(57)【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型の第２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の製造方法において、
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の製造方法。
【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の製造方法において、
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の製造方法。
【請求項３】
ＰＮ接合とＭＯＳトランジスタを集積した温度センサであって、
前記ＰＮ接合は、
Ｐ型半導体基板の表面近傍に配置されたＮ型の第１の拡散領域と、
前記第１の拡散領域の中に配置された、高不純物濃度のＰ型の第２の拡散領域、前記第２の拡散領域を囲んで配置された低不純物濃度のＰ型の第３の拡散領域、および前記第３の拡散領域を囲んで配置されたフィールド酸化膜と、からなり、
前記ＭＯＳトランジスタは、
ゲート電極と、
高不純物濃度のＰ型のソースおよびドレイン領域と、
前記ソースおよびドレイン領域にそれぞれ配置された低不純物濃度のＰ型のＬＤＤ部と、を有し、
前記ゲート電極の側壁にはスペーサを有していないＰ型ＭＯＳトランジスタである、温度センサ
【請求項４】
ＰＮ接合とＭＯＳトランジスタを集積した温度センサであって、
前記ＰＮ接合は、
Ｎ型半導体基板の表面近傍に配置されたＰ型の第１の拡散領域と、
前記第１の拡散領域の中に配置された、高不純物濃度のＮ型の第２の拡散領域、前記第２の拡散領域を囲んで配置された低不純物濃度のＮ型の第３の拡散領域、および前記第３の拡散領域を囲んで配置されたフィールド酸化膜と、からなり、
前記ＭＯＳトランジスタは、
ゲート電極と、
高不純物濃度のＰ型のソースおよびドレイン領域と、
前記ソースおよびドレイン領域にそれぞれ配置された低不純物濃度のＮ型のＬＤＤ部と、を有し、
前記ゲート電極の側壁にはスペーサを有していないＰ型ＭＯＳトランジスタである、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５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１１６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】  本発明の温度センサ部の断面図である。
【図２】  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】  本発明の温度センサのＰ+拡散領域形成時のセンサ部の断面図である。
【図４】  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】  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】  従来の温度センサのセンサ部の断面図である。
【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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