(57)【要約】【課題】電流方向の検出を可能とする半導体装置を提供する。【解決手段】被検出電流が流れる主経路Ｃを有するパワーデバイスを形成する半導体基板１を備える半導体装置において、前記主経路Ｃは、前記被検出電流を一方向にのみ流す第１分岐経路Ｂ１と当該一方向とは反対の他方向にのみ流れる第２分岐経路Ｂ２とが並列に設けられた分岐部を有し、前記被検出電流の流れに応じて生じる前記第１分岐経路Ｂ１の温度変化に応じて通電量が変化する第１温度検出用素子Ｄ３と、前記被検出電流の流れに応じて生じる前記第２分岐経路Ｂ２の温度変化に応じて通電量が変化する第２温度検出用素子Ｄ４と、を備えることを特徴とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出電流が流れる主経路を有するパワーデバイスを形成する半導体基板を備える半導体装置において、
前記主経路は、前記被検出電流を一方向にのみ流す第１分岐経路と当該一方向とは反対の他方向にのみ流れる第２分岐経路とが並列に設けられた分岐部を有し、
前記被検出電流の流れに応じて生じる前記第１分岐経路の温度変化に応じて通電量が変化する第１温度検出用素子と、
前記被検出電流の流れに応じて生じる前記第２分岐経路の温度変化に応じて通電量が変化する第２温度検出用素子と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
被検出電流が流れる主経路を有するパワーデバイスを形成する半導体基板を備える半導体装置において、
前記主経路は、第１分岐経路と第２分岐経路とが並列に設けられた分岐部を有し、
前記第１分岐経路には、前記被検出電流を一方向にのみ流す第１ダイオードを設け、
前記第２分岐経路には、前記一方向とは反対の他方向にのみ前記被検出電流を流し、前記第１ダイオードとは不純物濃度が異なる第２ダイオードを設け、
前記被検出電流の流れに応じて生じる前記主経路の温度変化に応じて通電量が変化する温度検出用素子を備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
被検出電流が流れる主経路を有するパワーデバイスを形成する半導体基板を備える半導体装置において、
前記主経路は、前記被検出電流を単一方向にのみ流す第１分岐経路と、該第１分岐経路と並列に設けられて前記被検出電流を双方向に流す第２分岐経路と、に分岐した分岐部を有し、
前記被検出電流の流れに応じて生じる前記第２分岐経路の温度変化に応じて通電量が変化する温度検出用素子を備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
被検出電流が流れる主経路を有するパワーデバイスを形成する半導体基板を備える半導体装置において、
前記主経路は、直列に接続された複数の抵抗体を有し、
前記抵抗体の温度変化に応じて通電量が変化する第１温度検出用素子と、
前記抵抗体とは異なる前記抵抗体の温度変化に応じて通電量が変化する第２温度検出用素子と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関し、より詳細には、被検出電流が流れる主経路を有するパワーデバイスを形成する半導体基板を備える半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
制御用パワーＩＣは、制御部とパワー部を一つの半導体チップに構成したものでる。このパワーデバイスは、高電圧、大流量の用途に使われるために、例えば負荷の急増や短絡などによってパワーデバイスが熱破壊する危険性がある。よって、パワーデバイスの温度を常時監視して所定温度を超える温度異常すなわち過熱があった場合には、負荷回路を遮断するなどの保護操作を行うことによって、パワーデバイスの熱破壊事故を防止する必要があった。そして、パワーデバイスの過熱温度を検出する過熱検出回路としては、例えば、以下に示す特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１２は従来の過熱検出回路を構成するＰＮ接合でなるダイオードＤを示し、パワーデバイスとして図５にその詳細を示したデプレッション型ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ）がダイオードＤと同一半導体基板に形成されている。半導体基板は、基底のｎ＋基板１１とその上に形成されているｎ−エピタキシャル層１２よりなり、このｎ−エピタキシャル層１２にＰ＋拡散層１３、ｐ−拡散層１４、ｎ−拡散層１５，ｎ＋拡散層１６，１７，１８，１９が形成され、ｎ−エピタキシャル層１２のｎ＋層１７、１８にはさまれた表面の上に絶縁膜２１を介してゲート電極２２、図５に示すｐ−層１４のｎ＋層１９とｎ−エピタキシャル層１２の露出部にはさまれた表面の上に絶縁膜２３を介してゲート電極２４が多結晶シリコン層で形成されている。
【０００４】
ｎ−エピタキシャル層１２からなる基板の表面に露出している接合の保護膜および層間絶縁膜として絶縁膜２５，２６，２７，２８、２９，３０が形成され、コンタクトホールを通してｐ＋層１３に、またｐ＋層１３およびｐ−層１４に共通に接触してＧＮＤ端子に接続される電極３１、ｎ＋層１６、１７およびゲート電極２２に接触してＶＣ端子に接続される電極３２、ｎ＋層１８に接触してＶＤＤに接続される電極３３の何れも金属によって形成されている。基板であるｎ＋層１１の裏面もやはり金属（ドレイン電極３４）により形成され、ｎ＋層１１に出力電極である出力端子ＶＤが接続されている。
【０００５】
図１３に示すＭＯＳＦＥＴにおいて、ドレイン電極３４に正の電圧がかけられているとき、ゲート電極２４にしきい値以上の正の電圧を印加すると、ｐ−層１４のｎ＋層１９とｎ−層１２の露出部とにはさまれた部分が反転してｎチャネルが生じることにより、電極３１からソース領域１９、ｎチャネル、ｎ−エピタキシャル層１２、ｎ＋層１１を経てドレイン電極３４に電子が流れることにより導通する。
【０００６】
図４の示すように、ｐ＋層１３とｎ＋層１６からなるＰＮ接合のダイオードＤの中点には、−側が低電位に接続されたデプレッション型ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ）が直列接続されている。
【０００７】
このような接続関係で、ダイオードの中間点電位Ｖｃを変化させたとき、ダイオードの逆漏れ電流はパワーデバイスの温度Ｔの平方根√Ｔに依存して変化し、温度が上がると逆漏れ電流は増加する。
【０００８】
これはＰＮ接合面積に依存するが、温度が１５℃で漏れ電流は５０×１０−１５Ａ、温度が１７５℃で逆漏れ電流は２００ｎＡとなる。
【０００９】
この逆漏れ電流をダイオードに直列接続されたデプレッション型ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ）の静特性を利用して電圧に変換し、電圧変化よりパワー素子が過熱温度領域に至ったことを判断する。
【００１０】
【特許文献１】
特開平５−１２９５９８号公報　（第２−３頁、第１図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したパワーデバイスを有する半導体装置は、例えば、車両のパワーウィンド装置における窓の移動、ワイパの駆動等を行う駆動部に電力を供給する供給ライン上に設けられた場合、その供給ラインを流れる過電流を検出するために用いることができるが、その電流の方向までは検出することができない。しかしながら、双方向に回転する駆動部に対する供給ライン上に設けられる半導体装置で、その駆動部における回転方向を検出するために供給ラインを流れる電流の向きを検出したいとの要望があった。
【００１２】
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、電流方向の検出を可能とする半導体装置を提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載の半導体装置は、被検出電流が流れる主経路を有するパワーデバイスを形成する半導体基板を備える半導体装置において、前記主経路は、前記被検出電流を一方向にのみ流す第１分岐経路と当該一方向とは反対の他方向にのみ流れる第２分岐経路とが並列に設けられた分岐部を有し、前記被検出電流の流れに応じて生じる前記第１分岐経路の温度変化に応じて通電量が変化する第１温度検出用素子と、前記被検出電流の流れに応じて生じる前記第２分岐経路の温度変化に応じて通電量が変化する第２温度検出用素子と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記請求項１に記載した本発明の半導体装置によれば、第１分岐経路を被検出電流が流れると、この流れに応じて第１分岐経路に温度変化が生じ、この温度変化に応じて第１温度検出用素子の通電量が変化する。また、第２分岐経路を被検出電流が流れると、この流れに応じて第２分岐経路に温度変化が生じ、この温度変化に応じて第２温度検出用素子の通電量が変化する。よって、第１分岐経路と第２分岐経路との何れかに電流が流れてその分岐経路に温度変化が生じると、その分岐経路に対応する第１若しくは第２温度検出用素子の通電量が変化することから、外部からその通電量の変化を検出するようにすることで、被検出電流が流れている分岐経路の検出が可能となり、各分岐経路を流れる被検出電流の向きは予め定められていることから、その検出結果から主経路における電流方向を検出することができる。
【００１５】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項２記載の半導体装置は、被検出電流が流れる主経路を有するパワーデバイスを形成する半導体基板を備える半導体装置において、前記主経路は、第１分岐経路と第２分岐経路とが並列に設けられた分岐部を有し、前記第１分岐経路には、前記被検出電流を一方向にのみ流す第１ダイオードを設け、前記第２分岐経路には、前記一方向とは反対の他方向にのみ前記被検出電流を流し、前記第１ダイオードとは不純物濃度が異なる第２ダイオードを設け、前記被検出電流の流れに応じて生じる前記主経路の温度変化に応じて通電量が変化する温度検出用素子を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記請求項２に記載した本発明の半導体装置によれば、一方向に流れる被検出電流は、第１ダイオードにより定められる電流値で主経路を流れ、また、他方向に流れる被検出電流は、第２ダイオードにより定められ一方向とは異なる電流値で主経路を流れる。そして、主経路を流れる被検出電流の向きに応じてその電流値が異なり、その電流の向きに応じた温度変化に応じて温度検出用素子の通電量は変化する。よって、被検出電流が第１分岐経路と第２分岐経路との何れかを流れるかでその電流値が異なり、被検出電流の流れる向きによって生じる主経路の温度変化にも差が生じ、この差は温度検出用素子の通電量の変化にも現れることから、外部から通電量の変化を検出することで、被検出電流が流れている方向を検出することができる。また、温度検出用素子を主経路に１つだけ設ければ良いため、構成の簡単化を図ることができる。
【００１７】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項３記載の半導体装置は、被検出電流が流れる主経路を有するパワーデバイスを形成する半導体基板を備える半導体装置において、前記主経路は、前記被検出電流を単一方向にのみ流す第１分岐経路と、該第１分岐経路と並列に設けられて前記被検出電流を双方向に流す第２分岐経路と、に分岐した分岐部を有し、前記被検出電流の流れに応じて生じる前記第２分岐経路の温度変化に応じて通電量が変化する温度検出用素子を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記請求項３に記載した本発明の半導体装置によれば、単一方向に流れる被検出電流は、第１及び第２分岐経路の双方を分流される。また、単一方向とは逆の反対方向に流れる被検出電流は、第２分岐経路のみを流れる。そして、第２分岐経路を流れる被検出電流の向きに応じて生じる温度変化に応じて温度検出用素子の通電量は変化する。よって、被検出電流の方向に応じて電流値に差が生じるように第１及び第２分岐経路を構成し、その差に応じて温度検出用素子の通電量が変化するよう構成していることから、外部からその通電量の変化を検出することで、被検出電流が流れている方向を検出することができる。また、温度検出用素子を主経路に１つだけ設ければ良いため、構成の簡単化を図ることができる。
【００１９】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項４記載の半導体装置は、被検出電流が流れる主経路を有するパワーデバイスを形成する半導体基板を備える半導体装置において、前記主経路は、直列に接続された複数の抵抗体を有し、前記抵抗体の温度変化に応じて通電量が変化する第１温度検出用素子と、前記抵抗体とは異なる前記抵抗体の温度変化に応じて通電量が変化する第２温度検出用素子と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
上記請求項４に記載した本発明の半導体装置によれば、一方向に被検電流が流れると、その方向に対する上流側の抵抗体が発熱した後にその下流側の抵抗体が発熱する。また、一方向とは逆の逆方向に被検出電流が流れると、逆方向に対する上流側の抵抗体が発熱した後にその下流側の抵抗体が発熱する。そして、第１及び第２温度検出用素子の各々は、抵抗体に生じる温度変化の順序に応じて通電量が変化する。よって、主経路に設けられた抵抗体は被検出電流が流れる方向に応じて順次発熱し、各抵抗体の発熱量に応じて第１及び第２温度検出用素子の通電量が変化することから、外部から第１及び第２温度検出用素子の通電量が変化する順序を検出することで、被検出電流が流れている方向を検出することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体装置の一実施の形態を、図１〜図１１の図面を参照して説明する。
【００２２】
［第１の実施の形態］
図１は本発明に係る半導体装置の第１の実施の形態の回路図であり、図１中におけるＣは主経路を示し、この主経路Ｃは、第１分岐経路Ｂ１と該第１分岐経路Ｂ２とが並列に設けられた分岐部を有する。そして、第１分岐経路Ｂ１には、電流Ｉ１が示す矢印方向にのみ電流が流れるようにシリコンダイオードＤ１を設け、このシリコンダイオードＤ１のカソードと抵抗Ｒ１の一方とを接続している。
【００２３】
第２分岐経路Ｂ２には、電流Ｉ２が示す矢印方向、つまり、電流Ｉ１が示す方向とは反対の方向にのみ電流が流れるようにシリコンダイオードＤ２を設け、このシリコンダイオードＤ２のカソードと抵抗Ｒ２の一方とを接続している。そして、抵抗Ｒ１の他方とシリコンダイオードＤ２のアノードとを接続し、その中間に一方の主経路Ｃを接続している。また、抵抗Ｒ２の他方とシリコンダイオードＤ１のアノードとを接続し、その中間に他方の主経路Ｃを接続している。
【００２４】
半導体装置はさらに、抵抗Ｒ１と熱結合して電流Ｉ１の流れに応じて生じる温度変化に応じて通電量が変化するポリシリコンダイオードＤ３（第１温度検出用素子）と、抵抗Ｒ２と熱結合して電流Ｉ２の流れに応じて生じる温度変化に応じて通電量が変化するポリシリコンダイオードＤ４（第２温度検出用素子）と、を有している。
【００２５】
図２は図１中における部分Ａを構成する素子の断面構造を示す図であり、半導体基板は、抵抗体（抵抗Ｒ１に相当）としてのシリコン基板１の表面に形成されて絶縁膜としてのシリコン酸化膜２上にＰ領域７１とＮ領域７２よりなるパワーデバイスの温度感知用のＰＮ結合によるポリシリコンダイオードＤ３を形成する。このシリコン酸化膜２上にポリシリコンダイオードＤ３を形成することで温度検知感度は向上する。
【００２６】
シリコン基板１に設けられた２つのＮ＋層８の上には、電極６１，６２がそれぞれ設けられている。そして、電極６Ｐ，６Ｎの各々を、Ｐ領域７１、Ｎ領域７２とシリコン酸化膜２とに跨設している。
【００２７】
また、シリコン基板１は、シリコン酸化膜２下面に至るまでエッチングしているエッチング領域５を有しており、この領域を挟んで上述したポリシリコンダイオードＤ３を設けた側とは反対側には、上述した電極６２に接続するＮ領域７３と、電極６３に接続するＰ＋領域７４と、Ｎ領域７３とＰ＋領域７４とを接合するＰ領域７５よりなる上述したシリコンダイオードＤ１を形成している。そして、各電極共、リードワイヤーＬの取り出し部分を除いて保護膜４が形成されている。
【００２８】
上述した構成において、電流Ｉ１が流れた場合、電極６３からシリコンダイオードＤ１を介して電極６３に電流Ｉ１が流れ、この電流Ｉ１は電極６２を介してシリコン基板１を流れる。すると、抵抗体であるシリコン基板１は発熱し、ポリシリコンダイオードＤ３はその発熱を熱伝導率の良いシリコン酸化膜２を通して感知するため、電極６Ｐ，６Ｎを介してポリシリコンダイオードＤ３を通電しておくことで、温度変化に応じて通電量が変化する。
【００２９】
また、ポリシリコンダイオードＤ４側である図１中における部分Ｂについては、上述した部分Ａの基本構成は同一であり、ポリシリコンダイオードＤ３の向きを反対にしたポリシリコンダイオードＤ４として部分Ｂの素子を構成するれば良いため、詳細な説明は省略する。そして、電流Ｉ２が流れた場合、ポリシリコンダイオードＤ４はシリコンダイオードＤ２の発熱を熱伝導率の良いシリコン酸化膜２を通して感知するため、ポリシリコンダイオードＤ４を通電しておくことで、温度変化に応じて通電量が変化する。
【００３０】
よって、第１の実施の形態による半導体装置は、図１中の部分Ａと部分Ｂとに対応した素子を電流の流れる向きが異なるように並列接続して構成しているので、例えば、ＣＰＵ、ＤＳＰによる制御部等は、ポリシリコンダイオードＤ３，Ｄ４に通電させ、その通電量の変化を検出することで、第１分岐経路Ｂ１と第２分岐経路Ｂ２とのどちらを電流が流れているかを検出することが可能となり、各分岐経路における電流の向きは予め定められているため、その検出結果から主経路Ｃにおける電流方向を検出することができる。
【００３１】
［第２の実施の形態］
上述した第１の実施の形態では、第１分岐経路Ｂ１及び第２分岐経路Ｂ２をそれぞれシリコンダイオードＤ１，Ｄ２と抵抗Ｒ１，Ｒ２を直列接続して設けた場合について説明したが、以下のように構成することもできる。なお、図３は本発明の半導体装置の第２の実施の形態の回路図であり、上述した第１の実施の形態と同等の部分には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
図３に示すように、基本構成は第１の実施の形態と同一であり、第２の実施の形態では、その構成の第１分岐経路Ｂ１及び第２分岐経路Ｂ２から抵抗Ｒ１，Ｒ２を削除しており、ポリシリコンダイオードＤ３，Ｄ４（第１、第２温度検出用素子）の各々を、シリコンダイオードＤ１，Ｄ２の温度変化に応じて通電量が変化するように設けている。
【００３３】
図４は図３中における部分Ｂ１を構成する素子の断面構造を示す図であり、半導体基板には、シリコン基板１の上方の一部にＰ領域７６、Ｎ領域７７よりなるＰＮ結合のシリコンダイオードＤ２を形成している。そして、シリコン基板１及びシリコンダイオードＤ２の表面に絶縁膜としてのシリコン酸化膜２を形成し、その上にＰ領域７１とＮ領域７２よりなるパワーデバイスの温度感知用のＰＮ結合によるポリシリコンダイオードＤ３を形成している。
【００３４】
シリコン基板１に設けられたシリコンダイオードＤ２のＰ領域７６、Ｎ領域７７の上には、電極６１，６２がそれぞれ設けられている。そして、ポリシリコンダイオードＤ４のＰ領域７１、Ｎ領域７２の上には、電極６Ｐ、６Ｎがそれぞれ設けられており、ポリシリコンダイオードＤ４の表面には各電極部分を除いて保護膜４が形成されている。
【００３５】
上述した構成において、電流Ｉ２が流れた場合、電極６１からシリコンダイオードＤ２を介して電極６２に電流Ｉ２が流れる。すると、シリコンダイオードＤ２は発熱し、ポリシリコンダイオードＤ４はその発熱を熱伝導率の良いシリコン酸化膜２を通して感知するため、電極６Ｐ、６Ｎを介してポリシリコンダイオードＤ３を通電しておくことで、温度変化に応じて通電量が変化する。
【００３６】
また、ポリシリコンダイオードＤ３側である図３中における部分Ａ１については、上述した部分Ｂ１の基本構成は同一であるため、詳細な説明は省略する。そして、電流Ｉ１が流れた場合、ポリシリコンダイオードＤ３はシリコンダイオードＤ１の発熱を熱伝導率の良いシリコン酸化膜２を通して感知するため、ポリシリコンダイオードＤ３を通電しておくことで、温度変化に応じて通電量が変化する。
【００３７】
よって、第２の実施の形態による半導体装置は、図３中の部分Ａ１と部分Ｂ１とに対応した素子を電流の流れる向きが異なるように並列接続して構成しているので、第１の実施の形態と同様に、制御部等は、ポリシリコンダイオードＤ３，Ｄ４に通電させ、その通電量の変化を検出することで、第１分岐経路Ｂ１と第２分岐経路Ｂ２とのどちらを電流が流れているかを検出することが可能となり、各分岐経路における電流の向きは予め定められているため、その検出結果から主経路Ｃにおける電流方向を検出することができる。
【００３８】
［第３の実施の形態］
上述した第１及び第２の実施の形態では、ポリシリコンダイオードＤ３，Ｄ４の２つの温度検出用素子を用いた場合について説明したが、以下のように構成することもできる。なお、図５は本発明の半導体装置の第３の実施の形態の回路図であり、上述した第１及び第２の実施の形態と同等の部分には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３９】
第３の実施の形態では、図５に示すように、第１分岐経路Ｂ１及び第２分岐経路Ｂ２の各々には、第２の実施の形態と同様に、電流が流れる方向を規制するシリコンダイオードＤ１，Ｄ２のみを設けている。そして、シリコンダイオードＤ１，Ｄ２を異なる不純物濃度とすることで、各々を流れる電流値が異なるように回路を形成している（Ｉ１≠Ｉ２）。
【００４０】
主経路Ｃには抵抗Ｒ３を設けており、抵抗Ｒ３と熱結合してその温度変化に応じて通電量が変化するポリシリコンダイオードＤ３を設けている。上述したように、電流Ｉ１，Ｉ２は電流値が異なるため、抵抗Ｒ３を流れる電流Ｉ１，Ｉ２によってその発熱量が異なることから、その発熱量の違いをポリシリコンダイオードＤ３の通電量から検出することができる。
【００４１】
図６は図５中における部分Ｅを構成する素子の断面構造を示す図であり、半導体基板は、抵抗体（抵抗Ｒ３に相当）としてのシリコン基板１の表面に形成されて絶縁膜としてのシリコン酸化膜２上にＰ領域７１とＮ領域７２よりなるパワーデバイスの温度感知用のＰＮ結合によるポリシリコンダイオードＤ３（温度検出用素子）を形成する。このシリコン酸化膜２上にダイオードＤ３を形成することで温度検知感度は向上する。
【００４２】
シリコン基板１に設けられた２つのＮ＋層８の上には、電極６１，６２がそれぞれ設けられている。そして、ポリシリコンダイオードＤ３のＰ領域７１，Ｎ領域７２の上には、電極６Ｐ，６Ｎがそれぞれ設けられており、ポリシリコンダイオードＤ３の表面には各電極部分を除いて保護膜４が形成されている。
【００４３】
また、シリコン基板１は、シリコン酸化膜２下面に至るまでエッチングしているエッチング領域５を有しており、この領域を挟んで上述したポリシリコンダイオードＤ３を設けた側とは反対側には、上述した電極６２に接続するＮ領域７７と電極６３に接続するＰ＋領域７６よりなる上述したシリコンダイオードＤ１を形成している。
【００４４】
上述した構成において、電流Ｉ１が流れた場合、電極６３からシリコンダイオードＤ１を介して電極６３に電流Ｉ１が流れ、この電流Ｉ１は電極６２を介してシリコン基板１を流れる。すると、抵抗Ｒ３（抵抗体）であるシリコン基板１は電流Ｉ１の電流値に応じた発熱量で発熱し、ポリシリコンダイオードＤ３はその発熱を熱伝導率の良いシリコン酸化膜２を通して感知するため、ポリシリコンダイオードＤ３を通電しておくことで、電流Ｉ１に対応した温度変化に応じて通電量が変化する。
【００４５】
また、電流Ｉ２が流れた場合、抵抗Ｒ３であるシリコン基板１は電流Ｉ２の電流値に応じた発熱量で発熱し、ポリシリコンダイオードＤ３はその発熱を熱伝導率の良いシリコン酸化膜２を通して感知するため、ポリシリコンダイオードＤ３を通電しておくことで、電流Ｉ２に対応した温度変化に応じて通電量が変化する。
【００４６】
よって、第３の実施の形態による半導体装置は、第１分岐経路Ｂ１と第２分岐経路Ｂ２とを流れる電流の向きを定め、そこを流れる電流の値が異なるように構成していることから、第１の実施の形態と同様に、ポリシリコンダイオードＤ３に通電させ、その通電量の変化を検出することで、その検出結果から主経路Ｃにおける電流方向を検出することができる。
【００４７】
［第４の実施の形態］
上述した第３の実施の形態では、１つのポリシリコンダイオードＤ３のみを温度検出用素子を用いた場合について説明したが、以下のように構成することもできる。なお、図７は本発明の半導体装置の第４の実施の形態の回路図であり、上述した第１乃至第３の実施の形態と同等の部分には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４８】
第４の実施の形態では、上述した第１の実施の形態の回路構成（図１参照）からシリコンダイオードＤ２、ポリシリコンダイオードＤ３を削除し、ポリシリコンダイオードＤ４の向きを反対にして図７に示す回路を形成している。そして、１つのポリシリコンダイオードＤ４が温度検出用素子に相当し、このポリシリコンダイオードＤ４は電流Ｉ１及び電流Ｉ２の流れに応じて生じる抵抗Ｒ２の温度変化に応じて通電量が変化する。なお、図中の回路右より流れる電流をＩ１、回路左より流れる電流をＩ２とし、電流Ｉ１と電流Ｉ２の値は等しくなっている。
【００４９】
図８は図７中における部分Ａ２を構成する素子の断面構造を示す図であり、半導体基板は、抵抗体（抵抗Ｒ１に相当）としてのシリコン基板１の表面に形成されて絶縁膜としてのシリコン酸化膜２を形成している。そして、シリコン基板１に設けられた２つのＮ＋層８の上には、電極６１，６２がそれぞれ設けられている。
【００５０】
また、シリコン基板１は、シリコン酸化膜２下面に至るまでエッチングしているエッチング領域５を有しており、この領域を挟んだ一方側は上述した構造になっており、他方側には、上述した電極６２に接続するＮ領域７３と、電極６３に接続するＰ＋領域７４と、Ｎ領域７３とＰ＋領域７４とを接合するＰ領域７５よりなる上述したシリコンダイオードＤ１を形成している。そして、電極６２，６３部分を除いて保護膜４が形成されている。
【００５１】
図９は図７中における部分Ｂ２を構成する素子の断面構造を示す図であり、抵抗Ｒ２（抵抗体）に相当し、その表面に絶縁膜としてのシリコン酸化膜２を形成しているシリコン基板１には、所定の間隔で２つのＮ＋層８が設けら、各Ｎ＋層８の上には電極６５，６６がそれぞれ設けられている。
【００５２】
これら電極６５，６６間においてシリコン基板１上にシリコン酸化膜２を介して多結晶シリコン層３が形成され、この多結晶シリコン層３中にＰ領域７１とＮ領域７２が形成されてＰＮ結合のポリシリコンダイオードＤ４が形成される。そして、多結晶シリコン層３にはシリコン酸化膜２が成膜された後にＰ領域７１とＮ領域７２の部分は除膜されて電極６Ｎ，６Ｐがそれぞれ形成される。なお、図８及び図９に示す半導体基板の表面には、各電極部分を除いて保護膜４が形成されている。
【００５３】
上述した構成において、電流Ｉ２が流れた場合、シリコンダイオードＤ１を電流Ｉ２が流れることができないため、電流Ｉ２は全て抵抗Ｒ２を流れることになり、抵抗Ｒ２を流れる電流をＩｒ２とすると、Ｉｒ２＝Ｉ１となる。
【００５４】
また、電流Ｉ１が流れた場合、抵抗Ｒ１，Ｒ２の双方を流れるため、その抵抗値の比に従って電流Ｉ１は分流される。そして、抵抗Ｒ１を流れる電流をＩｒ１とすると、Ｉｒ２＝Ｉ２−Ｉｒ１＝Ｉ１−Ｉｒ１となる。
【００５５】
このため、抵抗Ｒ２を流れる電流値は、電流Ｉ２が流れると、電流Ｉ１が流れるときよりも小さな値となるため、抵抗Ｒ２の発熱量は電流Ｉ２が流れている方が電流Ｉ１が流れているよりも小さくなる。よって、抵抗Ｒ２の発熱量の違いをポリシリコンダイオードＤ４の通電量から検出することができる。
【００５６】
よって、第４の実施の形態による半導体装置は、一方向にのみ電流が流れるように第１分岐経路Ｂ１を形成し、並列に接続された第２分岐経路Ｂ２は双方向に電流を流すことができるように形成していることから、第２分岐経路Ｂ２の発熱量は電流の流れる方向に応じてその発熱量が異なり、その発熱量に応じてポリシリコンダイオードＤ４の通電量が変化することから、第１の実施の形態と同様に、ポリシリコンダイオードＤ３に通電させ、その通電量の変化を検出することで、その検出結果から主経路Ｃにおける電流方向を検出することができる。
【００５７】
［第５の実施の形態］
上述した第１乃至第４の実施の形態では、主経路Ｃに第１及分岐経路Ｂ１と第２分岐経路Ｂ２とが並列に設けられた分岐部を有する回路構成について説明したが、以下のような構成とすることもできる。なお、図１０は本発明の半導体装置の第５の実施の形態の回路図であり、上述した第１乃至第４の実施の形態と同等の部分には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
第５の実施の形態では、図１０に示すように、主経路Ｃに直列に接続した２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２と、抵抗Ｒ１と熱結合してその温度変化に応じて通電量が変化するポリシリコンダイオードＤ３と、抵抗Ｒ２と熱結合してその温度変化に応じて通電量が変化するポリシリコンダイオードＤ４と、を有して回路を構成している。
【００５９】
図１１は図１０の回路を構成する素子の断面構造を示す図であり、表面に絶縁膜としてのシリコン酸化膜２を形成しているシリコン基板１には、シリコン酸化膜２の下面近傍に至るまでエッチングしているエッチング領域５を形成している。そして、そのエッチング領域５を中心とした左右のそれぞれの領域には、一対のＮ＋層８が設けられている。そして、エッチング領域５の近傍の２つのＮ＋層８には電極６２が設けられ、電気的に接続している。また、その他のＮ＋層８の上には電極６１，６３がそれぞれ設けられている。
【００６０】
電極６１，６２と電極６２，６３とのそれぞれの間には、シリコン基板１上にシリコン酸化膜２を介して多結晶シリコン層３が形成され、この多結晶シリコン層３中にＰ領域７１とＮ領域７２が形成されてＰＮ結合のダイオードＤ３，Ｄ４がそれぞれ形成される。そして、多結晶シリコン層３にはシリコン酸化膜２が成膜された後にＰ領域７１とＮ領域７２の部分は除膜されて電極６Ｎ，６Ｐがそれぞれ形成される。また、半導体基板の表面には、各電極部分を除いて保護膜４が形成されている。
【００６１】
上述した構成において、電流Ｉ１方向に電流が流れると、その方向に対する上流側の抵抗Ｒ２がまず発熱し、その後、その下流側に位置する抵抗Ｒ１が発熱する。すると、通電状態のポリシリコンダイオードＤ４の通電量が先に変化し、その後ポリシリコンダイオードＤ３の通電量が変化する。また、電流Ｉ２方向に電流が流れると、その方向に対する上流側の抵抗Ｒ１がまず発熱し、その後、その下流側に位置する抵抗Ｒ２が発熱する。すると、通電状態のポリシリコンダイオードＤ３の通電量が先に変化し、その後ポリシリコンダイオードＤ４の通電量が変化する。
【００６２】
よって、第５の実施の形態による半導体装置は、被検出電流が流れる方向が変化すると、各抵抗Ｒ１，Ｒ２の発熱する順序も変化し、各抵抗Ｒ１，Ｒ２の発熱量に応じてポリシリコンダイオードＤ３，Ｄ４の通電量が変化する構成としていることから、例えば、ＣＰＵ、ＤＳＰによる制御部等は、ポリシリコンダイオードＤ３，Ｄ４に通電させ、その通電量が変化した順序を検出することで、主経路Ｃにおける電流方向を検出することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載した本発明の半導体装置によれば、第１分岐経路と第２分岐経路との何れかに電流が流れてその分岐経路に温度変化が生じると、その分岐経路に対応する第１若しくは第２温度検出用素子の通電量が変化することから、外部からその通電量の変化を検出するようにすることで、被検出電流が流れている分岐経路の検出が可能となり、各分岐経路を流れる被検出電流の向きは予め定められていることから、その検出結果から主経路における電流方向を検出することができるという効果を奏する。
【００６４】
以上説明したように請求項２に記載した本発明の半導体装置によれば、被検出電流が第１分岐経路と第２分岐経路との何れかを流れるかでその電流値が異なり、被検出電流の流れる向きによって生じる主経路の温度変化にも差が生じ、この差は温度検出用素子の通電量の変化にも現れることから、外部から通電量の変化を検出することで、被検出電流が流れている方向を検出することができるという効果を奏する。また、温度検出用素子を主経路に１つだけ設ければ良いため、構成の簡単化を図ることができるという効果も奏する。
【００６５】
以上説明したように請求項３に記載した本発明の半導体装置によれば、被検出電流の方向に応じて電流値に差が生じるように第１及び第２分岐経路を構成し、その差に応じて温度検出用素子の通電量が変化するよう構成していることから、外部からその通電量の変化を検出することで、被検出電流が流れている方向を検出することができるという効果を奏する。また、温度検出用素子を主経路に１つだけ設ければ良いため、構成の簡単化を図ることができるという効果も奏する。
【００６６】
以上説明したように請求項４に記載した本発明の半導体装置によれば、主経路に設けられた抵抗体は被検出電流が流れる方向に応じて順次発熱し、各抵抗体の発熱量に応じて第１及び第２温度検出用素子の通電量が変化することから、外部から第１及び第２温度検出用素子の通電量が変化する順序を検出することで、被検出電流が流れている方向を検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体装置の第１の実施の形態の回路図である。
【図２】図１中における部分Ａを構成する素子の断面構造を示す図である。
【図３】本発明に係る半導体装置の第２の実施の形態の回路図である。
【図４】図３中における部分Ｂ１を構成する素子の断面構造を示す図である。
【図５】本発明に係る半導体装置の第３の実施の形態の回路図である。
【図６】図５中における部分Ｅを構成する素子の断面構造を示す図である。
【図７】本発明に係る半導体装置の第４の実施の形態の回路図である。
【図８】図７中における部分Ａ２を構成する素子の断面構造を示す図である。
【図９】図７中における部分Ｂ２を構成する素子の断面構造を示す図である。
【図１０】本発明に係る半導体装置の第５の実施の形態の回路図である。
【図１１】図１０の回路を構成する素子の断面構造を示す図である。
【図１２】従来の過熱検出回路を構成する素子の断面構造を示す図である。
【図１３】従来のデプレッション型ＭＯＳＦＥＴの断面構成図である。
【符号の説明】
１　　　　　　シリコン基板
２　　　　　　シリコン酸化膜
６Ｎ，６Ｐ　　電極
７１　　　　　Ｐ領域
７２　　　　　Ｎ領域
Ｂ１　　　　　第１分岐経路
Ｂ２　　　　　第２分岐経路
Ｃ　　　　　　主経路
Ｄ３，Ｄ４　　ポリシリコンダイオード（第１，第２温度検出用素子）
Ｒ１，Ｒ２　　抵抗
【図１】
2004146747.tif 000003
【図２】
2004146747.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004146747.tif 000008
【図７】
2004146747.tif 000009
【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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