(57)【要約】【課題】温度センサを形成するＰＮ接合部の再結合による電流が大きいため、温度センサとして使用可能な電流範囲が小さい。【解決手段】本発明は、少なくとも１つ以上のＰＮ接合と、前記ＰＮ接合の順方向に一定の電流を流す定電流回路と、前記ＰＮ接合に発生する順方向の電位差を出力する出力回路からなり、前記ＰＮ接合は、第１の拡散領域と、前記第１の拡散領域の中にあり極性の異なる第２の拡散領域から構成されており、第２の拡散領域は不純物濃度の高い第５の拡散領域と前記第５の拡散領域の周囲に配置された前記第５の拡散領域と同じ極性で不純物濃度の低い第６の拡散領域から構成される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ型半導体基板に形成されたＮ型の第１の拡散領域と前記第１の拡散領域の中にあるＰ型の拡散領域よりなるＰＮ接合と、
前記ＰＮ接合の順方向に一定の電流を流す定電流回路と、
前記ＰＮ接合に発生する順方向の電位差を出力する出力回路とからなり、
前記定電流回路及び出力回路はＰＭＯＳトランジスタ、ＮＭＯＳトランジスタであり、
前記ＰＭＯＳトランジスタのドレインが第３の拡散領域と前記第３の拡散領域よりも不純物濃度が低い第４の拡散領域からなる温度センサにおいて、
前記ＰＮ接合を形成する第２の拡散領域が、不純物濃度の高い第５の拡散領域と前記第５の拡散領域の周囲に配置された前記第５の拡散領域と同じ極性で不純物濃度の低い第６の拡散領域から構成され、
前記第５の拡散領域と前記第６の拡散領域とが同時に形成され、
前記第６の拡散領域と前記第４の拡散領域とが同時に形成されることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
Ｎ型半導体基板に形成されたＰ型の第１の拡散領域と、前記第１の拡散領域の中にあるＮ型の第２の拡散領域から構成されたＰＮ接合と、
前記ＰＮ接合の順方向に一定の電流を流す定電流回路と、
前記ＰＮ接合に発生する順方向の電位差を出力する出力回路からなり、
前記定電流回路及び出力回路はＰＭＯＳトランジスタ、ＮＭＯＳトランジスタからなり、
前記ＮＭＯＳトランジスタのドレインが第３の拡散領域と前記第３の拡散領域よりも不純物濃度が低い第４の拡散領域からなる温度センサにおいて、
前記ＰＮ接合を形成する第２の拡散領域が、不純物濃度の高い第５の拡散領域と前記第５の拡散領域の周囲に配置された前記第５の拡散領域と同じ極性で不純物濃度の低い第６の拡散領域から構成され、
前記第５の拡散領域と前記第３の拡散領域とが同時に形成され、
前記第６の拡散領域と前記第４の拡散領域とが同時に形成されることを特徴とする温度センサ。
【請求項３】
前記ＰＭＯＳトランジスタのゲート電極の側壁にスペーサがない請求項１記載の温度センサ。
【請求項４】
前記ＮＭＯＳトランジスタのゲート電極の側壁にスペーサがない請求項２記載の温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
温度センサは、水晶振動子の温度補正用等、電子機器、精密機器に広く使われている。本発明は、これら温度センサの中で高精度な温度検出が容易なＰＮ接合方式の温度センサであり、ＰＮ接合とＭＯＳトランジスタとを集積した温度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＮ接合方式の温度センサは、ＰＮ接合に一定値の順方向電流を流し、その際にＰＮ接合に発生する電位差を取り出し出力する構成であり、ＰＮ接合に一定値の順方向電流を流したときに発生する電位差が温度に依存する特性を利用している。
従来の温度センサは、図６のようなＰＮ接合であり、半導体基板に形成した第１の拡散領域３と第１の拡散領域の中に形成した第２の拡散領域４とからなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２２９７７８    第１図、第２図、第３図
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の温度センサのＰＮ接合を用いた温度センサ用ダイオード１のＰＮ接合は、図６のように半導体基板１００に形成した第１の拡散領域３と第１の拡散領域３の中に形成した第２の拡散領域４とからなる。例えば、Ｐ型の半導体基板１００に形成した場合、第１の拡散領域３はＮ型ウエルからなり、第２の拡散領域４はＰ＋拡散領域１０３からなる。Ｐ＋拡散領域１０３は周囲をフィールド酸化膜１１６に囲まれており、半導体基板１００表面近くでは、Ｐ＋拡散領域１０３とＮ型フィールドドープ領域１０６、１０７あるいは特許文献１第２図の場合は第１の拡散領域３との間にＰＮ接合を形成する。このとき、Ｐ＋拡散領域１０３の不純物濃度は高いため、ＰＮ接合位置は、相対的にＮ型フィールドドープ領域１０６、１０７側、あるいは第１の拡散領域３側に形成され、空乏層の広がりも相対的にＮ型フィールドドープ領域１０６、１０７側、あるいは第１の拡散領域３側に大きくなる。
【０００５】
なお、１０４、１０５はＮ＋拡散領域、１１５はゲート酸化膜、１０６−１０９はＮ型フィールドドープ、１１３、１１４はＰ型フィールドドープ、１１７はボロン・リンガラスであり、５はコレクタ電極、６、７はベース電極、８はエミッタ電極である。
【０００６】
フィールド酸化膜１１６の端部は一般的に欠陥が多いため、再結合による電流が大きい。このため、従来例の構造では、ＰＮ接合位置、空乏層がよりフィールド酸化膜側へ広がるため、再結合による電流が大きくなりがちである。
【０００７】
図３に一般的なＰＮ接合の順方向電流と電位差の関係を示す。温度センサとしてＰＮ接合の特性を利用できるのは、図３中のＩの領域である。これは順方向電流（エミッタ電流）がＩｅ１からＩｅ２の間に相当する。順方向電流が小さくなると図３中のＩＩＩの特性となるが、これは前述の再結合による電流によるものである。図３からわかるように、再結合による電流が大きいと、温度センサとしてＰＮ接合の特性を利用できる範囲が小さくなる。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決して、再結合による電流を小さくして温度センサとしてＰＮ接合の特性を利用できる範囲を大きくすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも１つ以上のＰＮ接合と、前記ＰＮ接合の順方向に一定の電流を流す定電流回路と、前記ＰＮ接合に発生する順方向の電位差を出力する出力回路からなり、前記ＰＮ接合は、Ｐ型半導体基板に形成したＮ型の第１の拡散領域と、前記第１の拡散領域の中にあるＰ型の第２の拡散領域から構成されており、前記定電流回路及び出力回路はＰＭＯＳトランジスタ、ＮＭＯＳトランジスタからなり、前記ＰＭＯＳトランジスタのドレインが第３の拡散領域と前記第３の拡散領域よりも不純物濃度が低い第４の拡散領域からなる温度センサにおいて、前記ＰＮ接合を形成する第２の拡散領域が、不純物濃度の高い第５の拡散領域と前記第５の拡散領域の周囲に配置された前記第５の拡散領域と同じ極性で不純物濃度の低い第６の拡散領域から構成され、前記第５の拡散領域と前記第３の拡散領域とが同時に形成され、前記第６の拡散領域と前記第４の拡散領域とが同時に形成されることを特徴とする温度センサである。
【００１０】
前述の温度センサにおいて、導電性を逆に形成したものである。
【００１１】
例えば、本発明の１例である図１によれば、ＰＮ接合を形成する第２の拡散領域４は、不純物濃度の高い第５のＰ＋拡散領域１０３と前記第５のＰ＋拡散領域１０３の周囲に配置された不純物濃度の低い第６の拡散領域であるＰ型低濃度拡散領域１１０、１１１から構成されるため、ＰＮ接合位置は、従来に比べて相対的に第２の拡散領域４側に形成され、空乏層も従来に比べて相対的にＮ型フィールドドープ領域１０６、１０７側、あるいは第１の拡散領域３側への広がりが小さくなる。
【００１２】
また、第６の拡散領域の形成は、Ｐ型の場合はＰＭＯＳトランジスタ、Ｎ型の場合はＮＭＯＳトランジスタのドレインの低濃度拡散領域（いわゆるＬＤＤ領域）と同時に形成することで、工程増となることなく、本発明のＰＮ接合構造を形成できる。
【００１３】
【実施例】
本発明の実施例を以下に説明する。本実施例は、Ｐ型半導体基板の場合の実施例である。図１は温度センサとなるＰＮ接合の断面図であり、図２は集積されるＰＭＯＳトランジスタ、ＮＭＯＳトランジスタの断面図である。
【００１４】
ＰＮ接合は、ＰＭＯＳトランジスタのＮ型ウエルと同時に形成したベース領域（カソード）３と、ＰＭＯＳトランジスタのドレインと同時に形成したエミッタ領域（アノード）４とからなる。エミッタ４は不純物濃度の高いＰ＋拡散領域１０３と不純物濃度の低いＰ型低濃度拡散領域１１０、１１１からなる。Ｐ＋拡散領域１０３は、ＰＭＯＳトランジスタのＰ＋ソース／ドレイン（図２の１３１、１３２）と同時に形成され、Ｐ型低濃度拡散領域１１０、１１１は、ＰＭＯＳトランジスタのＰ−ＬＤＤ領域（図２の１３３、１４４）の不純物イオン注入と同時に形成する。
【００１５】
Ｐ＋拡散領域１０３にはＰ型不純物として二フッ化硼素イオンを注入するが、図３に示すように、Ｐ＋拡散領域１０３形成のイオンを注入するときには、Ｐ型低濃度拡散領域１１０、１１１にはイオンが注入されないように、Ｐ型低濃度拡散領域１１０、１１１の上にフォトレジスト１５０、１５１を形成した後にイオン注入を行う。
【００１６】
本実施例のＭＯＳトランジスタは、ポリシリコンからなるゲート電極２３、２４の側壁にスペーサをもたない構造のＬＤＤ型トランジスタである。ＰＭＯＳの場合、図４に示すとおりにフォトレジスト１５２、１５３、１５４を形成してＰ型ＬＤＤ部（低濃度拡散領域）１３３、１３４にはイオンが注入されないようにしてＰ＋拡散領域１３１、１３２形成のためのＰ型不純物注入を行う。もちろん、フォトレジスト１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５は同時に形成する。このようにゲート電極２３、２４の側壁にスペーサを用いずにＬＤＤ部（低濃度拡散領域）の形成を行うため、本実施例ではスペーサ形成工程の削減による製造工程減もできている。
【００１７】
エミッタ４の周囲はフィールド酸化膜１１６で囲まれており、フィールド酸化膜１１６を介して、ベース３のコンタクト部となるＮ＋拡散領域１０４、１０５がフィールド酸化膜１０６を囲むように形成されている。Ｎ＋拡散領域１０４、１０５は、ＮＭＯＳトランジスタのＮ＋ソース／ドレイン（図２の１３５、１３６）と同時に形成される。
【００１８】
本発明の温度センサのＰＮ接合の順方向電流特性を図５に示す。本発明によれば、ＰＮ接合順方向電流（エミッタ電流）が小さい領域（ＩＶ）においてもＩ同様の直線性を示す。これにより、従来は、エミッタ電流範囲  Ｉｅ１からＩｅ２までの使用可能範囲が、Ｉｅ１からＩｅ３まで拡大できた。
【００１９】
本実施例では、Ｐ型半導体基板の実施例であったが、Ｎ型半導体基板の場合も同様の効果がある。
【００２０】
【発明の効果】
本発明により、再結合電流が小さく、温度センサとして使用可能な順方向電流範囲が広い温度センサが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の温度センサ部の断面図である。
【図２】図２は、本発明の温度センサ用ＭＯＳトランジスタ部の断面図である。
【図３】図３は、本発明の温度センのＰ＋拡散領域形成時のセンサ部の断面図である。
【図４】図４は、本発明の温度センサのＰ＋拡散領域形成時のＭＯＳトランジスタ部の断面図である。
【図５】は、５図は、本発明の温度センサのＰＮ接合の順方向電流特性図である。
【図６】図６は、従来の温度センサのセンサ部の断面図である。
【符号の説明】
１  温度センサ用ダイオード（バイポーラトランジスタ）
２  コレクタ
３  ベース（カソード）
４  エミッタ（アノード）
５  コレクタ電極
６，７  ベース電極
８  エミッタ電極
２１  ＰチャネルＭＯＳトランジスタ
２２  ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
２３  ＰチャネルＭＯＳトランジスタ  ゲート電極
２４  ＮチャネルＭＯＳトランジスタ  ゲート電極
２５  ＰチャネルＭＯＳトランジスタ  ソース
２６  ＰチャネルＭＯＳトランジスタ  ドレイン
２７  ＮチャネルＭＯＳトランジスタ  ドレイン
２８  ＮチャネルＭＯＳトランジスタ  ソース
２９  ＰチャネルＭＯＳトランジスタ  ソース電極
３０  ＰチャネルＭＯＳトランジスタ  ドレイン電極
３１  ＮチャネルＭＯＳトランジスタ  ドレイン電極
３２  ＮチャネルＭＯＳトランジスタ  ソース電極
１００  Ｐ型シリコン基板
１０１  Ｎ型ウエル
１０２  Ｐ型ウエル
１０３，１１２  Ｐ＋拡散領域
１０４，１０５Ｎ＋拡散領域
１０６−１０９  Ｎ型フィールドドープ領域
１１０，１１１  Ｐ型低濃度拡散領域
１１３，１１４  Ｐ型フィールドドープ領域
１１５  ゲート酸化膜
１１６  フィールド酸化膜
１１７  ボロン・リンガラス膜
１３１，１３２  Ｐ＋拡散領域
１３３，１３４ＰＰ型低濃度拡散領域
１３５，１３６  Ｎ＋拡散領域
１３７，１３８ＮＮ型低濃度拡散領域
１３９，１４０  Ｎ型フィールドドープ領域
１４１，１４２  Ｐ型フィールドドープ領域
１５０−１５５  フォトレジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004257887.tif 000006
【図５】
2004257887.tif 000007
【図６】
2004257887.tif 000008