JPH09229778A - Ｉｃ化温度センサ - Google Patents
Ｉｃ化温度センサInfo
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- JPH09229778A JPH09229778A JP3763896A JP3763896A JPH09229778A JP H09229778 A JPH09229778 A JP H09229778A JP 3763896 A JP3763896 A JP 3763896A JP 3763896 A JP3763896 A JP 3763896A JP H09229778 A JPH09229778 A JP H09229778A
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- Japan
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- temperature sensor
- mos transistor
- parasitic
- section
- junction
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 標準ＭＯＳプロセスで製造可能な低コストな
構成でもって、直線性や再現性等の測定特性および低消
費電力性にすぐれたモノリシック型のＩＣ化温度センサ
を得る。 【解決手段】 温度センサ部と測定回路部とが単一半導
体基板に集積形成されたＩＣ化温度センサにあって、測
定回路部をＭＯＳトランジスタで構成するとともに、温
度センサ部をＭＯＳトランジスタの素子構造によって形
成される寄生バイポーラ・トランジスタまたは寄生ｐｎ
接合ダイオードで構成する。
構成でもって、直線性や再現性等の測定特性および低消
費電力性にすぐれたモノリシック型のＩＣ化温度センサ
を得る。 【解決手段】 温度センサ部と測定回路部とが単一半導
体基板に集積形成されたＩＣ化温度センサにあって、測
定回路部をＭＯＳトランジスタで構成するとともに、温
度センサ部をＭＯＳトランジスタの素子構造によって形
成される寄生バイポーラ・トランジスタまたは寄生ｐｎ
接合ダイオードで構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣ化温度セン
サ、さらにはセンサ部と測定回路部を単一半導体基板に
集積形成したモノリシック型のＩＣ化温度センサに適用
して有効な技術に関するものであって、たとえば温度値
を電圧値に変換して出力する直読温度計に利用して有効
な技術に関するものである。
サ、さらにはセンサ部と測定回路部を単一半導体基板に
集積形成したモノリシック型のＩＣ化温度センサに適用
して有効な技術に関するものであって、たとえば温度値
を電圧値に変換して出力する直読温度計に利用して有効
な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】モノリシック型のＩＣ化温度センサとし
ては、センサ部と測定回路部を共にバイポーラ・トラン
ジスタを用いて構成したものが知られている（たとえ
ば、ＣＱ出版社刊行「トランジスタ技術 １９９０年１
０月号」４６９ページ参照）。
ては、センサ部と測定回路部を共にバイポーラ・トラン
ジスタを用いて構成したものが知られている（たとえ
ば、ＣＱ出版社刊行「トランジスタ技術 １９９０年１
０月号」４６９ページ参照）。
【０００３】バイポーラ・トランジスタのベース・エミ
ッタ間はｐｎ接合をなしているが、このｐｎ接合は温度
特性をもつことが知られている。このベース・エミッタ
間のｐｎ接合部に現れる順方向電圧いわゆるベース・エ
ミッタ間電圧は、コレクタ電流とベース電流の比などの
他の条件を一定にすれば、温度に応じて負方向に直線的
に変化する温度特性を呈する。この温度特性は再現性や
安定性等も良好であるため、温度センサとしての利用に
も適している。さらに、上記ｐｎ接合は、温度センサと
しての特性上の利点に加えて、パイポーラ・プロセスに
よってバイポーラ・トランジスタと一緒にＩＣ化するこ
とができるという利点がある。すなわち、センサ部と測
定回路部を共にバイポーラ・トランジスタで形成するこ
とにより、両者を単一半導体基板に集積形成したモノリ
シック型のＩＣ化温度センサを比較的簡単に構成するこ
とができる。
ッタ間はｐｎ接合をなしているが、このｐｎ接合は温度
特性をもつことが知られている。このベース・エミッタ
間のｐｎ接合部に現れる順方向電圧いわゆるベース・エ
ミッタ間電圧は、コレクタ電流とベース電流の比などの
他の条件を一定にすれば、温度に応じて負方向に直線的
に変化する温度特性を呈する。この温度特性は再現性や
安定性等も良好であるため、温度センサとしての利用に
も適している。さらに、上記ｐｎ接合は、温度センサと
しての特性上の利点に加えて、パイポーラ・プロセスに
よってバイポーラ・トランジスタと一緒にＩＣ化するこ
とができるという利点がある。すなわち、センサ部と測
定回路部を共にバイポーラ・トランジスタで形成するこ
とにより、両者を単一半導体基板に集積形成したモノリ
シック型のＩＣ化温度センサを比較的簡単に構成するこ
とができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。
【０００５】すなわち、従来のＩＣ化温度センサでは、
上述したように、バイポーラ型のモノリシックＩＣとし
て構成され、センサ部と測定回路部は共にバイポーラ・
トランジスタを用いて構成されている。しかし、そのバ
イポーラ・トランジスタは電流で制御される電流素子で
あるために、定常的に消費される電流が概して大きく、
このことが上記ＩＣ化温度センサーの低消費電力化をは
かる上で大きな障害となっていた。
上述したように、バイポーラ型のモノリシックＩＣとし
て構成され、センサ部と測定回路部は共にバイポーラ・
トランジスタを用いて構成されている。しかし、そのバ
イポーラ・トランジスタは電流で制御される電流素子で
あるために、定常的に消費される電流が概して大きく、
このことが上記ＩＣ化温度センサーの低消費電力化をは
かる上で大きな障害となっていた。
【０００６】ここで、本発明者は、ＩＣ化温度センサー
の消費電流を低減させるために、ＭＯＳプロセスによっ
て製造されるＭＯＳ型あるいはＣＭＯＳ型のモノリシッ
クＩＣの採用を検討した。ＭＯＳトランジスタは電圧で
制御される電圧素子であるため、これを用いた回路の消
費電流は、バイポーラ・トランジスタを用いた回路より
も大幅に低減させることが可能となる。
の消費電流を低減させるために、ＭＯＳプロセスによっ
て製造されるＭＯＳ型あるいはＣＭＯＳ型のモノリシッ
クＩＣの採用を検討した。ＭＯＳトランジスタは電圧で
制御される電圧素子であるため、これを用いた回路の消
費電流は、バイポーラ・トランジスタを用いた回路より
も大幅に低減させることが可能となる。
【０００７】しかし、標準のＭＯＳプロセスではバイポ
ーラ・トランジスタを形成することができない。このた
め、測定回路部についてはＭＯＳトランジスタによって
低消費電力のものを構成することができるが、直線性や
再現性等の特性にすぐれたセンサ部を構成することが困
難になるという問題が生じる。この場合、単一半導体基
板にＭＯＳトランジスタとバイポーラ・トランジスタを
集積するＢｉ−ＣＭＯＳプロセスのＩＣが考えられる。
しかし、このＢｉ−ＣＭＯＳプロセスは、標準ＭＯＳプ
ロセスに比べて工程が非常に多くかつ複雑であるため、
コスト面で著しく不利となる問題が生じる。
ーラ・トランジスタを形成することができない。このた
め、測定回路部についてはＭＯＳトランジスタによって
低消費電力のものを構成することができるが、直線性や
再現性等の特性にすぐれたセンサ部を構成することが困
難になるという問題が生じる。この場合、単一半導体基
板にＭＯＳトランジスタとバイポーラ・トランジスタを
集積するＢｉ−ＣＭＯＳプロセスのＩＣが考えられる。
しかし、このＢｉ−ＣＭＯＳプロセスは、標準ＭＯＳプ
ロセスに比べて工程が非常に多くかつ複雑であるため、
コスト面で著しく不利となる問題が生じる。
【０００８】本発明の目的は、標準ＭＯＳプロセスで製
造可能な低コストな構成でもって、直線性や再現性等の
測定特性および低消費電力性にすぐれたモノリシック型
のＩＣ化温度センサを実現する、という技術を提供する
ことにある。
造可能な低コストな構成でもって、直線性や再現性等の
測定特性および低消費電力性にすぐれたモノリシック型
のＩＣ化温度センサを実現する、という技術を提供する
ことにある。
【０００９】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【００１１】すなわち、バイポーラ・トランジスタまた
はｐｎ接合ダイオードを用いたセンサ部と、このセンサ
部に現れる温度電気変化を検出して出力する測定回路部
とが単一半導体基板に集積形成されたＩＣ化温度センサ
にあって、上記測定回路部をＭＯＳトランジスタで構成
するとともに、上記センサ部をＭＯＳトランジスタの素
子構造によって形成される寄生バイポーラ・トランジス
タまたは寄生ｐｎ接合ダイオードで構成する、というも
のである。 上述した手段によれば、直線性や再現性等
にすぐれた特性を呈する温度センサ部と、このセンサ部
に現れる温度電気変化を検出する測定回路部とを、標準
ＭＯＳプロセスだけで単一半導体基板に集積形成させる
ことができる。
はｐｎ接合ダイオードを用いたセンサ部と、このセンサ
部に現れる温度電気変化を検出して出力する測定回路部
とが単一半導体基板に集積形成されたＩＣ化温度センサ
にあって、上記測定回路部をＭＯＳトランジスタで構成
するとともに、上記センサ部をＭＯＳトランジスタの素
子構造によって形成される寄生バイポーラ・トランジス
タまたは寄生ｐｎ接合ダイオードで構成する、というも
のである。 上述した手段によれば、直線性や再現性等
にすぐれた特性を呈する温度センサ部と、このセンサ部
に現れる温度電気変化を検出する測定回路部とを、標準
ＭＯＳプロセスだけで単一半導体基板に集積形成させる
ことができる。
【００１２】これにより、標準ＭＯＳプロセスで製造可
能な低コストな構成でもって、直線性や再現性等の測定
特性および低消費電力性にすぐれたモノリシック型のＩ
Ｃ化温度センサを実現する、という目的が達成される。
能な低コストな構成でもって、直線性や再現性等の測定
特性および低消費電力性にすぐれたモノリシック型のＩ
Ｃ化温度センサを実現する、という目的が達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施態様を
図面を参照しながら説明する。
図面を参照しながら説明する。
【００１４】なお、図において、同一符号は同一あるい
は相当部分を示すものとする。
は相当部分を示すものとする。
【００１５】図１は本発明の技術が適用されたＩＣ化温
度センサの要部における素子構造の概略構成を示す。
度センサの要部における素子構造の概略構成を示す。
【００１６】同図に示すＩＣ化温度センサは、ＭＯＳプ
ロセスで製造されるモノリシックＩＣであって、１０１
はｎ型（ｎ導電型型）シリコン半導体基板（ｎ−ｓｕ
ｂ）、１０２はｐ型ウェル領域、１０３はｎ型ソース／
ドレイン拡散層、１０４はｐ型ソース／ドレイン拡散
層、１１２は表面酸化膜、１１３はゲート電極、１１４
は配線、Ｖｃｃは電源電位である。このモノリシツクＩ
Ｃに温度センサ部１と測定回路部２が集積形成されてい
る。
ロセスで製造されるモノリシックＩＣであって、１０１
はｎ型（ｎ導電型型）シリコン半導体基板（ｎ−ｓｕ
ｂ）、１０２はｐ型ウェル領域、１０３はｎ型ソース／
ドレイン拡散層、１０４はｐ型ソース／ドレイン拡散
層、１１２は表面酸化膜、１１３はゲート電極、１１４
は配線、Ｖｃｃは電源電位である。このモノリシツクＩ
Ｃに温度センサ部１と測定回路部２が集積形成されてい
る。
【００１７】測定回路部２では、ｎ型半導体基板１０１
上のｐ型ソース／ドレイン拡散層１０４にてｐチャンネ
ルＭＯＳトランジスタＰ１が形成されている。また、ｐ
型ウェル領域１０２上のｎ型ソース／ドレイン領域１０
３にてｎチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１が形成され
ている。このｎチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１とｐ
チャンネルＭＯＳトランジスタＰ１は、図ではそれぞれ
一つだけ示してあるが、実際は、同一構成のｐチャンネ
ルＭＯＳトランジスタおよびｎチャンネルＭＯＳトラン
ジスタが多数形成され、これらを用いて低消費電流型の
測定回路が形成されている。この場合、一部のｐチャン
ネルＭＯＳトランジスタＰ１とｎチャンネルＭＯＳトラ
ンジスタＮ１は相補回路いわゆるＣＭＯＳ回路を形成
し、このＣＭＯＳ回路を用いて測定回路を構成すること
で、その測定回路の一層の低消費電流化をはかってい
る。
上のｐ型ソース／ドレイン拡散層１０４にてｐチャンネ
ルＭＯＳトランジスタＰ１が形成されている。また、ｐ
型ウェル領域１０２上のｎ型ソース／ドレイン領域１０
３にてｎチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１が形成され
ている。このｎチャンネルＭＯＳトランジスタＮ１とｐ
チャンネルＭＯＳトランジスタＰ１は、図ではそれぞれ
一つだけ示してあるが、実際は、同一構成のｐチャンネ
ルＭＯＳトランジスタおよびｎチャンネルＭＯＳトラン
ジスタが多数形成され、これらを用いて低消費電流型の
測定回路が形成されている。この場合、一部のｐチャン
ネルＭＯＳトランジスタＰ１とｎチャンネルＭＯＳトラ
ンジスタＮ１は相補回路いわゆるＣＭＯＳ回路を形成
し、このＣＭＯＳ回路を用いて測定回路を構成すること
で、その測定回路の一層の低消費電流化をはかってい
る。
【００１８】温度センサ部１は、測定回路部２のｐチャ
ンネルＭＯＳトランジスタＰ１と一緒にＭＯＳプロセス
により形成されるｐ型ウェル領域１０２とｎ型ソース／
ドレイン拡散層１０３を用いて構成されている。つま
り、温度センサ部１にはＭＯＳトランジスタの素子構造
が形成されている。このＭＯＳトランジスタの素子構造
には、ｎ型半導体基板１０１をコレクタとし、ｐ型ウェ
ル領域１０２をベースとし、ｎ型ソース／ドレイン拡散
層１０３をエミッタとする、一種の寄生ｎｐｎバイポー
ラ・トランジスタＱ１が形成される。この寄生ｎｐｎバ
イポーラ・トランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧
Ｖｂｅ１は、通常のバイポーラ・トランジスタのそれと
同じく一定の温度特性を有する。この温度特性を利用し
て温度センサ部１が形成されている。上記測定回路部２
は、そのベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ１の変化量を温
度の変化量として検出する。
ンネルＭＯＳトランジスタＰ１と一緒にＭＯＳプロセス
により形成されるｐ型ウェル領域１０２とｎ型ソース／
ドレイン拡散層１０３を用いて構成されている。つま
り、温度センサ部１にはＭＯＳトランジスタの素子構造
が形成されている。このＭＯＳトランジスタの素子構造
には、ｎ型半導体基板１０１をコレクタとし、ｐ型ウェ
ル領域１０２をベースとし、ｎ型ソース／ドレイン拡散
層１０３をエミッタとする、一種の寄生ｎｐｎバイポー
ラ・トランジスタＱ１が形成される。この寄生ｎｐｎバ
イポーラ・トランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧
Ｖｂｅ１は、通常のバイポーラ・トランジスタのそれと
同じく一定の温度特性を有する。この温度特性を利用し
て温度センサ部１が形成されている。上記測定回路部２
は、そのベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ１の変化量を温
度の変化量として検出する。
【００１９】ここで、注目すべきことは、上記温度セン
サ部１がバイポーラ・トランジスタのベース・エミッタ
間電圧の温度特性を利用して形成されることにより、温
度センサとして直線性や再現性等にすぐれた特性を有し
ているとともに、そのセンサ部１がＭＯＳトランジスタ
の素子構造を利用して形成されていることである。つま
り、直線性や再現性等にすぐれた特性を呈する温度セン
サ部１と、このセンサ部１に現れる温度電気変化を検出
する測定回路部２とを、標準ＭＯＳプロセスだけで単一
半導体基板に集積形成させることができるとともに、測
定回路部２をＭＯＳトランジスタで構成することにより
大幅な低消費電流化をはかることができる。これによ
り、標準ＭＯＳプロセスで製造可能な低コストな構成で
もって、直線性や再現性等の測定特性および低消費電力
性にすぐれたモノリシック型のＩＣ化温度センサが実現
される。
サ部１がバイポーラ・トランジスタのベース・エミッタ
間電圧の温度特性を利用して形成されることにより、温
度センサとして直線性や再現性等にすぐれた特性を有し
ているとともに、そのセンサ部１がＭＯＳトランジスタ
の素子構造を利用して形成されていることである。つま
り、直線性や再現性等にすぐれた特性を呈する温度セン
サ部１と、このセンサ部１に現れる温度電気変化を検出
する測定回路部２とを、標準ＭＯＳプロセスだけで単一
半導体基板に集積形成させることができるとともに、測
定回路部２をＭＯＳトランジスタで構成することにより
大幅な低消費電流化をはかることができる。これによ
り、標準ＭＯＳプロセスで製造可能な低コストな構成で
もって、直線性や再現性等の測定特性および低消費電力
性にすぐれたモノリシック型のＩＣ化温度センサが実現
される。
【００２０】図２は本発明によるＩＣ化温度センサの別
の素子構成例を示す。
の素子構成例を示す。
【００２１】図１に示したものとの相違点について説明
すると、同図に示すＩＣ化温度センサは、ｐ型半導体基
板（ｐ−ｓｕｂ）を用いた標準ＭＯＳプロセスで製造さ
れる構成となっている。すなわち、ｎチャンネルＭＯＳ
トランジスタＮ１はｐ型半導体基板１０１上のｎ型ソー
ス／ドレイン拡散層１０３を用いて形成され、ｐチャン
ネルＭＯＳトランジスタＰ１はｎ型ウェル領域１０２上
のｐ型ソース／ドレイン拡散層１０４を用いて形成され
ている。
すると、同図に示すＩＣ化温度センサは、ｐ型半導体基
板（ｐ−ｓｕｂ）を用いた標準ＭＯＳプロセスで製造さ
れる構成となっている。すなわち、ｎチャンネルＭＯＳ
トランジスタＮ１はｐ型半導体基板１０１上のｎ型ソー
ス／ドレイン拡散層１０３を用いて形成され、ｐチャン
ネルＭＯＳトランジスタＰ１はｎ型ウェル領域１０２上
のｐ型ソース／ドレイン拡散層１０４を用いて形成され
ている。
【００２２】測定回路部２は、上記ｎチャンネルＭＯＳ
トランジスタＮ１とｐチャンネルＭＯＳトランジスタＰ
１を用いて構成される。温度センサ部１は、ｐ型半導体
基板１０１をコレクタとし、ｎ型ウェル領域１０２をベ
ースとし、ｎ型ソース／ドレイン拡散層１０４をエミッ
タとする、ｐｎｐ型の寄生バイポーラ・トランジスタＱ
１によって形成される。
トランジスタＮ１とｐチャンネルＭＯＳトランジスタＰ
１を用いて構成される。温度センサ部１は、ｐ型半導体
基板１０１をコレクタとし、ｎ型ウェル領域１０２をベ
ースとし、ｎ型ソース／ドレイン拡散層１０４をエミッ
タとする、ｐｎｐ型の寄生バイポーラ・トランジスタＱ
１によって形成される。
【００２３】なお、温度センサ部１としての寄生バイポ
ーラ・トランジスタＱ１は、測定回路部２の回路構成上
の都合により、半導体基板１０１側をエミッタとし、ソ
ース／ドレイン拡散層１０４をコレクタとする、いわゆ
るインバーテッド・バイポーラ・トランジスタとしての
使い方も可能である。インバーテッド・バイポーラ・ト
ランジスタは、増幅作用を行なわせる上では不利な使い
方であるが、そのベース・エミッタ間の温度特性を利用
する場合には、とくに支障は生じない。
ーラ・トランジスタＱ１は、測定回路部２の回路構成上
の都合により、半導体基板１０１側をエミッタとし、ソ
ース／ドレイン拡散層１０４をコレクタとする、いわゆ
るインバーテッド・バイポーラ・トランジスタとしての
使い方も可能である。インバーテッド・バイポーラ・ト
ランジスタは、増幅作用を行なわせる上では不利な使い
方であるが、そのベース・エミッタ間の温度特性を利用
する場合には、とくに支障は生じない。
【００２４】図３は本発明によるＩＣ化温度センサのさ
らに別の素子構成例を示す。
らに別の素子構成例を示す。
【００２５】同図に示すＩＣ化温度センサは、図２に示
したものと同様、ｐ型半導体基板１０１を使用している
が、温度センサ部１は、ＭＯＳトランジスタのｐ型ソー
ス／ドレイン拡散層１０４をアノードＡとし、このソー
ス／ドレイン拡散層１０４が形成されるｎ型ウェル領域
１０２をカソードＫとする、寄生ｐｎ接合ダイオードＤ
１を利用して形成されている。この寄生ｐｎ接合ダイオ
ードＤ１の順方向電圧Ｖｆ１は、ｐｎｐバイポーラ・ト
ランジスタのベース・エミッタ間電圧と同等の温度特性
を有しており、図１または図２の場合と同様、直線性や
再現性等にすぐれた特性を呈する温度センサ部１を形成
することができる。
したものと同様、ｐ型半導体基板１０１を使用している
が、温度センサ部１は、ＭＯＳトランジスタのｐ型ソー
ス／ドレイン拡散層１０４をアノードＡとし、このソー
ス／ドレイン拡散層１０４が形成されるｎ型ウェル領域
１０２をカソードＫとする、寄生ｐｎ接合ダイオードＤ
１を利用して形成されている。この寄生ｐｎ接合ダイオ
ードＤ１の順方向電圧Ｖｆ１は、ｐｎｐバイポーラ・ト
ランジスタのベース・エミッタ間電圧と同等の温度特性
を有しており、図１または図２の場合と同様、直線性や
再現性等にすぐれた特性を呈する温度センサ部１を形成
することができる。
【００２６】図４は、上述したＩＣ化温度センサの要部
における製造プロセス段階を示す。同図において、
（Ａ）（Ｂ）（ｃ）はそれぞれ同一の工程段階を示す
が、このように、上述したＩＣ化温度センサでは、温度
センサ部１の素子と測定回路部２の素子がそれぞれ標準
のＭＯＳプロセスによって同時に形成することができ
る。
における製造プロセス段階を示す。同図において、
（Ａ）（Ｂ）（ｃ）はそれぞれ同一の工程段階を示す
が、このように、上述したＩＣ化温度センサでは、温度
センサ部１の素子と測定回路部２の素子がそれぞれ標準
のＭＯＳプロセスによって同時に形成することができ
る。
【００２７】図５は、寄生バイポーラ・トランジスタを
利用したＩＣ化温度センサの具体的な回路構成例を示
す。
利用したＩＣ化温度センサの具体的な回路構成例を示
す。
【００２８】同図において、温度センサ部１は、ＭＯＳ
トランジスタの素子構造を用いた一対の寄生ｎｐｎバイ
ポーラ・トランジスタＱ１，Ｑ２により構成されてい
る。この温度センサ部１をなす一対の寄生ｎｐｎバイポ
ーラ・トランジスタＱ１，Ｑ２は、その素子サイズおよ
び／または並列接続数を違えることによって、そのベー
ス・エミッタ間の実効的なｐｎ接合面積が互いに異らせ
られている。つまり、Ｑ２は、Ｑ１に対してｎ倍（ｎ＞
１）のエミッタ面積を持たせられている。
トランジスタの素子構造を用いた一対の寄生ｎｐｎバイ
ポーラ・トランジスタＱ１，Ｑ２により構成されてい
る。この温度センサ部１をなす一対の寄生ｎｐｎバイポ
ーラ・トランジスタＱ１，Ｑ２は、その素子サイズおよ
び／または並列接続数を違えることによって、そのベー
ス・エミッタ間の実効的なｐｎ接合面積が互いに異らせ
られている。つまり、Ｑ２は、Ｑ１に対してｎ倍（ｎ＞
１）のエミッタ面積を持たせられている。
【００２９】測定回路部２は、差動演算増幅回路Ａ１，
Ａ２、定電流回路２１、抵抗Ｒ，Ｒ１〜Ｒ４などに構成
されている。差動演算増幅回路Ａ１，Ａ２および定電流
回路２１はそれぞれｐチャンネルＭＯＳトランジスタと
ｎチャンネルＭＯＳトランジスタを用いて構成されてい
る。また、詳細な図示は省略するが、一部のｐチャンネ
ルＭＯＳトランジスタとｎチャンネルＭＯＳトランジス
タはＣＭＯＳ回路を形成することで、回路電流の一層の
低減化がはかられている。
Ａ２、定電流回路２１、抵抗Ｒ，Ｒ１〜Ｒ４などに構成
されている。差動演算増幅回路Ａ１，Ａ２および定電流
回路２１はそれぞれｐチャンネルＭＯＳトランジスタと
ｎチャンネルＭＯＳトランジスタを用いて構成されてい
る。また、詳細な図示は省略するが、一部のｐチャンネ
ルＭＯＳトランジスタとｎチャンネルＭＯＳトランジス
タはＣＭＯＳ回路を形成することで、回路電流の一層の
低減化がはかられている。
【００３０】センサ部１をなす寄生ｎｐｎバイポーラ・
トランジスタＱ１，Ｑ２は、各コレクタが半導体基板と
同電位の電源電位Ｖｃｃに接続されるとともに、各エミ
ッタが抵抗Ｒ，Ｒを介して共通接続され、この共通接続
点（ノード）が定電流回路２１を介して接地基準電位Ｇ
ＮＤに接続されている。測定回路部２は、Ｑ１，Ｑ２に
一定電流Ｉ１を流しながら、Ｑ１，Ｑ２の各ベース・エ
ミッタ間電圧Ｖｂｅ１，Ｖｂｅ２にそれぞれに現れる温
度電気変化の差を検出し、この検出内容を温度検出電圧
Ｖｏとして出力する。
トランジスタＱ１，Ｑ２は、各コレクタが半導体基板と
同電位の電源電位Ｖｃｃに接続されるとともに、各エミ
ッタが抵抗Ｒ，Ｒを介して共通接続され、この共通接続
点（ノード）が定電流回路２１を介して接地基準電位Ｇ
ＮＤに接続されている。測定回路部２は、Ｑ１，Ｑ２に
一定電流Ｉ１を流しながら、Ｑ１，Ｑ２の各ベース・エ
ミッタ間電圧Ｖｂｅ１，Ｖｂｅ２にそれぞれに現れる温
度電気変化の差を検出し、この検出内容を温度検出電圧
Ｖｏとして出力する。
【００３１】さらに、上記センサ部１は、寄生バイポー
ラ・トランジスタＱ１，Ｑ２の各コレクタが半導体基板
と同電位の電源電位Ｖｃｃに接続されているが、これは
ＭＯＳトランジスタの素子構造に寄生するバイポーラ・
トランジスタのコレクタまたはエミッタ領域が半導体基
板１０１に形成されることを利用するためである。つま
り、図１または図２に示した寄生バイポーラ・トランジ
スタを温度センサ部１として使用するために、コレクタ
またはエミッタを半導体基板と同電位の電源電位Ｖｃｃ
に接続する構成としている。
ラ・トランジスタＱ１，Ｑ２の各コレクタが半導体基板
と同電位の電源電位Ｖｃｃに接続されているが、これは
ＭＯＳトランジスタの素子構造に寄生するバイポーラ・
トランジスタのコレクタまたはエミッタ領域が半導体基
板１０１に形成されることを利用するためである。つま
り、図１または図２に示した寄生バイポーラ・トランジ
スタを温度センサ部１として使用するために、コレクタ
またはエミッタを半導体基板と同電位の電源電位Ｖｃｃ
に接続する構成としている。
【００３２】図６は、寄生ダイオードを利用したＩＣ化
温度センサの具体的な回路構成例を示す。
温度センサの具体的な回路構成例を示す。
【００３３】同図において、温度センサ部１は、ＭＯＳ
トランジスタの素子構造を用いた一対の寄生ｐｎ接合ダ
イオードＤ１，Ｄ２により構成されている。この温度セ
ンサ部１をなす一対の寄生ｐｎ接合ダイオードＤ１，Ｄ
２は、その素子サイズおよび／または並列接続数を違え
ることによって、その実効的なｐｎ接合面積が互いに異
らせられている。つまり、Ｄ２は、Ｄ１に対してｎ倍
（ｎ＞１）のｐｎ接合面積を持たせられている。
トランジスタの素子構造を用いた一対の寄生ｐｎ接合ダ
イオードＤ１，Ｄ２により構成されている。この温度セ
ンサ部１をなす一対の寄生ｐｎ接合ダイオードＤ１，Ｄ
２は、その素子サイズおよび／または並列接続数を違え
ることによって、その実効的なｐｎ接合面積が互いに異
らせられている。つまり、Ｄ２は、Ｄ１に対してｎ倍
（ｎ＞１）のｐｎ接合面積を持たせられている。
【００３４】測定回路部２は、差動演算増幅回路Ａ１
１，Ａ１２，Ａ２，Ａ３、定電流回路２１，２２、抵抗
Ｒ，Ｒ１〜Ｒ４などにより構成されている。差動演算増
幅回路および定電流回路は、上述の場合と同様、それぞ
れｐチャンネルＭＯＳトランジスタとｎチャンネルＭＯ
Ｓトランジスタを用いて構成され、一部はＣＭＯＳ回路
とすることにより回路電流の一層の低減化がはかられて
いる。
１，Ａ１２，Ａ２，Ａ３、定電流回路２１，２２、抵抗
Ｒ，Ｒ１〜Ｒ４などにより構成されている。差動演算増
幅回路および定電流回路は、上述の場合と同様、それぞ
れｐチャンネルＭＯＳトランジスタとｎチャンネルＭＯ
Ｓトランジスタを用いて構成され、一部はＣＭＯＳ回路
とすることにより回路電流の一層の低減化がはかられて
いる。
【００３５】測定回路部２は、センサ部１をなす寄生ｐ
ｎ接合ダイオードＤ１，Ｄ２に一定電流Ｉ１，Ｉ２を通
電しながら、各ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧Ｖｆ
１，Ｖｆ２にそれぞれに現れる温度電気変化の差を検出
し、この検出内容を温度検出電圧Ｖｏとして出力する。
図７は、寄生ダイオードを利用したＩＣ化温度センサ
の別の回路構成例を示す。
ｎ接合ダイオードＤ１，Ｄ２に一定電流Ｉ１，Ｉ２を通
電しながら、各ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧Ｖｆ
１，Ｖｆ２にそれぞれに現れる温度電気変化の差を検出
し、この検出内容を温度検出電圧Ｖｏとして出力する。
図７は、寄生ダイオードを利用したＩＣ化温度センサ
の別の回路構成例を示す。
【００３６】同図に示す回路例では、温度センサ部１を
なす一対の寄生ｐｎ接合ダイオードＤ１，Ｄ２への定電
流Ｉ１，Ｉ２の通電を、一方（Ｄ１）は電源電位Ｖｃｃ
側から、他方（Ｄ２）は接地基準電位ＧＮＤ側からそれ
ぞれ行なわせるようにしてある。これにより、測定回路
部２の構成を、図６の場合よりも簡略化させることがで
きる。
なす一対の寄生ｐｎ接合ダイオードＤ１，Ｄ２への定電
流Ｉ１，Ｉ２の通電を、一方（Ｄ１）は電源電位Ｖｃｃ
側から、他方（Ｄ２）は接地基準電位ＧＮＤ側からそれ
ぞれ行なわせるようにしてある。これにより、測定回路
部２の構成を、図６の場合よりも簡略化させることがで
きる。
【００３７】以上、本発明者によってなされた発明を実
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。た
とえば、寄生ダイオードのアノードまたはカソードを半
導体基板と同電位に共通接続して使用する回路構成とす
る場合は、そのアノードまたはカソードを共通のウェル
領域に形成することが可能である。つまり、一つのウェ
ル領域に複数の寄生ｐｎ接合ダイオードを形成させるこ
とができる。
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。た
とえば、寄生ダイオードのアノードまたはカソードを半
導体基板と同電位に共通接続して使用する回路構成とす
る場合は、そのアノードまたはカソードを共通のウェル
領域に形成することが可能である。つまり、一つのウェ
ル領域に複数の寄生ｐｎ接合ダイオードを形成させるこ
とができる。
【００３８】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である単体
のＩＣ化温度センサに適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではなく、たとえば他の機能
を持つＩＣ内に組み込んで使用される用途にも適用でき
る。
てなされた発明をその背景となった利用分野である単体
のＩＣ化温度センサに適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではなく、たとえば他の機能
を持つＩＣ内に組み込んで使用される用途にも適用でき
る。
【００３９】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
【００４０】すなわち、標準ＭＯＳプロセスで製造可能
な低コストな構成でもって、直線性や再現性等の測定特
性および低消費電力性にすぐれたモノリシック型のＩＣ
化温度センサを実現することができる、という効果が得
られる。
な低コストな構成でもって、直線性や再現性等の測定特
性および低消費電力性にすぐれたモノリシック型のＩＣ
化温度センサを実現することができる、という効果が得
られる。
【図１】本発明の技術が適用されたＩＣ化温度センサの
要部における素子構造の概略構成図
要部における素子構造の概略構成図
【図２】本発明によるＩＣ化温度センサの別の素子構成
例を示す図
例を示す図
【図３】本発明によるＩＣ化温度センサのさらに別の素
子構成例を示す図
子構成例を示す図
【図４】本発明によるＩＣ化温度センサの要部における
製造プロセス段階を示す図
製造プロセス段階を示す図
【図５】寄生バイポーラ・トランジスタを利用したＩＣ
化温度センサの回路構成例を示す図
化温度センサの回路構成例を示す図
【図６】寄生ダイオードを利用したＩＣ化温度センサの
回路構成例を示す図
回路構成例を示す図
【図７】寄生ダイオードを利用したＩＣ化温度センサの
別の回路構成例を示す図
別の回路構成例を示す図
１ 温度センサ部 ２ 測定回路部 １０１ ｎ型（ｎ導電型型）シリコン半導体基板（ｎ−
ｓｕｂ） １０２ ｐ型ウェル領域 １０３ ｎ型ソース／ドレイン拡散層 １０４ ｐ型ソース／ドレイン拡散層 １１２ 表面酸化膜 １１３ ゲート電極 １１４ 配線 Ｖｃｃ 電源電位 Ｐ１ ｐチャンネルＭＯＳトランジスタ Ｎ１ ｎチャンネルＭＯＳトランジスタ Ｑ１，Ｑ２ 寄生バイポーラ・トランジスタ Ｄ１，Ｄ２ 寄生ｐｎ接合ダイオード
ｓｕｂ） １０２ ｐ型ウェル領域 １０３ ｎ型ソース／ドレイン拡散層 １０４ ｐ型ソース／ドレイン拡散層 １１２ 表面酸化膜 １１３ ゲート電極 １１４ 配線 Ｖｃｃ 電源電位 Ｐ１ ｐチャンネルＭＯＳトランジスタ Ｎ１ ｎチャンネルＭＯＳトランジスタ Ｑ１，Ｑ２ 寄生バイポーラ・トランジスタ Ｄ１，Ｄ２ 寄生ｐｎ接合ダイオード
Claims (8)
- 【請求項１】 バイポーラ・トランジスタまたはｐｎ接
合ダイオードを用いた温度センサ部と、このセンサ部に
現れる温度電気変化を検出して出力する測定回路部とが
単一半導体基板に集積形成されたＩＣ化温度センサであ
って、上記測定回路部をＭＯＳトランジスタで構成する
とともに、上記センサ部をＭＯＳトランジスタの素子構
造によって形成される寄生バイポーラ・トランジスタま
たは寄生ｐｎ接合ダイオードで構成したことを特徴とす
るＩＣ化温度センサ。 - 【請求項２】 ＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン
拡散層と、このソース／ドレイン拡散層が形成されるウ
ェル領域と、このウェル領域が形成される半導体基板と
の間に形成される寄生バイポーラ・トランジスタを用い
てセンサ部を形成したことを特徴とする請求項１に記載
のＩＣ化温度センサ。 - 【請求項３】 ＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン
拡散層と、このソース／ドレイン拡散層が形成されるウ
ェル領域との間に形成されるｐｎ接合ダイオードをセン
サ部としたことを特徴とする請求項１または２に記載の
ＩＣ化温度センサ。 - 【請求項４】 測定回路部はｐチャンネルＭＯＳトラン
ジスタとｎチャンネルＭＯＳトランジスタの相補回路を
用いて構成されていることを特徴とする請求項１から３
のいずれかに記載のＩＣ化温度センサ。 - 【請求項５】 センサ部は素子のサイズおよび／または
並列接続数を違えることによって実効的な面積が互いに
異らせられた一対のｐｎ接合部を有し、測定回路部は各
ｐｎ接合部に現れる温度電気変化の差を検出して出力す
ることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の
ＩＣ化温度センサ。 - 【請求項６】 測定回路部は、実効的な接合面積が互い
に異なる一対のｐｎ接合部に互いに同じ大きさの定電流
を通電する定電流回路と、各ｐｎ接合部に現れる順方向
電圧の差を検出して出力する差動演算増幅回路とを有す
ることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の
ＩＣ化温度センサ。 - 【請求項７】 センサ部は、コレクタまたはエミッタの
いずれか一方が半導体基板と同電位に共通接続された一
対の寄生バイポーラ・トランジスタによって形成されて
いることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載
のＩＣ化温度センサ。 - 【請求項８】 センサ部は、アノードまたはカソードの
いずれか一方が半導体基板と同電位に共通接続された一
対の寄生ｐｎ接合ダイオードによって形成されているこ
とを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のＩＣ
化温度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3763896A JPH09229778A (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | Ｉｃ化温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3763896A JPH09229778A (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | Ｉｃ化温度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09229778A true JPH09229778A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12503201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3763896A Pending JPH09229778A (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | Ｉｃ化温度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09229778A (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11201830A (ja) * | 1997-11-17 | 1999-07-30 | Fuji Electric Co Ltd | 温度検出機能内蔵ドライバｉｃ |
| US6149299A (en) * | 1997-12-11 | 2000-11-21 | National Semiconductor Corporation | Direct temperature sensing of a semiconductor device semiconductor device |
| US6831626B2 (en) | 2000-05-25 | 2004-12-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Temperature detecting circuit and liquid crystal driving device using same |
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| US7239002B2 (en) | 2004-01-23 | 2007-07-03 | Nec Electronics Corporation | Integrated circuit device |
| CN100346478C (zh) * | 2003-04-07 | 2007-10-31 | 三洋电机株式会社 | 半导体装置 |
| CN100385666C (zh) * | 2004-03-30 | 2008-04-30 | 恩益禧电子股份有限公司 | 带有内置单片温度传感器的集成电路器件 |
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| US7741692B2 (en) | 2004-03-30 | 2010-06-22 | Nec Electronics Corporation | Integrated circuit device with temperature monitor members |
| US7777288B2 (en) | 2004-02-09 | 2010-08-17 | Nec Electronics Corporation | Integrated circuit device and fabrication method therefor |
| CN101915624A (zh) * | 2010-05-06 | 2010-12-15 | 北京大学 | 一种实时监测晶体管温度的热表征方法及结构 |
| CN102353887A (zh) * | 2011-09-15 | 2012-02-15 | 北京大学 | 微纳米尺度圆形边界界面热阻的测量方法 |
| JP2016502110A (ja) * | 2012-12-26 | 2016-01-21 | アレグロ・マイクロシステムズ・エルエルシー | 温度データまたは他の信号を処理するためのシステムおよび方法 |
| JP2016143279A (ja) * | 2015-02-03 | 2016-08-08 | エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 | 過熱検出回路及び電源装置 |
| US20190078941A1 (en) * | 2017-09-14 | 2019-03-14 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | Operational temperature determination in bipolar transistors by resistance thermometry |
| US10501003B2 (en) | 2015-07-17 | 2019-12-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, lighting device, and vehicle |
| US10637460B2 (en) | 2016-06-14 | 2020-04-28 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | Circuits and operating methods thereof for monitoring and protecting a device |
| US10790787B2 (en) | 2017-07-24 | 2020-09-29 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | FET operational temperature determination by gate structure resistance thermometry |
| US10855230B2 (en) | 2017-07-24 | 2020-12-01 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | FET operational temperature determination by field plate resistance thermometry |
| US11038473B2 (en) | 2016-10-14 | 2021-06-15 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | Phase shifters for gallium nitride amplifiers and related methods |
-
1996
- 1996-02-26 JP JP3763896A patent/JPH09229778A/ja active Pending
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