は、第１温度及び前記第１温度よりも高温の第２温度を含み、
前記ディジタル値は、前記第１温度における第１ディジタル値及び前記第２温度における第２ディジタル値を含み、
前記記憶部は、さらに、
前記第１温度よりも高温で前記第２温度よりも低温の第３温度と、
前記第３温度における第３ディジタル値と、
を含む付記２に記載の温度センサ。
【０１００】
(付記３)
前記絶対温度は、前記温度センサがプリント基板に実装される前に前記温度センサモジュールが出力した前記温度であり、
前記第３温度は、前記温度センサが前記プリント基板に実装された後に前記温度センサモジュールが出力した温度である付記２に記載の温度センサ。
【０１０１】
(付記４)
前記制御部は、
前記第１温度、前記第１ディジタル値、前記第３温度及び前記第３ディジタル値を用いて第１特性式を算出し、
前記第３温度、前記第３ディジタル値、前記第２温度及び前記第２ディジタル値を用いて第２特性式を算出する付記２または付記３に記載の温度センサ。
【０１０２】
(付記５)
前記制御部は、
前記温度センサモジュールによって出力された前記ディジタル値が前記第３ディジタル値よりも小さい場合には、前記第１特性式に、前記ディジタル値を代入することによって前記温度を算出し、
前記温度センサモジュールによって出力された前記ディジタル値が前記第３ディジタル値よりも大きい場合には、前記第２特性式に、前記ディジタル値を代入することによって前記温度を算出する付記４に記載の温度センサ。
【０１０３】
(付記６)
前記第１温度は、任意の常温よりも低温であり、
前記第２温度は、前記常温よりも高温であり、
前記記憶部は、前記絶対温度測定下における前記センサ電圧値として、
前記第１温度における第１センサ電圧値と、前記第２温度における第２センサ電圧値と、を含み、
さらに、前記記憶部は、前記センサ電圧値として、前記温度センサモジュールにより前記常温において出力された第３センサ電圧値を含み、
前記第３ディジタル値は、前記温度センサモジュールが前記常温において前記第３センサ電圧値とともに出力したものであり、
前記第３温度は、前記制御部が前記第１温度、前記第２温度、前記第１センサ電圧値、前記第２センサ電圧値を用いて算出した略線形のセンサ特性式に、前記第３センサ電圧値を代入することにより算出したものであって、前記常温の温度として特定されたものである付記２〜付記５のいずれか一項に記載の温度センサ。
【符号の説明】
【０１０４】
１、２、３  半導体装置
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  温度センサモジュール
１１  温度センサ部
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  特性
１２  電源電圧モニタ部
１３  制御ロジック
１４  温度検出回路
１４ａ、１４ｂ  特性
１５、１９  A/D変換機
１６、１７、１８  アナログバッファ
２０  テストモジュール
３０  記憶部
４０  制御部
４０ａ  ＣＰＵ
３０ａ  インターフェース
５０、６０  特性
７１、７１ａ、７１ｂ、７２、７２ａ、７２ｂ  特性式
９１〜９３  差分
９５  実装基板
９６  電源ＩＣ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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