专利名称：半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用双极晶体管的半导体装置。
背景技术：
近几年来，功率器件的应用领域的扩大令人注目，其应用不限于 工业用途，而正迅速进入民用、交通、信息等诸多领域。在应用装置 的高频、高效率化的过程中，要求功率器件大电流化，同时还需要配 置各种保护电路、驱动电路等外围电路，通过将它们集成在同一才莫块 内，高功能、高可靠性的产品开发正方兴未艾。
作为上述保护电路之一的过热保护电路，是指具有防止半导体集 成电路内的温度异常增高，并使内部的部品过热而破损或劣化的功能 的电路。过热保护电路由具有作为在达到某一温度时输出其信号的、 作为温度传感器的部分和具有随之接收该信号并使电路的功能关闭的 作用的部分构成。
作为该温度传感器的 一部分可使用各种元件，在使用双极晶体管
的例中有以下文献所公开的装置
专利文献1:特开2004 - 294322号公净艮 专利文献2:特开平10- 122976号公报
发明内容
但在专利文献1和专利文献2中，因为釆用常用的双极晶体管， 所以没有从缩小面积，降低成本的观点考虑。例如，如图6所示，在 发射区104与基极高浓度杂质区103之间和基极高浓度杂质区103与 集电极高浓度杂质区105之间分别配置了场氧化膜109，妨碍面积缩小。
本发明的目的在于着眼于上述面积缩小化这一未曾研讨的课题， 通过比传统结构进一步缩小元件的尺寸，减小半导体集成电路的面积， 使成本降低。同时，其目的还在于因为发射区的尺寸对双极型器件 的特性有贡献，所以自调整地形成发射区，抑制发射区的偏差，使器 件的特性偏差降低。
为了解决上述课题，本发明使用的是利用发射极-基极之间产生的 正向电压的温度特性的双极晶体管。以下是更详细的说明。
(1) 一种半导体装置，其特征在于对于具有设于第一导电型的 半导体衬底表面上的第一集电区和在上述集电区中具有第二导电型的 基区，且在上述基区中具有第一导电型的发射区的双极晶体管，将上 述集电区内的集电极用高浓度第一导电型区和上述基区内的基极用高 浓度第二导电型区直接接触，使上述集电区和上述基区为同一电位。
(2) 如(l)所述的半导体装置，其特征在于上述集电极用高浓度 第一导电型区和上述基极用高浓度第二导电型区，在同一接点中用同 一金属电极连接而成为同电位。
(3) 与(2)形状不同的半导体装置，其特征在于上述集电极用高 浓度第 一导电型区和上述基极用高浓度第二导电型区具有不同的接触 区，用同一金属电极连接而成为同电位。
(4) 如(l)、 (2)或(3)所述的半导体装置，其特征在于上述发射区 由上述半导体衬底表面上配置的多晶硅自调整地形成。
(5) 如(4)所述的半导体装置，其特征在于上述多晶硅是第二导 电型。
(6) 如(4)或(5)所述的半导体装置，其特征在于上述多晶硅与基 区和集电区同电^f立。
(7) 如(4)或(5)所述的半导体装置，其特征在于上述多晶硅与发 射区同电位。
(8) 如(l)、 (2)或(3)所述的半导体装置，其特征在于上述发射区由元件分离绝缘膜自调整地形成。 发明效果
在利用发射极-基极之间产生的正向电压的温度特性的双极晶体 管中，使基区用高浓度杂质区与集电区用高浓度杂质区接触而成为同 电位，通过取消基极-集电极之间的元件分离区，能够缩小元件尺寸， 并使成本降低。
图1是本发明实施例1的双极晶体管的剖面图。
图2是表示本发明实施例1的双极晶体管要部的平面图。 图3(a)至图3(e)是表示本发明实施例1的半导体装置的要部工序 的、沿图2的A-A'线的剖面图。
图4是本发明实施例2的双极晶体管的剖面图。 图5是本发明实施例3的双极晶体管的剖面图。 图6是一例传统的双极晶体管的剖面图。
具体实施例方式
本发明的半导体装置是利用发射极和基极间产生的正向电压的温 度特性的双极晶体管，主要能够用于温度传感器等， 一直以来提出了 许多按照这种方法使用的双极晶体管，但都没有从缩小面积的观点考 虑。因此，本发明揭示利用发射极-基极之间产生的正向电压的温度特 性的双极晶体管中的面积缩小方法。下面说明该面积缩小方法。
首先，在该双极晶体管中仅需要正向电压，所以不需要基极-集电 之间的反向偏置，可设为同一电位。这样，不用考虑通常的双极晶体 管中所需的基极-集电之间的耐压，可取消用于确保基极-集电极之间 耐压的基极用高浓度区与集电极用高浓度电极区之间的元件分离。因
此，可缩小元件的面积。本发明还同时考虑了通过自调整地形成发射 区而抑制发射区的偏差，使器件特性的误差降低的制造方法。下面以PNP双极晶体管作为实施例，用
本发明的详细内容。 实施例1
图1所示的是本发明实施例1的双极晶体管的剖面图，在图2的 平面图中沿A-A'线剖切。现就该双极晶体管进行说明。半导体衬底101 是P型衬底，作为集电区。其中设有作为基区的N型杂质区102,在 作为基区的N型杂质区102中，为了与集电区连接，有基极用的高浓 度N型杂质区103。另外，在N型杂质区102有作为发射区的高浓度 P型杂质区104,与发射极金属电极107连接。除了 N型杂质区102 外，为了与高浓度N型杂质区103邻接，有集电极用高浓度P型杂质 区105，基极和集电设为同电位而使用，所以将基极用高浓度N型杂 质区103和集电极用高浓度P型杂质区105连接在基极、集电极用金 属电极108上。为了自调整地形成发射区104,在该区域与基极用高 浓度N型杂质区103之间用多晶硅106分离。
图2是实施例1的双极晶体管的平面图。用多晶硅106围住的部 分是作为发射区的高浓度P型杂质区104，设有基极用高浓度N型杂 质区103以围住多晶硅，设有集电极用高浓度P型杂质区105以围住 基极用高浓度N型杂质区103,杂质区105的外侧是场绝缘膜109。
下面，用图3说明图1、 2的双极晶体管的制造方法的一实施例。 图3(a)是在成为集电区的P型衬底101中制造作为基区的N型杂质区 102的图。P型衬底101通常约1x1014- lxl015cm-3， N型杂质区102 采用离子注入法来掺杂N型杂质，例如约1x1012 ~ lxl013cm-2的石粦， 通过使其热扩散，以约1x1016 ~5xl016cm-3的浓度制作。然后，采用 LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)法，形成膜厚约500 ~ IOOO歸的场 绝纟彖膜109，作为元件分离区。
如图3 (b)所示，为了自调整地形成发射区104而在栅极绝缘膜 110上淀积多晶硅106,并通过刻蚀而形成了图案化。这里，多晶硅 106设为N型导电型，并可提高阈值以使多晶硅下部的寄生MOS晶体 管不动作。为了形成N型导电型，通过离子注入，掺入N型杂质，例如约5xl0"cm々的砷，然后，将半导体衬底101在约850。C下进行热处 理，使多晶硅106中的杂质扩散。然后，为了使薄膜电阻降低，淀积 约100nm的高融点金属硅化物111，用光刻胶进行图案化，再通过刻 蚀而形成。再有，这里将多晶硅106设为N型导电型时采用了离子注 入法，但也可进行磷或砷等的预淀积。另外，为了提高阈值，也可以 在多晶硅下部进行掺杂。
如图3(c)所示，用光刻胶113进行图案化，然后用离子注入法掺 杂高浓度P型杂质，制作了发射区和集电极用高浓度杂质区。这里， 高浓度P型杂质掺杂，例如掺杂约5xl0"cm-2的BF2,形成约 5 x 1019cm-3 ~ 1 x 1021cm-3的高浓度P型杂质区。
如图3(d)所示，用光刻胶113进行图案化，然后采用离子注入法， 掺杂高浓度N型杂质，制作成基极用高浓度杂质区。这里，掺杂高浓 度N型杂质，例如约5xlO"cm^的砷，形成约5xl019cnT3~lxl021cm-3 的高浓度N型杂质区。
接着，淀积层间绝缘膜(未图示)，将光刻月交图案化并进行刻蚀， 同时得到基极用高浓度N型杂质区103和集电极用高浓度P型杂质区 105的接触区。然后，如图3(e)所示，制作发射极金属电极、基极与集 电极金属电极及多晶硅金属电极108。这里，多晶硅金属电极设置成 与基极/集电极同电位，但也可以与发射极同电位。
实施例2
图4所示的是本发明实施例2的双极晶体管。发射区104用元件 分离绝缘膜进行自调整而形成，在多晶硅的形状偏差大的情况下，最 好如实施例2那样用元件分离绝缘膜来形成。
实施例3
图5所示的是本发明实施例3的双极晶体管，发射区104用多晶 硅106进行自调整而形成，分别形成基极用高浓度N型杂质区103和 集电极用高浓度P型杂质区105的接触区。这里，多晶硅金属电极设 成与基极/集电极同电位。再有，在本实施例中说明了 PNP双极晶体管，但对于使用N型衬
底的NPN双极晶体管也可为同样的结构。
权利要求
1. 一种半导体装置，其特征在于对于具有设于第一导电型的半导体衬底表面的第一集电区和在所述集电区中具有第二导电型的基区，且在所述基区中具有第一导电型的发射区的双极晶体管，所述集电区内的集电极用高浓度第一导电型区和所述基区内的基极用高浓度第二导电型区直接接触，使所述集电区与所述基区同电位。
2. 如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于所述集电极用高浓度第 一导电型区和所述基极用高浓度第二导电 型区，在同一接触区用同一金属电极连接而成为同电位。
3. 如权利要求l所述的半导体装置，其特征在于所述集电极用高浓度第 一导电型区和所述基极用高浓度第二导电 型区具有不同接触区，用同一金属电极连接而成为同电位。
4. 如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于 所述发射区通过元件分离绝缘膜而自调整地形成。
5. 如权利要求l所述的半导体装置，其特征在于 所述发射区通过在所述半导体衬底表面上配置的多晶硅而自调整地形成。
6. 如权利要求5所述的半导体装置，其特征在于 所述多晶硅是第二导电型。
7. 如权利要求5所述的半导体装置，其特征在于 所述多晶硅与基区和集电区为同电位。
8. 如权利要求5所述的半导体装置，其特征在于 所述多晶硅与发射区为同电位。
全文摘要
本发明“半导体装置”在利用发射极-基极间产生的正向电压的温度特性的双极晶体管中，为了缩小元件面积，使第二导电型的基极用高浓度杂质区与第一导电型的集电极用高浓度杂质区直接接触而不形成不需要的分离区。而且，发射区通过元件分离绝缘膜或半导体衬底表面上配置的多晶硅自调整地形成。
文档编号H01L29/73GK101425537SQ20081021340
公开日2009年5月6日 申请日期2008年8月29日 优先权日2007年8月30日
发明者吉野英生, 长谷川尚 申请人:精工电子有限公司