半导体器件制造技术

一种半导体器件，它在一个半导体衬底上包括一个由收集区、第一基区和第一发射区组成的输出晶体管和一个由收集区、第二基区和第二发射区组成的测温晶体管。输出晶体管位于半导体衬底收集区的中央。在输出晶体管的中央形成有一个未被占用区，测温晶体管就制作在这一未被占用区内。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种半导体器件，它具有预防热击穿的功能，此热击穿是由半导体输出元件的温升引起的。更确切地说是涉及到一种具有大电流的输出元件的高功能半导体器件。通常，作为一种带有保护功能、使形成于半导体衬底上的半导体输出元件免遭击穿的半导体器件，已知和一种方法是在半导体输出元件附近于衬底之外提供一个热敏电阻组成的温度传感器，由它来探测半导体输出元件的温度，以便当测得的温度升高到现定温度时将电流节断。然而在上述半导体器件中，由于温度传感器位于半导体衬底之外，在半导体输出元件的温度传感器测得的温度之间就引起时间滞后和温度偏离。因此，当输出元件已达到可能引起热击穿的危险温度时，传感器还检测不到这一危险温度，从而使半导体输出元件遭受击穿。图8(a)和(b)所示，日本专利申请公开公报第3－276636号提出了一种半导体器件，其中，输出晶体管61位于半导体衬底60的一边而输出晶体管61的测温电阻62位于衬底的另一边。参考号63是输出晶体管61的收集区，64是基区，65是发射区，而66是测量电阻62的电极。另外，日本专利申请公开公报第1－290249号提出了一种半导体集成电路器件，其测温元件位于半导体衬底上的主发热部分。在上述二种器件中，由于测温元件位于衬底上，输出元件的温度与测温元件测得的温度之间的时间滞后基本上已被克服。然而，为下面所述，在上述二种半导体器件中，尽管半导体输出元件被击穿这一问题仍未解决。在前一种器件中，由于输出晶体管在半导体衬低的一边而测温电阻在另一边，输出晶体管的温度和测温电阻测得的温度之间不可避免地要出现差异。虽然存在这一温度差异利用预先得出它们之间的相互关系的方法是可以检测到输出元件是否达到了危险温度的。但是，由于半导体衬底上输出元件所在的那部分远离测温元件，在输出元件的实际温度和测温元件测得的温度之间就到引起差异。只要存在这一差异。这一温度差异的离散就不可避免。因此，前一种半导体器件存在以下问题，即使半导体输出元件达到了危险温度，测温元件仍探测不到。在后一种半导体集成电路器件中，半导体衬底上的主发热部分并不总是器件中温升最高的部分。当主发热部分位于衬底中心部分时，主发热部分是温升最高的部分；但当主发热部分位于半导体衬底边上时，如日本专利申请公开公极1-290249号所述，热量容易从衬底上主发热部分辐射但是难于从其中心部分射。因此，若输出元件位于衬底的中心部分或其附近，虽然输出元件达到了危险温度，测温元件也探测不到。本专利技术的目的是提供一种半导体器件，其温度探测元件能够迅速而准确地探测半导体输出元件是否达到了危险温度。本专利技术的第一种半导体器件包含一个半导体衬底;一个形成在上述半导体衬底上的半导体输出元件其中央部分有一未被占用的区域;以及一个位于上述被占用区域的温度探测元件，用于探测上述半导体输出元件的温度。在上述结构中，测温元件被半导体输出元件所环绕，以使其检测到的是输出元件各部分温度的平均值。因而输出元件的温度与测温元件测得的温度之间的差异特别小，致使温度差异的离散很小。因此，测温元件能够准确地探测出半导体输出元件是否达到了危险温度。本专利技术的第二种半导体器件包含一个半导体衬底;一个形成上述半导体衬底上的半导体输出元件;以及一个位于上述半导体衬底中央部分的测温元件，用于探测上述输出元件的温度。这样，测温元件就能够探测半导体衬底中央部分由于热积累而不断上升的温度，从而可准确地探测输出元件是否达到了危险温度。在第一种和第二种半导体器件中的测温元件最好都是测温晶体管。为通常所知，晶体管基区和发射区之间的PN结上的正向电压VBE随PN结的温度而线性变化，而且在给定条件下VBE对结温的比率是2mv/℃。例出，当正向电压VBE为200mV时，晶体管的PN结温为100℃;正向电压VBE为300mV时，则结温为150℃。因而晶体管可以可靠地用作测温元件。最好是用一对复合连接的晶体管来作测温晶体管。由于复合晶体管有两个PN结，故复合晶体管正向电压VBE对结温的比率为4mV/℃。这样，复合晶体管正向电压相对于温度的变化就二倍于单个晶体管，从而提高输出元件温度检测的精度。在第一种或第二种半导体器件中，测温元件也可以是一种测温二极管。为通常所知，二极管PN结的正向电压VF随PN结的温度变化而线性变化，而且在给定条件下正向电压VF对PN结温度的比率为2mV/℃。例如，当二极管PN结的正向电压VF为300mV时，结温为150℃;而当VF为400mV时，结温为200℃。因而该二极管能够可靠地用作测温元件。在第一种或第二种半导体器件中，测温元件可以是一种测温电阻器。为通常所知，电阻器的电阻随其温度而线性变化。因而电阻器能够可靠地用作测温元件。在第一种或第二种半导体器件中，测温元件同半导体输出元件最好在同一工序中制作。这样，输出半导体元件和测温元件相互的性能起伏就可以小一些，从而使输出元件温度和测温元件测得的温度之间的差异的离散大为减小。当输出半导体元件为输出晶体管时，第一种或第二种半导体器件的性能明显地提高。因为输出晶体管由于运行中的温升而行将损坏时的温度被精确地探测。当半导体输出元件为输出晶体管时，上述测温元件最好是一个测温晶体管，上述输出晶体管的收集极和上述测温晶体管的收集极最好位于同一区域，上述输出晶体管的基极和上述测温晶体管的基极最好分别位于不同的区域，而上述输出晶体管的发射极和上述测温晶体管的发射极最好也位于不同的区域。这样可容易、准确地制作输出晶体管和测温晶体管。附图说明图1(a)和(b)示出了本专利技术第一实施例的一种半导体器件，其中图1(a)是平面图，图1(b)是沿图1(a)Ⅰ-Ⅰ的剖面图。图2(a)和(b)示出了本专利技术第二实施例的一种半导体器件，其中图2(a)是平面图，图2(b)是沿图2(a)Ⅱ-Ⅱ的剖面图。图3(a)和(b)示出了本专利技术第三实施例的一种半导体器件，其中图3(a)是平面图，图3(b)是沿图3(a)Ⅲ-Ⅲ的剖面图。图4(a)和(b)示出了本专利技术第四实施例的一种半导体器件，其中图4(a)是平面图，图4(b)是沿图4(a)Ⅳ-Ⅳ的剖面图。图5是一个示意图，示出了测得的第一实施例半导体器件温度的离散，并与测得的常规半导体器件温度的离散进行了比较。图6是一个示意图，示出了测得的第二和第三实施例半导体器件温度的离散，并与测得的常规半导体器件温度的离散进行了比较。图7示意地示出了测得的第四实施例半导体器件温度的离散并与测得的常规半导体器件温度的离散进行了比较。图8(a)和(b)示出了常规半导体器件，其中图8(a)是平面图，图8(b)是沿图8(a)Ⅷ-Ⅷ的剖面图。以下描述本专利技术第一实施例的半导体器件。图1(a)和(b)示出了第一实施例的半导体器件1，其中图1(a)是平面图，图1(b)时沿图1(a)Ⅰ-Ⅰ的剖面图。为了简洁，图1(a)中省略了各个电极。如图1(a)和(b)所示，半导体器件1包括一个收集区10(即N型硅衬底)、一个形成在收集区10的中央部分的环形第一基区11、一个形成在第一基区11上的C字型第一发射极、一个形成在收集区10上第一基区11和第一发射区12之中未被占用区内的立方形第二基区13、以及一个形成在第二基区13上的矩形体第二发射区14。在收集区10的下表面制作一个收集极电极1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，它包含： 一个半导体衬底； 一个形成在上述半导体衬底上并在其中央部分有一个未被占用的半导体输出元件；以及 一个位于上述未被占用区、用来探测上述半导体输出元件温度的测温元件。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，它包含一个半导体衬底；一个形成在上述半导体衬底上并在其中央部分有一个未被占用的半导体输出元件；以及一个位于上述未被占用区、用来探测上述半导体输出元件温度的测温元件。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述的半导体输出元件位于上述半导体衬底的中央部分。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述的测温元件是一种测温晶体管。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中所述的测温晶体管是一对彼此复合连接的晶体管。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述的测温元件是一种测温二极管。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述的测温元件是一种测温晶体管。7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述的测温元件同上述半导体输出元件在同一工序中形成。8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述半导体输出元件是一种输出晶体管。9.根据权利要求8所述的半导体器件，其中所述的测温元件是一种测温晶体管，上述输出晶体管的收集极和上述测温晶体管的收集极形成于同一区域，上述输出晶体管的基极和上述测温晶体管的基极分别形成在不同的区域，而上述输出晶体管的发射极和上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：名仓英明，横沢真睹，椿和彦，吉村昌佑，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]