[发明专利]半导体装置

说明书

相关申请的交叉引用

将2012年9月5日提交的日本专利申请No.2012-195087的公开内容（包括说明书、附图以及摘要）通过参考全部并入在本申请中。

背景技术

本发明涉及半导体装置，并且更特别地涉及具有例如AC耦合元件的半导体装置。

为了在向其施加彼此不同的电源电压的半导体装置（在下文中也称为“芯片”）之间传输信号，可以使用在半导体装置中形成的AC耦合元件。作为AC耦合元件，已经知道了包括彼此磁耦合的一对电感器的芯片上变压器（on-chip transformer）、以及包括彼此电容耦合的一对电容电极的耦合电容。在本说明书中，构成AC耦合元件的一对电感器中的一个可以被称为“第一元件”，并且另一个电感器可以被称为“第二元件”。类似地，一对电容元件可以被称为“第一元件”和“第二元件”。

构成AC耦合元件的第一元件和第二元件被构造为通过绝缘膜彼此面对。当在AC耦合元件的一次侧和二次侧之间施加高电压时，该高电压被施加在第一元件与第二元件之间。结果，担忧由高电压所引起的绝缘膜的劣化还有绝缘击穿。

日本未经审查的专利申请公开No.平5(1993)-13543公开了其中当由于绝缘膜的针孔或封闭（latch-up）而引起电源线中流动大电流时温度检测单元检测到芯片温度的升高并且电源电压供应单元基于其检测信号而停止电流的配置。美国专利No.7639021公开了其中以给定间隔测量高电压电池的电压以便检测绝缘膜的击穿的配置。美国专利No.8129999公开了其中基于在连接在叠层电池的高电压端子和接地端子之间的旁路电阻器中流动的电流来检测叠层电池的绝缘击穿的配置。Shunichi Kaeriyama,Shinichi Uchida,Masayuki Furumiya,Mitsuji Okada,Masayuki Mizuno,“A2.5kV isolation35kV/μs CMR250Mbps0.13mA/Mbps Digital Isolator in0.5μmCMOS with an on-chip small transformer”,2010IEEE Symposium on VLSI Circuits,pp.197-198,2010公开了芯片上变压器的发送器电路和接收器电路的配置。

发明内容

当诸如非故意的静电之类的浪涌电压（surge voltage）被施加在AC耦合元件的一次侧和二次侧之间时，将那些一次和二次侧彼此隔离的绝缘膜可能恶化。长时间将高电压（通过AC耦合元件信号传输）施加到绝缘膜会破坏绝缘膜，由此导致担忧在AC耦合元件的一次侧和二次侧之间的短路、以及具有AC耦合元件的半导体装置的功能丧失。这使得必须在初始阶段中检测设置在半导体装置中的AC耦合元件的绝缘击穿，并且进一步安全地停止具有该半导体装置的系统。从本说明书和附图的描述中其它目的和新颖的特征将变得清晰。

根据本发明一个方面，提供了一种半导体装置，其包括：在半导体衬底上形成的AC耦合元件；以及温度监视单元，响应于半导体衬底的温度的变化来输出温度监视信号，其中温度监视单元具有输出温度监视信号的第一温度监视元件，以及其中第一温度监视元件被布置在AC耦合元件正下方的区域或者与AC耦合元件相邻的区域中。

根据本发明的该方面，可以提供在初始阶段中检测AC耦合元件的绝缘击穿并且进一步安全地停止系统的半导体装置。

附图说明

图1是根据第一实施例的具有第一和第二半导体装置的信号传输模块的配置图；

图2是根据第一实施例的第一半导体装置的电路配置图；

图3是根据第一实施例的第二半导体装置的电路配置图；

图4A和图4B是根据第一实施例的安置在第一半导体装置中的温度监视单元的配置图；

图5A和图5B是根据第一实施例的安置在第一半导体装置中的芯片上变压器的平面图；

图6A和图6B是示出根据第一实施例的安置在第一半导体装置中的芯片上变压器和温度监视单元之间的布局关系的平面图；

图7A和图7B是根据第一实施例的安置在第一半导体装置中的芯片上变压器和温度监视单元的沿着其X-X’方向的截面图；

图8A和图8B是根据第一实施例的安置在第一半导体装置中的芯片上变压器和温度监视单元的沿着其Y-Y’方向的截面图；

图9是示出本发明人已经研究的当产生芯片上变压器的线圈之间的绝缘击穿时的绝缘电阻值的变化的图示；