JPH0422164A - 温度検出機能付半導体装置 - Google Patents
温度検出機能付半導体装置Info
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- JPH0422164A JPH0422164A JP12793490A JP12793490A JPH0422164A JP H0422164 A JPH0422164 A JP H0422164A JP 12793490 A JP12793490 A JP 12793490A JP 12793490 A JP12793490 A JP 12793490A JP H0422164 A JPH0422164 A JP H0422164A
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- resistance
- temperature
- semiconductor device
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 36
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（概 要］
本発明は、温度検出機能の付いた半導体装置において、
高精度な温度検出機能を簡単に得られるようにするため
、温度検出用の抵抗ブリッジを半導体装置内に直接組み
込むことで、半導体装置の温度を直接に検出可能とした
ものである。
高精度な温度検出機能を簡単に得られるようにするため
、温度検出用の抵抗ブリッジを半導体装置内に直接組み
込むことで、半導体装置の温度を直接に検出可能とした
ものである。
本発明は、温度検出機能の付いた半導体装置に関するも
のであり、トランジスタやＩＣ等の各種半導体装置に適
用可能である。
のであり、トランジスタやＩＣ等の各種半導体装置に適
用可能である。
この種の温度検出機能付半導体装置は、装置が装置自身
の温度を検出し、この検出結果に基づいて、装置に流す
電流や周囲温度等を制御することにより、主に装置の過
熱保護を実現しようとするものである。
の温度を検出し、この検出結果に基づいて、装置に流す
電流や周囲温度等を制御することにより、主に装置の過
熱保護を実現しようとするものである。
〔従 来 の 技 術］
従来、温度検出機能付半導体装置としては、ポリンリコ
ンダイオードを半導体装置に付加し、その温度特性を利
用して温度検出を行うようにしたものがある。その−例
に係る断面構成を第５図に示す。
ンダイオードを半導体装置に付加し、その温度特性を利
用して温度検出を行うようにしたものがある。その−例
に係る断面構成を第５図に示す。
すなわち、何らかの半導体装置において、その半導体基
板（若しくは半導体層）１の表面を覆って形成されてい
るシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等の絶縁膜２上に、ｐ
゛型のポリシリコンＮ３とｎ゛型のポリシリコン層４を
互いに隣接するように交互乙こ形成することで、複数の
ｐｎ接合型ポリシリコンダイオードを直列に接続した構
造を得るようにしたものである。
板（若しくは半導体層）１の表面を覆って形成されてい
るシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等の絶縁膜２上に、ｐ
゛型のポリシリコンＮ３とｎ゛型のポリシリコン層４を
互いに隣接するように交互乙こ形成することで、複数の
ｐｎ接合型ポリシリコンダイオードを直列に接続した構
造を得るようにしたものである。
上記のようにｐ゛型のポリシリコン層３とｎ゛型のポリ
シリコン層４とからなるダイオードは、その順方向特性
が温度に依存するため、その温度特性を利用して温度検
出を行うことが可能である〔発明が解決しようとする課
題〕 上記のようなポリシリコンダイオードは、例えば、不純
物を含まないポリシリコン層を予め形成し、その所定領
域にマスクを介してＰ型とｎ型の不純物を順次導入する
こと等により得られる。ところが、特にその製造上の問
題から、ｐ゛梨型ポリリコン層３とｎ゛型ポリシリコン
層４との境界にｐｎ接合を精度良く形成することは非常
に困難である。
シリコン層４とからなるダイオードは、その順方向特性
が温度に依存するため、その温度特性を利用して温度検
出を行うことが可能である〔発明が解決しようとする課
題〕 上記のようなポリシリコンダイオードは、例えば、不純
物を含まないポリシリコン層を予め形成し、その所定領
域にマスクを介してＰ型とｎ型の不純物を順次導入する
こと等により得られる。ところが、特にその製造上の問
題から、ｐ゛梨型ポリリコン層３とｎ゛型ポリシリコン
層４との境界にｐｎ接合を精度良く形成することは非常
に困難である。
そのため、ポリシリコンダイオードの順方向電圧のばら
つきがどうしても大きくなってしまい、温度検出を精度
良く行うことが困難であるという問題があった。
つきがどうしても大きくなってしまい、温度検出を精度
良く行うことが困難であるという問題があった。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、製造が簡単で、かつ高精度な温度検出
を可能にする温度検出機能付半導体装置を提供すること
にある。
り、その目的は、製造が簡単で、かつ高精度な温度検出
を可能にする温度検出機能付半導体装置を提供すること
にある。
〔課題を解決するだめの手段］
本発明の温度検出機能付半導体装置は、温度検出用の抵
抗ブリッジを半導体装置内に直接組み込んだことを特徴
とするものである。
抗ブリッジを半導体装置内に直接組み込んだことを特徴
とするものである。
温度検出用の抵抗ブリッジに使用される各抵抗としては
、正又は負の温度係数を持ち、半導体装置内に直接形成
できるものであれば、ポリシリコン抵抗、拡散抵抗等、
各種のものを採用可能である。
、正又は負の温度係数を持ち、半導体装置内に直接形成
できるものであれば、ポリシリコン抵抗、拡散抵抗等、
各種のものを採用可能である。
一般に、抵抗（拡散抵抗、ポリシリコン抵抗等）は温度
係数を持っているので、温度が変化すると抵抗値も変化
する。このような特性を利用することにより、例えば抵
抗に定電流を流し、抵抗の両端に生じる電圧の変化を見
れば、温度検出が可能となる。
係数を持っているので、温度が変化すると抵抗値も変化
する。このような特性を利用することにより、例えば抵
抗に定電流を流し、抵抗の両端に生じる電圧の変化を見
れば、温度検出が可能となる。
複数の抵抗をブリッジ構成にした場合は、−段と大きな
電圧変化が得られるので、より高精度な温度検出が可能
となる。しかも、このようにブリ・ノジ構成とすると上
記のように大きな電圧変化が得られることから、ブリッ
ジを構成する各抵抗の温度係数は比較的小さなものでも
高精度の温度検出が可能である。
電圧変化が得られるので、より高精度な温度検出が可能
となる。しかも、このようにブリ・ノジ構成とすると上
記のように大きな電圧変化が得られることから、ブリッ
ジを構成する各抵抗の温度係数は比較的小さなものでも
高精度の温度検出が可能である。
特に本発明では、このような抵抗ブリ、ジを半導体装置
内に直接組み込んだので、半導体装置の温度を直接に検
出でき、しかも従来のポリシリコンダイオードと異なり
温度特性のばらつきがほとんどないことから、非常に高
精度な温度検出が可能となる。
内に直接組み込んだので、半導体装置の温度を直接に検
出でき、しかも従来のポリシリコンダイオードと異なり
温度特性のばらつきがほとんどないことから、非常に高
精度な温度検出が可能となる。
しかも、このような抵抗ブリッジは、従来のポリシリコ
ンダイオードと比べると、ｐｎ接合を形成する必要がな
いため、製造工程が非常に簡単になる。
ンダイオードと比べると、ｐｎ接合を形成する必要がな
いため、製造工程が非常に簡単になる。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。
明する。
第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図はそのＡ−
Ａ断面図、第３図はその回路図である。
Ａ断面図、第３図はその回路図である。
本実施例は、拡散抵抗とポリシリコン抵抗を用いて構成
した抵抗ブリッジを、半導体装置内に直接形成したもの
である。
した抵抗ブリッジを、半導体装置内に直接形成したもの
である。
すなわち、第１図及び第２図に示すように、各種半導体
素子等の形成されているｎ型半導体基板１１の所定領域
に、Ｐ型拡散領域１２を形成し、その上の全面を酸化シ
リコン膜（Ｓｉ０２膜）等の絶縁膜１３で覆い、この絶
縁膜１３に形成した窓１３ａを介してｐ型拡散領域１２
中の２箇所にｎ゛型拡散抵抗１４．１５を形成する。ま
た、絶縁膜１３上の２箇所には、ポリシリコン抵抗１６
、】７を形成する。なお、２つのｎ゛型拡散抵抗１４．
１５は、互いに同一の温度係数及び同一の抵抗値を持つ
ように形成する。２つのポリシリコン層抗１６．１７も
同様である。
素子等の形成されているｎ型半導体基板１１の所定領域
に、Ｐ型拡散領域１２を形成し、その上の全面を酸化シ
リコン膜（Ｓｉ０２膜）等の絶縁膜１３で覆い、この絶
縁膜１３に形成した窓１３ａを介してｐ型拡散領域１２
中の２箇所にｎ゛型拡散抵抗１４．１５を形成する。ま
た、絶縁膜１３上の２箇所には、ポリシリコン抵抗１６
、】７を形成する。なお、２つのｎ゛型拡散抵抗１４．
１５は、互いに同一の温度係数及び同一の抵抗値を持つ
ように形成する。２つのポリシリコン層抗１６．１７も
同様である。
更に、ｎ゛型拡散抵抗１４の一端からポリシリコン抵抗
１６の一端にかけて電極１８を形成し、ポリシリコン抵
抗１６の他端からｎ゛型拡散抵抗１５の一端にかけて電
極１９を形成し、ｎ゛型拡散抵抗１５の他端からポリシ
リコン抵抗１７の−端にかけて電極２０を形成し、ポリ
シリコン抵抗１７の他端からｎ゛型拡散抵抗１４の他端
にかけて電極２１を形成する。そして、例えば電極１８
をＶＣＣ端子として、電極２０を接地端子として、電極
１９．２１を出力電圧取り出し端子として使用する。こ
れにより、第３図に示すような抵抗ブリッジが構成され
る。
１６の一端にかけて電極１８を形成し、ポリシリコン抵
抗１６の他端からｎ゛型拡散抵抗１５の一端にかけて電
極１９を形成し、ｎ゛型拡散抵抗１５の他端からポリシ
リコン抵抗１７の−端にかけて電極２０を形成し、ポリ
シリコン抵抗１７の他端からｎ゛型拡散抵抗１４の他端
にかけて電極２１を形成する。そして、例えば電極１８
をＶＣＣ端子として、電極２０を接地端子として、電極
１９．２１を出力電圧取り出し端子として使用する。こ
れにより、第３図に示すような抵抗ブリッジが構成され
る。
上記構成からなる抵抗ブリッジを用いることにより、以
下のようにして温度検出を行うことができる。
下のようにして温度検出を行うことができる。
まず、ＶＣＣ端子から定電流２１を入力する。ここで、
電極１９．２１の出力電圧を■１、■２とする。常！（
Ｔ＝２５°Ｃ）において、ブリッジを構成する４個の抵
抗１４．１５．１６．１７の全ての抵抗値が等しくＲと
なるようにすると、常温ではＶ＋ Ｖｚ＝Ｏとなる。
電極１９．２１の出力電圧を■１、■２とする。常！（
Ｔ＝２５°Ｃ）において、ブリッジを構成する４個の抵
抗１４．１５．１６．１７の全ての抵抗値が等しくＲと
なるようにすると、常温ではＶ＋ Ｖｚ＝Ｏとなる。
ところで、ｎ゛型拡散抵抗１４．１５は正の温度係数α
を、ポリシリコン抵抗１６．１７は負の温度係数βを持
っている。このようにｎ゛型拡散抵抗１４．１５とポリ
シリコン抵抗１６．１７の温度係数が異なることにより
、温度が常温からΔＴだけ変化すると、ＶＩＶ２＝（α
−β）ΔＴｉＲとなる。ここで、ΔＴ＞０の時にＶ、−
Ｖ２〉０であり、ΔＴ＜０の時にＶ、−Ｖ２ ＜Ｏであ
る。よって、ΔＶ＝Ｖ、−Ｖ２を測定することにより、
温度を検出することができる。
を、ポリシリコン抵抗１６．１７は負の温度係数βを持
っている。このようにｎ゛型拡散抵抗１４．１５とポリ
シリコン抵抗１６．１７の温度係数が異なることにより
、温度が常温からΔＴだけ変化すると、ＶＩＶ２＝（α
−β）ΔＴｉＲとなる。ここで、ΔＴ＞０の時にＶ、−
Ｖ２〉０であり、ΔＴ＜０の時にＶ、−Ｖ２ ＜Ｏであ
る。よって、ΔＶ＝Ｖ、−Ｖ２を測定することにより、
温度を検出することができる。
本実施例によれば、抵抗ブリッジを半導体装置内に直接
形成したので、半導体装置の温度を直接に検出でき、し
かもこのような抵抗ブリッジを構成する各抵抗には従来
のポリシリコンダイオードと異なり温度特性のばらつき
が生じないことから、非常に高精度な温度検出が可能と
なる。
形成したので、半導体装置の温度を直接に検出でき、し
かもこのような抵抗ブリッジを構成する各抵抗には従来
のポリシリコンダイオードと異なり温度特性のばらつき
が生じないことから、非常に高精度な温度検出が可能と
なる。
しかも、正の温度係数を持つ抵抗（ｎ”型拡散抵抗１４
．１５）と負の温度係数を持つ抵抗（ポリシリコン抵抗
１６．１７）とで抵抗ブリ・ノジを組んだので、各抵抗
の温度係数が比較的小さくとも、温度変化へＴに応じた
大きな出力電圧Δ■が得られ、よって、このΔ■に基づ
き非常に高精度な温度検出が可能となる。特に、このよ
うに抵抗ブリッジを組んだ場合は、任意の温度でΔ■＝
０としたり、或いは任意の温度の前後でΔ■の正、負を
反転させることが可能なので、温度検出の結果を、この
ようなΔ■の明確な変化として外部回路へ伝えることが
できる。
．１５）と負の温度係数を持つ抵抗（ポリシリコン抵抗
１６．１７）とで抵抗ブリ・ノジを組んだので、各抵抗
の温度係数が比較的小さくとも、温度変化へＴに応じた
大きな出力電圧Δ■が得られ、よって、このΔ■に基づ
き非常に高精度な温度検出が可能となる。特に、このよ
うに抵抗ブリッジを組んだ場合は、任意の温度でΔ■＝
０としたり、或いは任意の温度の前後でΔ■の正、負を
反転させることが可能なので、温度検出の結果を、この
ようなΔ■の明確な変化として外部回路へ伝えることが
できる。
また、抵抗を用いる場合は、従来のポリソリコンダイオ
ードと比べると、ｐｎ接合を形成する必要がないため、
製造工程が非常に簡単になるという利点もある。
ードと比べると、ｐｎ接合を形成する必要がないため、
製造工程が非常に簡単になるという利点もある。
なお、本実施例では正と負の温度係数を持つ２組の抵抗
を用いてブリッジを組んだが、その２組の抵抗の温度係
数が互いに違いさえすれば、全ての抵抗の温度係数が正
又は負であってもよい。このようにした場合、正と負の
温度係数の抵抗を組み合わせた場合はど大きなΔ■は得
られないが、それでも、温度変化ΔＴに応じた十分な大
きさのΔ■が得られるので、十分に精度の高い温度検出
が可能である。
を用いてブリッジを組んだが、その２組の抵抗の温度係
数が互いに違いさえすれば、全ての抵抗の温度係数が正
又は負であってもよい。このようにした場合、正と負の
温度係数の抵抗を組み合わせた場合はど大きなΔ■は得
られないが、それでも、温度変化ΔＴに応じた十分な大
きさのΔ■が得られるので、十分に精度の高い温度検出
が可能である。
また、第２図においては、ポリシリコン抵抗１６．１７
を絶縁膜１３上に形成したが、特性上問題かなければ、
どの箇所に形成してもよい。例えばポリシリコン抵抗１
６．１７をｎ゛型ポリシリコンで形成した場合は、第４
図に示すようにＰ型拡散領域１２上に直接形成すること
も可能である。
を絶縁膜１３上に形成したが、特性上問題かなければ、
どの箇所に形成してもよい。例えばポリシリコン抵抗１
６．１７をｎ゛型ポリシリコンで形成した場合は、第４
図に示すようにＰ型拡散領域１２上に直接形成すること
も可能である。
なお、本発明で使用する温度検出用の抵抗ブリッジとし
ては、必ずしも、上述したような拡散抵抗やポリシリコ
ン抵抗である必要はなく、各抵抗を形成する領域である
半導体領域の特性等に応し、各種材質からなる抵抗を適
宜選択して形成可能である。
ては、必ずしも、上述したような拡散抵抗やポリシリコ
ン抵抗である必要はなく、各抵抗を形成する領域である
半導体領域の特性等に応し、各種材質からなる抵抗を適
宜選択して形成可能である。
本発明によれば、温度検出用の抵抗ブリッジを半導体装
置内に直接組み込んだので、半導体装置の温度を直接に
検出でき、しかもこのような抵抗は従来のポリシリコン
ダイオードと異なり温度特性のばらつきがほとんどない
ことから、高精度な温度検出を実現することができる。
置内に直接組み込んだので、半導体装置の温度を直接に
検出でき、しかもこのような抵抗は従来のポリシリコン
ダイオードと異なり温度特性のばらつきがほとんどない
ことから、高精度な温度検出を実現することができる。
しかも、抵抗ブリッジを組んだことにより、温度変化に
応して非常に大きな電圧変化が得られるので、極めて高
精度な温度検出が可能となる。
応して非常に大きな電圧変化が得られるので、極めて高
精度な温度検出が可能となる。
更に、このような抵抗ブリッジは、従来のポリシリコン
ダイオードと比べると、ｐｎ接合を形成する必要がない
ため、非常に簡単に製造できる。
ダイオードと比べると、ｐｎ接合を形成する必要がない
ため、非常に簡単に製造できる。
第１図は本発明の一実施例の平面図、
第２図は第１図におけるＡ−Ａ断面図、第３図は上記実
施例の回路図、 第４図は本発明の他の実施例の断面図、第５図は従来の
温度検出機能付半導体装置の要部断面図である。 １４．１５・・・ｎ゛型拡散抵抗、 １６．１７・・・ポリシリコン抵抗、 １８．１９．２０．２Ｉ・・・電極。
施例の回路図、 第４図は本発明の他の実施例の断面図、第５図は従来の
温度検出機能付半導体装置の要部断面図である。 １４．１５・・・ｎ゛型拡散抵抗、 １６．１７・・・ポリシリコン抵抗、 １８．１９．２０．２Ｉ・・・電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）温度検出用の抵抗ブリッジを半導体装置内に直接組
み込んだことを特徴とする温度検出機能付半導体装置。 ２）前記抵抗ブリッジは互いに温度係数の異なる２種類
の抵抗を用いて構成されることを特徴とする請求項１記
載の温度検出機能付半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12793490A JPH0422164A (ja) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | 温度検出機能付半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12793490A JPH0422164A (ja) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | 温度検出機能付半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0422164A true JPH0422164A (ja) | 1992-01-27 |
Family
ID=14972253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12793490A Pending JPH0422164A (ja) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | 温度検出機能付半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0422164A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6894365B2 (en) | 1998-11-09 | 2005-05-17 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor device having an integral resistance element |
| JP2005286237A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Nec Electronics Corp | 集積回路装置 |
-
1990
- 1990-05-17 JP JP12793490A patent/JPH0422164A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6894365B2 (en) | 1998-11-09 | 2005-05-17 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor device having an integral resistance element |
| US7151038B2 (en) | 1998-11-09 | 2006-12-19 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor device having an integral resistance element |
| JP2005286237A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Nec Electronics Corp | 集積回路装置 |
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