(57)【要約】【課題】検出電圧のばらつきが小さく、検出電圧の線形性が良好で小型な半導体温度センサーの提供。【解決手段】ベース中にエミッタを囲むようにコレクタを設け、それをベース電流としてとりだすことにより電流増幅率βを小さくした構造をもつバイポーラトランジスタを複数個ダーリントン接続した半導体温度センサー。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダーリントン接続された複数のバイポーラトランジスタを有し、
前記バイポーラトランジスタは、
コレクタとして働く基盤と、
前記基盤と逆導電型のベース拡散層と、
前記ベース拡散層内に設けられたエミッタ拡散層と、
前記エミッタ拡散層周囲にコレクタ拡散層と、を有することを特徴とする温度センサー。
【請求項２】
前記バイポーラトランジスタは、エミッタ／ベース間電圧が同程度になるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の温度センサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
温度センサーは、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、これら温度センサー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ーであり、ＰＮ接合とＭＯＳトランジスタとを集積した温度センサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＮ接合方式の温度センサーは、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て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。
【０００３】
従来の温度センサーは、図２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９と第１の拡散領域の中に形成した第２の拡散領１とからなる（例えば、特許文献１参照。）。図中の符号１は、ベース拡散層（Ｐ＋）である。２は、ＬＯＣＯＳである。３は、コレクタ拡散層（Ｐ＋）である。５は、コレクタ取り出し拡散層（Ｐ＋）である。６は、エミッタ電極である。７は、ベース電極である。８は、コレクタ電極である。９は、ベース拡散層（Ｎ−）である。１０は、Ｐ型基盤である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１２２９７６号公報（第３−４頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＰＮ接合を用いた温度センサーの場合、１つのＰＮ接合だけでは感度が小さいため、複数個のトランジスタをダーリントン接続させて用いることが多い。この場合、２段目のトランジスタのエミッタに流れこむ電流は１段目のトランジスタのベース電流になる。式で表すとＩＥ（ｎ＋１）＝ＩＢ（ｎ）＝ＩＥ（ｎ）  ／β  （β：電流増幅率、ＩＥ（ｎ）：ｎ段目のトランジスタのエミッタ電流、ＩＢ（ｎ）：ｎ段目のトランジスタのベース電流）  となる。つまり、ｎ段目のトランジスタのエミッタ電流は１段目のトランジスタのエミッタ電流の１／（βのｎ乗）倍となる。これは工程変動にともなうβ値の変動に過敏な特性を持った温度センサーを意味しており、温度に対する出力値が製品によって大きくばらつくことになる。
【０００６】
複数個のトランジスタをダーリントン接続させた場合、通常β値は１０以上であるため、２段目のトランジスタに流れる電流は１段目の１０分の１以下となる。これをこのまま用いると、線形性の悪いセンサーとなる。そのため、それぞれのトランジスタのＰＮ接合に生じる電位差を等しくして、広い温度範囲で線形性を保たせるために１段目のトランジスタを２段目のトランジスタのβ倍する必要があった。こうすると直線性は改善するが占有面積が大きくなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、工程数を増やさずに、β値を小さくすることで上記問題を解決することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
本発明によれば、エミッタ周囲にエミッタの導電型のコレクタを構成しており、これをベース電流として取り出しているため、通常（図２）よりベース電流が大きく、電流増幅率βが小さい特性を持つバイポーラトランジスタとなる。
【０００９】
また、エミッタ拡散層とコレクタ拡散層とＰＭＯＳ及びＮＭＯＳトランジスタのソース及びドレイン層とは同時に形成されることが可能であり、ベース拡散層とウェル拡散層も同時に形成されることが可能であるため、工程数を増やすことなく本発明のトランジスタ構造を実現できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を以下に説明する。本実施例は、Ｐ型基板を用いた場合の実施例である。図１は温度センサーとなるＰＮ接合をもつバイポーラトランジスタの本発明の断面図、図４はバイポーラトランジスタを２個用いたダーリントン接続回路図である。図中の符号１は、ベース拡散層（Ｐ＋）である。２は、ＬＯＣＯＳである。３は、コレクタ拡散層（Ｐ＋）である。４は、ベース取り出し拡散層（Ｎ＋）である。５は、コレクタ取り出し拡散層（Ｐ＋）である。６は、エミッタ電極である。７は、ベース電極である。８は、コレクタ電極である。９は、ベース拡散層（Ｎ−）である。１０は、Ｐ型基盤である。ベース領域はＮウェルと同時に形成されたＮ−拡散層からなる。このベースの中に形成されるエミッタ領域は、ＰＭＯＳのソース／ドレインと同時に形成されたＰ＋拡散層から成る。このエミッタの周囲には、ＰＭＯＳのソース／ドレインと同時に形成されるＰ＋拡散層から成るコレクタが配置される。エミッタとコレクタとはＬＯＣＯＳによって分離されている。また、コレクタの周囲にはベース電流取り出しのためのＮ＋拡散層が、ＮＭＯＳのソース／ドレインと同時に形成される。また、コレクタとベースは金属配線によって接続されており、ベース電流として引き出されている。
【００１１】
この構造の場合、エミッタ周囲に設けられたコレクタがエミッタからのベースに注入される電荷を捕らえるため、従来構造に較べて、ベース電流を大きくとることができる。つまり、電流増幅率βを小さくできる。当社の測定ではβ＝３〜４が得られた。これは、従来構造の半分以下である。このようにβが小さくなったため、従来に較べて、工程変動に対して安定した特性を示す温度センサーが得られた。また、βが小さくなったことにより、１段目のトランジスタをそれほど大きくしなくても、ＰＮ接合で発生する電位差が２段目と同等にすることができるようになり、従来より狭い面積で温度センサーを形成することが可能になった。
【００１２】
本実施例ではＰ型基盤を用いた場合のことを述べたが、Ｎ型基盤を用いた場合でも同様の効果が得られる。
【００１３】
１段目と２段目とを同じサイズのトランジスタでつくった場合でも、電流増幅率βが小さくなるため、温度に対する出力の直線性がより広い温度範囲で得られる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明により、検出電圧のばらつきが小さく、検出電圧の線形性が良好で小型な半導体温度センサーを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体温度センサーの第一実施例の断面図である。
【図２】従来構造の半導体温度センサーの断面図である。
【図３】本発明の半導体温度センサーの第一実施例の俯瞰図である。
【図４】ダーリントン接続の回路図である。
【符号の説明】
１  ベース拡散層（Ｐ＋）
２  ＬＯＣＯＳ
３  コレクタ拡散層（Ｐ＋）
４  ベース取り出し拡散層（Ｎ＋）
５  コレクタ取り出し拡散層（Ｐ＋）
６  エミッタ電極
７  ベース電極
８  コレクタ電極
９  ベース拡散層（Ｎ−）
１０  Ｐ型基盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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