DE112019002249T5 - Elektrostatisches schutzelement und elektronische vorrichtung - Google Patents

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electrostatic
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Hiroshi Isobe
Takaaki Tatsumi
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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Sony Corp
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Abstract

Die vorliegende Technik bezieht sich auf ein elektrostatisches Schutzelement, das ermöglicht, dass eine Schutzfunktion in Bezug auf statische Elektrizität verbessert wird, und auf eine elektronische Vorrichtung.Ein elektrostatisches Schutzelement umfasst: ein erstes Verunreinigungsgebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps, das auf der vorbestimmten Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats ausgebildet ist; ein zweites Verunreinigungsgebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps, das auf der vorbestimmten Oberflächenseite des Halbleitersubstrats so ausgebildet ist, dass es einen Zwischenraum in einer horizontalen Richtung in Bezug auf das erste Verunreinigungsgebiet ausbildet; einen Kollektorkontakt, der auf der vorbestimmten Oberflächenseite in dem ersten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das erste Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist; einen Basiskontakt, der auf der vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps ist; und einen Emitterkontakt, der auf der vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet an einer Position, die näher zu dem Kollektorkontakt als der Basiskontakt liegt, ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist. Die vorliegende Technik kann für beispielsweise eine elektronische Vorrichtung verwendet werden.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Technik bezieht sich auf ein elektrostatisches Schutzelement und eine elektronische Vorrichtung und insbesondere auf ein elektrostatisches Schutzelement vom BJT-(Bipolar-Junction-Transistor-) Typ und eine mit einem elektrostatischen Schutzelement vom BJT-Typ versehene elektronische Vorrichtung.
  • [Hintergrundtechnik]
  • Herkömmlicherweise ist ein elektrostatisches Schutzelement vom BJT-Typ als ein Typ eines Schutzelements für statische Elektrizität (elektrostatische Entladung) bekannt (siehe beispielsweise PTL 1 und 2).
  • [Zitatliste]
  • [Patentliteratur]
    • [PTL 1] JP 2007-242923A
    • [PTL 2] JP 2013-172085A
  • [Zusammenfassung]
  • [Technisches Problem]
  • Ein in PTL 1 beschriebenes elektrostatisches Schutzelement hat eine Struktur, in der Verunreinigungsgebiete, die einen Emitter, eine Basis und einen Kollektor bilden, in einer longitudinalen Richtung (einer Tiefenrichtung) aufgereiht sind und eine Snapback-Spannung (engl.: snapback voltage) basierend auf einer Konzentration und einer Dicke der Verunreinigungsgebiete eingestellt ist. In dem in PTL 1 beschriebenen elektrostatischen Schutzelement kann jedoch, da eine Dicke eines Verunreinigungsgebiets unter dem Gesichtspunkt einer Verkleinerung begrenzt ist und die Snapback-Spannung nicht so hoch eingestellt werden kann, das elektrostatische Schutzelement nicht für eine Schaltung mit hoher Stehspannung verwendet werden.
  • Ein in PTL 2 beschriebenes elektrostatisches Schutzelement weist eine laterale Struktur auf, in der Verunreinigungsgebiete, die einen Emitter, eine Basis und einen Kollektor bilden, in einer lateralen Richtung aufgereiht sind und eine Snapback-Spannung basierend auf einem Trennabstand in einer horizontalen Richtung zwischen dem Verunreinigungsgebiet, das den Kollektor bildet, und dem Verunreinigungsgebiet, das die Basis bildet, eingestellt ist. In dem in PTL 2 beschriebenen elektrostatischen Schutzelement ist es jedoch, da eine Konzentration einer P-Wanne in einer Schicht unter dem oben beschriebenen Verunreinigungsgebiet hoch ist, schwierig, die Snapback-Spannung gemäß dem oben beschriebenen Trennabstand zu steuern. Außerdem besteht in dem in PTL 2 beschriebenen elektrostatischen Schutzelement, da der Kollektor und die Basis einander benachbart sind, eine Gefahr, dass der Kollektor und die Basis kurzgeschlossen werden können und ein bipolarer Betrieb nicht durchgeführt werden kann.
  • Die vorliegende Technik wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Sachverhalte konzipiert, und deren Aufgabe besteht darin, eine Schutzfunktion in Bezug auf statische Elektrizität zu verbessern.
  • Ein elektrostatisches Schutzelement gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Technik umfasst: ein erstes Verunreinigungsgebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps, das auf einer vorbestimmten Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats ausgebildet ist; ein zweites Verunreinigungsgebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps, das auf der vorbestimmten Oberflächenseite des Halbleitersubstrats so ausgebildet ist, dass es einen Zwischenraum in horizontaler Richtung in Bezug auf das erste Verunreinigungsgebiet ausbildet; einen Kollektorkontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem ersten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das erste Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist; einen Basiskontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps ist; und einen Emitterkontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet an einer Position, die zum Kollektorkontakt näher als der Basiskontakt liegt, ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist.
  • Eine elektronische Vorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Technik umfasst eine Halbleitereinrichtung, die mit einem elektrostatischen Schutzelement versehen ist, wobei das elektrostatische Schutzelement umfasst: ein erstes Verunreinigungsgebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps, das auf einer vorbestimmten Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats ausgebildet ist; ein zweites Verunreinigungsgebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps, das auf der vorbestimmten Oberflächenseite des Halbleitersubstrats so ausgebildet ist, dass es einen Zwischenraum in horizontaler Richtung in Bezug auf das erste Verunreinigungsgebiet ausbildet; einen Kollektorkontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem ersten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das erste Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist; einen Basiskontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps ist; und einen Emitterkontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet an einer Position, die näher zum Kollektorkontakt als der Basiskontakt liegt, ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist.
  • In dem ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt der vorliegenden Technik fließt ein Leckstrom zwischen dem Kollektorkontakt und dem Basiskontakt, steigt oder fällt ein Potential des zweiten Verunreinigungsgebiets und fließt ein Kollektorstrom zwischen dem Kollektorkontakt und dem Emitterkontakt.
  • [Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
  • Gemäß dem ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt der vorliegenden Technik verbessert sich eine Schutzfunktion in Bezug auf statische Elektrizität.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines elektrostatischen Schutzelements schematisch darstellt.
    • [2] 2 ist ein Diagramm, um einen Betrieb des in 1 dargestellten elektrostatischen Schutzelements zu erläutern.
    • [3] 3 ist eine Schnittansicht, die eine erste Ausführungsform eines elektrostatischen Schutzelements, für das die vorliegende Technik verwendet wurde, schematisch darstellt.
    • [4] 4 ist ein Diagramm, um einen Betrieb des in 3 dargestellten elektrostatischen Schutzelements zu erläutern.
    • [5] 5 ist eine Schnittansicht, die eine zweite Ausführungsform eines elektrostatischen Schutzelements, für das die vorliegende Technik verwendet wurde, schematisch darstellt.
    • [6] 6 ist ein Diagramm, um einen Betrieb des in 5 dargestellten elektrostatischen Schutzelements zu erläutern.
    • [7] 7 ist ein Diagramm, das eine Wärmeerzeugungsverteilung und eine Stromdichteverteilung darstellt, wenn eine Oberflächendichte des in 3 dargestellten elektrostatischen Schutzelements hoch ist.
    • [8] 8 ist eine Schnittansicht und eine Draufsicht, die eine dritte Ausführungsform eines elektrostatischen Schutzelements, für das die vorliegende Technik verwendet wurde, schematisch darstellen.
    • [9] 9 ist ein Diagramm, das eine Wärmeerzeugungsverteilung und eine Stromdichteverteilung des in 8 dargestellten elektrostatischen Schutzelements darstellt.
    • [10] 10 ist ein Diagramm, das eine Wärmeerzeugungsverteilung und eine Stromdichteverteilung darstellt, wenn die Oberflächendichte des in 3 dargestellten elektrostatischen Schutzelements gering ist.
    • [11] 11 ist eine Schnittansicht und eine Draufsicht, die eine vierte Ausführungsform eines elektrostatischen Schutzelements, für das die vorliegende Technik verwendet wurde, schematisch darstellen.
    • [12] 12 ist ein Diagramm, das eine Wärmeerzeugungsverteilung und eine Stromdichteverteilung des in 10 dargestellten elektrostatischen Schutzelements darstellt.
    • [13] 13 ist eine Schnittansicht und eine Draufsicht, die eine fünfte Ausführungsform eines elektrostatischen Schutzelements, für das die vorliegende Technik verwendet wurde, schematisch darstellen.
    • [14] 14 ist eine Schnittansicht und eine Draufsicht, die eine sechste Ausführungsform eines elektrostatischen Schutzelements, für das die vorliegende Technik verwendet wurde, schematisch darstellen.
    • [15] 15 ist eine Schnittansicht und eine Draufsicht, die eine siebte Ausführungsform eines elektrostatischen Schutzelements, für das die vorliegende Technik verwendet wurde, schematisch darstellen.
    • [16] 16 ist eine Schnittansicht und eine Draufsicht, die eine achte Ausführungsform eines elektrostatischen Schutzelements, für das die vorliegende Technik verwendet wurde, schematisch darstellen.
    • [17] 17 ist eine Schnittansicht und eine Draufsicht, die eine neunte Ausführungsform eines elektrostatischen Schutzelements, für das die vorliegende Technik verwendet wurde, schematisch darstellen.
    • [18] 18 ist eine Schnittansicht und eine Draufsicht, die eine zehnte Ausführungsform eines elektrostatischen Schutzelements, für das die vorliegende Technik verwendet wurde, schematisch darstellen.
    • [19] 19 ist eine Schnittansicht, die eine elfte Ausführungsform eines elektrostatischen Schutzelements, für das die vorliegende Technik verwendet wurde, schematisch darstellt.
    • [20] 20 ist ein Diagramm, das eine Wärmeerzeugungsverteilung des in 19 dargestellten elektrostatischen Schutzelements darstellt.
    • [21] 21 ist ein Diagramm, das eine Stromdichteverteilung und eine Verteilung einer elektrischen Feldintensität des in 19 dargestellten elektrostatischen Schutzelements darstellt.
    • [22] 22 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Bildaufnahmeeinrichtung darstellt.
  • [Beschreibung von Ausführungsformen]
  • Im Folgenden werden Modi (worauf im Folgenden als Ausführungsformen verweisen wird) zum Implementieren der vorliegenden Technik beschrieben. Die Beschreibungen werden in der folgenden Reihenfolge gegeben.
    1. 1. Beispiel eines elektrostatischen Schutzelements vom BJT-Typ
    2. 2. Erste Ausführungsform (Beispiel vom NPN-Typ)
    3. 3. Zweite Ausführungsform (Beispiel vom PNP-Typ)
    4. 4. Dritte Ausführungsform (erstes Beispiel einer Gegenmaßnahme gegen Wärmeerzeugung vom NPN-Typ)
    5. 5. Vierte Ausführungsform (zweites Beispiel einer Gegenmaßnahme gegen Wärmeerzeugung vom NPN-Typ)
    6. 6. Fünfte Ausführungsform (drittes Beispiel einer Gegenmaßnahme gegen Wärmeerzeugung vom NPN-Typ)
    7. 7. Sechste Ausführungsform (erstes Beispiel einer Gegenmaßnahme gegen Wärmeerzeugung vom PNP-Typ)
    8. 8. Siebte Ausführungsform (zweites Beispiel einer Gegenmaßnahme gegen Wärmeerzeugung vom PNP-Typ)
    9. 9. Achte Ausführungsform (drittes Beispiel einer Gegenmaßnahme gegen Wärmerzeugung vom PNP-Typ)
    10. 10. Neunte Ausführungsform (erstes Beispiel eines Mehrfinger-Typs)
    11. 11. Zehnte Ausführungsform (zweites Beispiel eines Mehrfinger-Typs)
    12. 12. Elfte Ausführungsform (viertes Beispiel einer Gegenmaßnahme gegen Wärmeerzeugung vom NPN-Typ)
    13. 13. Modifikationen
    14. 14. Sonstiges
  • «1. Beispiel eines elektrostatischen Schutzelements vom BJT-Typ»
  • Zunächst wird ein Beispiel eines elektrostatischen Schutzelements vom BJT-Typ unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
  • <Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 1>
  • 1 ist eine Schnittansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 1 vom BJT-Typ schematisch darstellt.
  • Im Folgenden wird auf eine Oberfläche auf einer oberen Seite eines Halbleitersubstrats 11 im Diagramm als vordere Oberfläche verwiesen und wird auf eine Oberfläche auf einer unteren Seite als rückseitige Oberfläche verwiesen. Die gleiche Beschreibung findet auf nachfolgende Zeichnungen Anwendung.
  • Außerdem geben Symbole „P“ und „N“ in den Diagrammen ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ (ein Halbleitergebiet vom P-Typ) bzw. ein Verunreinigungsgebiet vom N-Typ (ein Halbleitergebiet vom N-Typ) an. Darüber hinaus geben „+“ oder „-“ am Ende der Symbole „P+“, „P-“ und „N+“, „N-“ eine Verunreinigungskonzentration des Verunreinigungsgebiets vom P-Typ und des Verunreinigungsgebiets vom N-Typ an. „+“ gibt an, dass die Verunreinigungskonzentration hoch ist, und „-“ gibt an, dass die Verunreinigungskonzentration niedrig ist. Ein Fall, in dem weder „+“ noch „-“ hinzugefügt ist, bezeichnet eine dazwischenliegende Verunreinigungskonzentration. Die gleiche Beschreibung findet auf nachfolgende Zeichnungen Anwendung.
  • Das elektrostatische Schutzelement 1 bildet eine Halbleitereinrichtung zusammen mit anderen (nicht veranschaulichten) Schaltungen, die auf dem Halbleitersubstrat 11 vom N-Typ ausgebildet sind, und schützt einen Teil der anderen Schaltungen vor statischer Elektrizität.
  • Das elektrostatische Schutzelement 1 wird von einer unteren P-Wanne (Untere PWL) 12, einer N-Wanne (NWL) 13, einem Kollektorkontakt 14, einer P-Wanne (PWL) 15, einem Basiskontakt 16, einer P-Wanne (PWL) 17, einem Emitterkontakt 18 und einem Graben 19, welche auf dem Halbleitersubstrat 11 ausgebildet sind, gebildet.
  • Die untere P-Wanne 12 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ. Die untere P-Wanne 12 ist an einer tieferen Position als die N-Wanne 13, die P-Wanne 15 und die P-Wanne 17 ausgebildet und bedeckt zumindest Unterseiten der N-Wanne 13, der P-Wanne 15 und der P-Wanne 17.
  • Die N-Wanne 13 ist ein Verunreinigungsgebiet vom N-Typ und hat eine höhere Konzentration (eine höhere Verunreinigungskonzentration) als die untere P-Wanne 12. Die N-Wanne 13 ist auf einer Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet.
  • Der Kollektorkontakt 14 ist ein Verunreinigungsgebiet vom N-Typ und hat eine höhere Konzentration als die N-Wanne 13. Der Kollektorkontakt 14 ist auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 innerhalb der N-Wanne 13 ausgebildet und ist flacher und kleiner hinsichtlich einer Fläche in einer horizontalen Richtung als die N-Wanne 13. Der Kollektorkontakt 14 wird ein Kollektoranschluss eines Bipolartransistors vom NPN-Typ, der das elektrostatische Schutzelement 1 bildet, und ist zum Beispiel mit Masse verbunden.
  • Die P-Wanne 15 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ und weist eine Verunreinigungskonzentration auf, die höher als diejenige der unteren P-Wanne 12 ist und die annähernd die gleiche wie diejenige der N-Wanne 13 ist. Die P-Wanne 15 ist auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 an einer Position ausgebildet, die durch ein vorbestimmtes Intervall in der horizontalen Richtung von der N-Wanne 13 getrennt ist. Die P-Wanne 15 hat annähernd die gleiche Tiefe wie die N-Wanne 13.
  • Der Basiskontakt 16 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ und hat eine Verunreinigungskonzentration, die höher als diejenige der P-Wanne 15 ist und die annähernd die gleiche wie diejenige des Kollektorkontakts 14 ist. Der Basiskontakt 16 ist auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 innerhalb der P-Wanne 15 ausgebildet und ist flacher und kleiner hinsichtlich einer Fläche in der horizontalen Richtung als die P-Wanne 15. Außerdem hat der Basiskontakt 16 annähernd die gleiche Tiefe wie der Kollektorkontakt 14. Der Basiskontakt 16 wird ein Basisanschluss des Bipolartransistors, der das elektrostatische Schutzelement 1 bildet, und daher wird an ihn beispielsweise negative Spannung angelegt.
  • Die P-Wanne 17 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ und hat eine Verunreinigungskonzentration, die höher als diejenige der unteren P-Wanne 12 ist und die annähernd die gleiche wie diejenige der N-Wanne 13 und der P-Wanne 15 ist. Die P-Wanne 17 ist auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 auf einer der P-Wanne 15 entgegengesetzten Seite bezüglich der N-Wanne 13 an einer Position ausgebildet, die durch ein vorbestimmtes Intervall in der horizontalen Richtung von der N-Wanne 13 getrennt ist. Die P-Wanne 17 hat annähernd die gleiche Tiefe wie die N-Wanne 13 und die P-Wanne 15.
  • Der Emitterkontakt 18 ist ein Verunreinigungsgebiet vom N-Typ und hat eine Verunreinigungskonzentration, welche höher als diejenige der P-Wanne 17 ist und welche annähernd die gleiche wie diejenige des Kollektorkontakts 14 und des Basiskontakts 16 ist. Der Emitterkontakt 18 ist auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 innerhalb der P-Wanne 17 ausgebildet und ist flacher und kleiner hinsichtlich einer Fläche in der horizontalen Richtung als die P-Wanne 17. Außerdem hat der Emitterkontakt 18 annähernd die gleiche Tiefe wie der Kollektorkontakt 14 und der Basiskontakt 16. Der Emitterkontakt 18 wird ein Emitteranschluss des Bipolartransistors, der das elektrostatische Schutzelement 1 bildet, und beispielsweise wird daran zusammen mit dem Basiskontakt 16 eine negative Spannung angelegt.
  • Der Graben 19 ist zwischen dem Kollektorkontakt 14 und dem Basiskontakt 16 ausgebildet und verhindert einen Kurzschluss des Kollektorkontakts 14 und des Basiskontakts 16.
  • Die N-Wanne 13 und der Kollektorkontakt 14 bilden einen Kollektor des Bipolartransistors, der das elektrostatische Schutzelement 1 bildet. Die untere P-Wanne 12, die P-Wanne 15, der Basiskontakt 16 und die P-Wanne 17 bilden eine Basis des Bipolartransistors, der das elektrostatische Schutzelement 1 bildet. Der Emitterkontakt 18 bildet einen Emitter des Bipolartransistors, der das elektrostatische Schutzelement 1 bildet.
  • <Betrieb eines elektrostatischen Schutzelements 1>
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 ein Betrieb des elektrostatischen Schutzelements 1 beschrieben.
  • Wenn statische Elektrizität bewirkt, dass eine große negative Spannung, die gleich einem vorbestimmten Wert oder größer ist, an den Basiskontakt 16 und den Emitterkontakt 18 angelegt wird, tritt ein Durchbruch auf, und wie durch einen Pfeil in A in 2 angegeben ist, fließt ein Leckstrom entlang einem Pfad, der der Reihe nach von dem Kollektorkontakt 14, der N-Wanne 13, der unteren P-Wanne 12, der P-Wanne 15 und dem Basiskontakt 16 gebildet wird.
  • Der Leckstrom bewirkt, dass ein Potential der P-Wanne 17 steigt, und, wenn ein vorbestimmtes Potential erreicht oder überschritten wird, fließt eine negative Ladung des Emitterkontakts 18 über die P-Wanne 17 und die N-Wanne 13 in den Kollektorkontakt 14. Mit anderen Worte wird der Bipolartransistor, der das elektrostatische Schutzelement 1 bildet, eingeschaltet (startet einen bipolaren Betrieb) und, wie durch einen Pfeil in B in 2 angegeben ist, fließt ein Kollektorstrom entlang einem Pfad, der der Reihe nach von dem Kollektorkontakt 14, der N-Wanne 13, der P-Wanne 17 und dem Emitterkontakt 18 gebildet wird. Dementsprechend wird verhindert, dass ein durch statische Elektrizität hervorgerufener Überstrom in eine Schaltung fließt, die ein Schutzobjekt des elektrostatischen Schutzelements 1 sein soll, und wird die Schaltung geschützt.
  • Ein negativer Spannungswert, der an den Basiskontakt 16 und den Emitterkontakt 18 angelegt ist, wenn der Kollektorstrom zu fließen beginnt, wird als Snapback-Spannung übernommen.
  • Da der Kollektorkontakt 14 und der Basiskontakt 16 im elektrostatischen Schutzelement 1 einander benachbart sind, muss der Graben 19 vorgesehen werden, um wie früher beschrieben einen Kurzschluss zwischen den beiden zu verhindern.
  • Außerdem ist es, wie in A in 2 dargestellt ist, da der Leckstrom über die untere P-Wanne 12 fließt, wahrscheinlich, dass ein Spannungsabfall davon einen Snapback erzeugt. Deshalb ist es mit dem elektrostatischen Schutzelement 1 schwierig, die Snapback-Spannung zu erhöhen.
  • «2. Erste Ausführungsform»
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 und 4 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Technik beschrieben.
  • <Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 101>
  • 3 ist eine Schnittansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 101, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Technik repräsentiert, schematisch darstellt.
  • Das elektrostatische Schutzelement 101 bildet eine Halbleitereinrichtung zusammen mit (nicht veranschaulichten) anderen Schaltungen, die auf einem Halbleitersubstrat 111 vom N-Typ ausgebildet sind, und schützt zumindest einen Teil der anderen Schaltungen vor statischer Elektrizität.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass Schaltungen, die Schutzziele des elektrostatischen Schutzelements 101 sein sollen, Schaltungen einschließen, die von einem einzigen Element gebildet werden. Außerdem wird eine Verunreinigungskonzentration des Halbleitersubstrats 111 auf beispielsweise ungefähr 1,0 × 1014/cm3 eingestellt.
  • Das elektrostatische Schutzelement 101 wird von einer unteren P-Wanne (Untere PWL) 112, einer N-Wanne (NWL) 113, einem Kollektorkontakt 114, einer P-Wanne (PWL) 115, einem Basiskontakt 116 und einem Emitterkontakt 117, welche auf dem Halbleitersubstrat 111 ausgebildet sind, gebildet.
  • Die untere P-Wanne 112 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ. Die untere P-Wanne 112 ist an einer tieferen Position als die N-Wanne 113 und die P-Wanne 115 ausgebildet und bedeckt zumindest Unterseiten der N-Wanne 113 und der P-Wanne 115.
  • Die N-Wanne 113 ist ein Verunreinigungsgebiet vom N-Typ und hat eine höhere Konzentration als die untere P-Wanne 112. Die N-Wanne 113 ist auf einer Seite einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 111 ausgebildet.
  • Der Kollektorkontakt 114 ist ein Verunreinigungsgebiet vom N-Typ und hat eine höhere Konzentration als die N-Wanne 113. Der Kollektorkontakt 114 ist auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 111 innerhalb der N-Wanne 113 ausgebildet und ist flacher und kleiner hinsichtlich einer Fläche in der horizontalen Richtung als die N-Wanne 113. Der Kollektorkontakt 114 wird ein Kollektoranschluss eines Bipolartransistors vom NPN-Typ, der das elektrostatische Schutzelement 101 bildet, und ist mit beispielsweise Masse verbunden.
  • Die P-Wanne 115 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ und hat eine Verunreinigungskonzentration, welche höher als diejenige der unteren P-Wanne 112 ist und welche annähernd die gleiche wie diejenige der N-Wanne 113 ist. Die P-Wanne 115 ist auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 111 so ausgebildet, dass sie durch einen Zwischenraum 118 mit einer vorbestimmten Breite in der horizontalen Richtung von der N-Wanne 113 getrennt ist. Die P-Wanne 115 hat annähernd die gleiche Tiefe wie die N-Wanne 113.
  • Der Basiskontakt 116 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ und weist eine Verunreinigungskonzentration auf, die höher als diejenige der P-Wanne 115 ist und welche annähernd die gleiche wie diejenige des Kollektorkontakts 114 ist. Der Basiskontakt 116 ist auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 111 innerhalb der P-Wanne 115 ausgebildet und ist flacher und kleiner hinsichtlich einer Fläche in der horizontalen Richtung als die P-Wanne 115. Außerdem hat der Basiskontakt 116 annähernd die gleiche Tiefe wie der Kollektorkontakt 114. Der Basiskontakt 116 wird ein Basisanschluss des Bipolartransistors, der das elektrostatische Schutzelement 101 bildet, und an ihn wird beispielsweise eine negative Spannung angelegt.
  • Der Emitterkontakt 117 ist ein Verunreinigungsgebiet vom N-Typ und weist eine Verunreinigungskonzentration auf, welche höher als diejenige der P-Wanne 115 ist und welche annähernd die gleiche wie diejenige des Kollektorkontakts 114 und des Basiskontakts 116 ist. Der Emitterkontakt 117 ist innerhalb der P-Wanne 115 auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 111 und an einer Position, die näher zum Kollektorkontakt 114 als der Basiskontakt 116 liegt, so ausgebildet, dass er durch ein vorbestimmtes Intervall vom Basiskontakt 116 getrennt ist. Der Emitterkontakt 117 ist flacher und kleiner hinsichtlich einer Fläche in der horizontalen Richtung als die P-Wanne 115 und hat annähernd die gleiche Tiefe wie der Kollektorkontakt 114 und der Basiskontakt 116. Der Emitterkontakt 117 wird ein Emitteranschluss des Bipolartransistors, der das elektrostatische Schutzelement 101 bildet, und daran wird zusammen mit dem Basiskontakt 116 beispielsweise eine negative Spannung angelegt.
  • Der Zwischenraum 118 ist eine Verarmungsschicht und trennt die N-Wanne 113 und die P-Wanne 115 voneinander.
  • <Betrieb eines elektrostatischen Schutzelements 101>
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 ein Betrieb des elektrostatischen Schutzelements 101 beschrieben.
  • Wenn statische Elektrizität bewirkt, dass eine große negative Spannung, die gleich einem vorbestimmten Wert oder größer ist, an den Basiskontakt 116 und den Emitterkontakt 117 angelegt wird, tritt ein Durchbruch auf, und, wie durch einen Pfeil in A in 4 angegeben ist, fließt ein Leckstrom entlang einem Pfad, der der Reihe nach von durch dem Kollektorkontakt 114, der N-Wanne 113, der P-Wanne 115 und dem Basiskontakt 116 gebildet wird.
  • Der Leckstrom bewirkt, dass ein Potential der P-Wanne 115 ansteigt, und, wenn ein vorbestimmtes Potential erreicht oder überschritten wird, fließt eine negative Ladung des Emitterkontakts 117 über die P-Wanne 115 und die N-Wanne 113 in den Kollektorkontakt 114. Mit anderen Worten wird der Bipolartransistor, der das elektrostatische Schutzelement 101 bildet, eingeschaltet (beginnt einen bipolaren Betrieb) und, wie durch einen Pfeil in B in 4 angegeben ist, fließt ein Kollektorstrom entlang einem Pfad, der der Reihe nach von dem Kollektorkontakt 114, der N-Wanne 113, der P-Wanne 115 und dem Emitterkontakt 117 gebildet wird. Dementsprechend wird verhindert, dass ein durch statische Elektrizität hervorgerufener Überstrom in eine Schaltung fließt, die ein Schutzobjekt des elektrostatischen Schutzelements 101 sein soll, und die Schaltung wird geschützt.
  • Ein negativer Spannungswert, der an den Basiskontakt 116 und den Emitterkontakt 117 angelegt ist, wenn der Kollektorstrom zu fließen beginnt, wird als Snapback-Spannung übernommen.
  • Das elektrostatische Schutzelement 101 weist verglichen mit dem in 1 dargestellten elektrostatischen Schutzelement 1 eine verbesserte Schutzfunktion in Bezug auf statische Elektrizität und dergleichen auf.
  • Konkret ist es in dem elektrostatischen Schutzelement 101, da der Emitterkontakt 117 zwischen dem Kollektorkontakt 114 und dem Basiskontakt 116 angeordnet ist, unwahrscheinlich, dass ein Kurzschluss des Kollektorkontakts 114 und des Basiskontakts 116 auftritt. Dies eliminiert die Notwendigkeit, einen Graben zwischen dem Kollektorkontakt 114 und dem Basiskontakt 116 wie in dem in 1 dargestellten elektrostatischen Schutzelement 1 vorzusehen. Dementsprechend wird ein Herstellungsschritt eliminiert und werden Herstellungskosten reduziert.
  • Wie in A in 4 dargestellt ist, wird außerdem, da der Leckstrom nicht über die untere P-Wanne 112 fließt, ein Widerstandswert reduziert, und infolgedessen kann eine Snapback-Spannung erhöht werden. Deshalb kann das elektrostatische Schutzelement 101 besser für Schaltungen mit hoher Stehspannung als das elektrostatische Schutzelement 1 verwendet werden. Außerdem kann die Snapback-Spannung auf einen geeigneten Wert entsprechend der Breite des Zwischenraums 118 eingestellt werden.
  • Da der Leckstrom nicht über die untere P-Wanne 112 fließt, kann darüber hinaus das elektrostatische Schutzelement 101 auch für eine Halbleitereinrichtung verwendet werden, die die untere P-Wanne 112 nicht enthält.
  • «3. Zweite Ausführungsform»
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 und 6 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Technik beschrieben. Die zweite Ausführungsform repräsentiert umgekehrte Polaritäten der Verunreinigungsgebiete der ersten Ausführungsform.
  • <Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 201>
  • 5 ist eine Schnittansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 201, das die zweite Ausführungsform der vorliegenden Technik repräsentiert, schematisch darstellt.
  • Das elektrostatische Schutzelement 201 wird von einer unteren P-Wanne (Untere PWL) 212, einer P-Wanne (PWL) 213, einem Kollektorkontakt 214, einer N-Wanne (NWL) 215, einem Basiskontakt 216 und einem Emitterkontakt 217, die auf einem Halbleitersubstrat 211 ausgebildet sind, gebildet. Eine Verunreinigungskonzentration des Halbleitersubstrats 211 ist auf beispielsweise ungefähr 1,0 × 1014/cm3 eingestellt.
  • Die untere P-Wanne 212 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ. Die untere P-Wanne 212 ist an einer tieferen Position als die P-Wanne 213 und die N-Wanne 215 ausgebildet und bedeckt zumindest Unterseiten der P-Wanne 213 und der N-Wanne 215.
  • Die P-Wanne 213 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ und hat eine höhere Konzentration als die untere P-Wanne 212. Die P-Wanne 213 ist auf einer Seite einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 211 ausgebildet.
  • Der Kollektorkontakt 214 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ und hat eine höhere Konzentration als die P-Wanne 213. Der Kollektorkontakt 214 ist auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 211 innerhalb der P-Wanne 213 ausgebildet und ist flacher und kleiner hinsichtlich einer Fläche in der horizontalen Richtung als die P-Wanne 213. Der Kollektorkontakt 214 wird ein Kollektoranschluss eines Bipolartransistors vom PNP-Typ, der das elektrostatische Schutzelement 201 bildet, und an ihn wird zum Beispiel eine negative Spannung angelegt.
  • Die N-Wanne 215 ist ein Verunreinigungsgebiet vom N-Typ und hat eine Verunreinigungskonzentration, welche höher als diejenige der unteren P-Wanne 212 ist und welche annähernd die gleiche wie diejenige der P-Wanne 213 ist. Die N-Wanne 215 ist auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 211 so ausgebildet, dass sie durch einen Zwischenraum 218 mit einer vorbestimmten Breite in der horizontalen Richtung von der P-Wanne 213 getrennt ist, und hat annähernd die gleiche Tiefe wie die P-Wanne 213.
  • Der Basiskontakt 216 ist ein Verunreinigungsgebiet vom N-Typ und weist eine Verunreinigungskonzentration auf, welche höher als diejenige der N-Wanne 215 ist und welche annähernd die gleiche wie diejenige des Kollektorkontakts 214 ist. Der Basiskontakt 216 ist auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 211 innerhalb der N-Wanne 215 ausgebildet und ist flacher und kleiner hinsichtlich einer Fläche in der horizontalen Richtung als die N-Wanne 215. Außerdem hat der Basiskontakt 216 annähernd die gleiche Tiefe wie der Kollektorkontakt 214. Der Basiskontakt 216 wird ein Basisanschluss des Bipolartransistors, der das elektrostatische Schutzelement 201 bildet, und ist mit zum Beispiel Masse verbunden.
  • Der Emitterkontakt 217 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ und weist eine Verunreinigungskonzentration auf, welche höher als diejenige der N-Wanne 215 ist und welche annähernd die gleiche wie diejenige des Kollektorkontakts 214 und des Basiskontakts 216 ist. Der Emitterkontakt 217 ist innerhalb der N-Wanne 215 auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 211 und an einer Position, die näher zu dem Kollektorkontakt 214 als der Basiskontakt 216 liegt, so ausgebildet, dass er durch ein vorbestimmtes Intervall vom Basiskontakt 216 getrennt ist. Der Emitterkontakt 217 ist flacher und kleiner hinsichtlich einer Fläche in der horizontalen Richtung als die N-Wanne 215 und hat annähernd die gleiche Tiefe wie der Kollektorkontakt 214 und der Basiskontakt 216. Der Emitterkontakt 217 wird ein Emitteranschluss des Bipolartransistors, der das elektrostatische Schutzelement 201 bildet, und ist mit beispielsweise Masse verbunden.
  • Der Zwischenraum 218 ist eine Verarmungsschicht und trennt die P-Wanne 213 und die N-Wanne 215 voneinander.
  • <Betrieb des elektrostatischen Schutzelements 201>
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 6 ein Betrieb des elektrostatischen Schutzelements 201 beschrieben.
  • Wenn statische Elektrizität bewirkt, dass eine große negative Spannung, die gleich einem vorbestimmten Wert oder größer ist, an den Kollektorkontakt 214 angelegt wird, tritt ein Durchbruch auf, und, wie durch einen Pfeil in A in 6 angegeben ist, fließt ein Leckstrom entlang einem Pfad, der der Reihe nach von dem Basiskontakt 216, der N-Wanne 215, der P-Wanne 213 und dem Kollektorkontakt 214 gebildet wird.
  • Der Leckstrom bewirkt, dass ein Potential der N-Wanne 215 fällt, und, wenn das Potential ein vorbestimmtes Potential erreicht oder darunter fällt, fließt eine positive Ladung des Emitterkontakts 217 über die N-Wanne 215 und die P-Wanne 213 in den Kollektorkontakt 214. Mit anderen Worten wird der Bipolartransistor, der das elektrostatische Schutzelement 201 bildet, eingeschaltet (beginnt einen bipolaren Betrieb) und, wie durch einen Pfeil in B in 6 angegeben ist, fließt ein Kollektorstrom entlang einem Pfad, der der Reihe nach von dem Emitterkontakt 217, der N-Wanne 215, der P-Wanne 213 und dem Kollektorkontakt 214 gebildet wird. Dementsprechend kann verhindert werden, dass ein durch statische Elektrizität verursachter Überstrom in eine Schaltung fließt, die ein Schutzobjekt des elektrostatischen Schutzelements 201 sein soll, und wird die Schaltung geschützt.
  • Ein negativer Spannungswert, der an den Kollektorkontakt 214 angelegt ist, wenn der oben beschriebene Kollektorstrom zu fließen beginnt, wird als Snapback-Spannung übernommen.
  • Das elektrostatische Schutzelement 201 repräsentiert umgekehrte Polaritäten der Verunreinigungsgebiete des elektrostatischen Schutzelements 101 und ist imstande, operationelle Vorteile ähnlich jenen des elektrostatischen Schutzelements 101 zu erzeugen.
  • «4. Dritte Ausführungsform»
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 7 bis 9 eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Technik beschrieben.
  • 7 zeigt ein Beispiel einer Wärmeerzeugungsverteilung und einer Stromdichteverteilung, wenn eine Verunreinigungskonzentration einer Oberfläche (worauf im Folgenden als Oberflächenkonzentration verwiesen wird) des elektrostatischen Schutzelements 101 (hauptsächlich der N-Wanne 113 und der P-Wanne 115) hoch ist. Konkret zeigt A in 7 eine Wärmeerzeugungsverteilung während eines bipolaren Betriebs des elektrostatischen Schutzelements 101, worin der Bereich umso heller dargestellt ist, je größer ein Betrag einer Wärmeerzeugung (je höher eine Temperatur) eines Bereichs ist, und der Bereich umso dunkler dargestellt ist, je geringer der Betrag einer Wärmeerzeugung (je niedriger die Temperatur) eines Bereichs ist. B in 7 zeigt eine Stromdichteverteilung während eines bipolaren Betriebs des elektrostatischen Schutzelements 101, in der die Stromdichte umso höher ist, je dunkler sie dargestellt ist, und die Stromdichte umso niedriger ist, je heller sie dargestellt ist. Außerdem geben gestrichelte Linien im Diagramm Gebiete der N-Wanne 113 und der P-Wanne 115 an.
  • Wie durch einen Pfeil in B in 7 angegeben ist, fließt, wenn eine Oberflächenkonzentration des elektrostatischen Schutzelements 101 hoch ist, ein großer Strom nahe der Oberfläche des elektrostatischen Schutzelements 101 zwischen dem Kollektorkontakt 114 und dem Emitterkontakt 117. Insbesondere konzentriert sich, wie durch die Pfeile in A und B in 7 angegeben ist, ein Strom nahe einer Oberfläche des Zwischenraums 118, und ein Betrag einer Wärmeerzeugung nimmt zu. Beispielsweise erreicht ein maximaler Wert des Betrags einer Wärmeerzeugung nahe dem Pfeil in A in 7 9,9 × 1012 W/cm3.
  • Infolgedessen nimmt ein Risiko einer thermischen Zerstörung des elektrostatischen Schutzelements 101 zu. Daher werden wünschenswerterweise Maßnahmen ergriffen, um die Konzentration eines Stroms nahe der Oberfläche des elektrostatischen Schutzelements 101 abzuschwächen.
  • <Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 101a>
  • 8 stellt schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 101a dar, in dem Maßnahmen ergriffen sind, um die Konzentration eines Stroms nahe der Oberfläche des elektrostatischen Schutzelements abzuschwächen. A in 8 ist eine Schnittansicht des elektrostatischen Schutzelements 101a, und B in 8 ist eine Draufsicht des elektrostatischen Schutzelements 101a.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass in B in 8 zwei elektrostatische Schutzelemente 101a dargestellt sind. Außerdem sind Bereiche, die jenen des in 3 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 101 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibungen werden gegebenenfalls weggelassen.
  • Das elektrostatische Schutzelement 101a unterscheidet sich von dem elektrostatischen Schutzelement 101 dadurch, dass ein Verunreinigungsgebiet 151 ausgebildet ist.
  • Das Verunreinigungsgebiet 151 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ und weist eine Verunreinigungskonzentration auf, welche ähnlich derjenigen des Emitterkontakts 117 oder höher ist. Das Verunreinigungsgebiet 151 ist innerhalb der P-Wanne 115 auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 111 und an einer Position, die näher zu dem Kollektorkontakt 114 als der Emitterkontakt 117 liegt, ausgebildet. Das Verunreinigungsgebiet 151 ist flacher und kleiner hinsichtlich einer Fläche in der horizontalen Richtung als die P-Wanne 115 und hat annähernd die gleiche Tiefe wie der Emitterkontakt 117.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass in B in 8 ein Konfigurationsbeispiel dargestellt ist, in welchem der Basiskontakt 116 zwischen zwei elektrostatischen Schutzelementen 101a gemeinsam genutzt wird.
  • Konkret ist ein Umfang der N-Wanne 113 von einem Zwischenraum 118 umschlossen, und ein Umfang des Zwischenraums 118 ist von der P-Wanne 115 umschlossen. Der Kollektorkontakt 114 ist annähernd bei einer Mitte der N-Wanne 113 angeordnet. Der Basiskontakt 116 ist annähernd bei einer Mitte zwischen zwei benachbarten Lücken 118 innerhalb der P-Wanne 115 angeordnet. Der Emitterkontakt 117 ist zur Linken und Rechten des Basiskontakts 116 so angeordnet, dass er durch vorgeschriebene Intervalle vom Basiskontakt 116 getrennt ist. Das Verunreinigungsgebiet 151 ist zwischen dem Emitterkontakt 117 und dem Zwischenraum 118 angeordnet.
  • Das Verunreinigungsgebiet 151 kann mit dem Emitterkontakt 117 in Kontakt sein oder kann damit nicht in Kontakt sein. Außerdem kann das Verunreinigungsgebiet 151 mit dem Zwischenraum 118 in Kontakt sein oder kann mit ihm nicht in Kontakt sein.
  • 9 zeigt ein Beispiel einer Wärmerzeugungsverteilung und einer Stromdichteverteilung des elektrostatischen Schutzelements 101a in einer zu 7 ähnlichen Art und Weise.
  • Das Vorsehen des Verunreinigungsgebiets 151 bewirkt, wie durch einen Pfeil in B in 9 angegeben ist, dass ein Kollektorstrom von tiefen Positionen der N-Wanne 113 und der P-Wanne 115 zum Emitterkontakt 117 geleitet wird. Dementsprechend werden, wie in A in 9 dargestellt ist, verglichen mit A in 7 die Wärmeerzeugungsbereiche verteilt. Beispielsweise fällt der maximale Wert des Betrags einer Wärmerzeugung auf 5,6 × 1011 W/cm3.
  • Infolgedessen wird ein Risiko einer thermischen Zerstörung des elektrostatischen Schutzelements 101a reduziert. Da man einen größeren Kollektorstrom (Spitzenstrom) fließen lassen kann, ohne eine thermische Zerstörung zu verursachen, kann außerdem beispielsweise das elektrostatische Schutzelement 101a verkleinert werden.
  • «5. Vierte Ausführungsform»
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 10 bis 12 eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Technik beschrieben.
  • Ein oberes Diagramm in 10 ist ein Diagramm ähnlich A in 7 und zeigt eine Wärmeerzeugungsverteilung, wenn die Oberflächenkonzentration des elektrostatischen Schutzelements 101 niedrig ist. Ein unteres Diagramm in 10 repräsentiert eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs (nahe einer unteren rechten Ecke des Kollektorkontakts 114), der durch einen Pfeil im oberen Diagramm bezeichnet ist.
  • Wenn die Oberflächenkonzentration des elektrostatischen Schutzelements 101 niedrig ist, wird, da es für den Strom schwieriger ist, auf der Oberfläche des elektrostatischen Schutzelements 101 zu fließen, veranlasst, dass Strom in einem Gebiet fließt, das von den Oberflächen der N-Wanne 113 und der P-Wanne 115 geringfügig getrennt ist. Insbesondere konzentriert sich, wie in der vergrößerten Ansicht in 10 dargestellt ist, ein Strom nahe einer Unterseite des Kollektorkontakts 114 und nimmt ein Betrag einer Wärmeerzeugung zu. Beispielsweise erreicht der maximale Wert des Betrags einer Wärmeerzeugung 4,0 × 1011 W/cm3.
  • Infolgedessen nimmt ein Risiko einer thermischen Zerstörung des elektrostatischen Schutzelements 101 zu. Daher werden wünschenswerterweise Maßnahmen ergriffen, um die Konzentration eines Stroms nahe der Unterseite des Kollektorkontakts 114 des elektrostatischen Schutzelements 101 abzuschwächen.
  • <Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 101b>
  • 11 stellt ein Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 101b schematisch dar, in dem Maßnahmen ergriffen sind, um die Konzentration eines Stroms nahe der Unterseite des Kollektorkontakts 114 abzuschwächen. A in 11 ist eine Schnittansicht des elektrostatischen Schutzelements 101b, und B in 11 ist eine Draufsicht des elektrostatischen Schutzelements 101b.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass in B in 11 zwei elektrostatische Schutzelemente 101b dargestellt sind. Außerdem sind im Diagramm Bereiche, die jenen des in 3 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 101 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibungen werden gegebenenfalls unterlassen.
  • Das elektrostatische Schutzelement 101b unterscheidet sich von dem elektrostatischen Schutzelement 101 dadurch, dass ein Verunreinigungsgebiet 152 ausgebildet ist.
  • Das Verunreinigungsgebiet 152 ist ein Verunreinigungsgebiet vom N-Typ und weist eine Verunreinigungskonzentration auf, welche ähnlich derjenigen des Kollektorkontakts 114 oder höher ist. Das Verunreinigungsgebiet 152 ist innerhalb der N-Wanne 113 auf der Seite einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 111 und an einer Position, die näher zum Emitterkontakt 117 als der Kollektorkontakt 114 liegt, so ausgebildet, dass es durch ein vorbestimmtes Intervall in der horizontalen Richtung vom Kollektorkontakt 114 getrennt ist. Beispielsweise sind der Kollektorkontakt 114 und das Verunreinigungsgebiet 152 an Positionen ausgebildet, die in der horizontalen Richtung getrennt sind, um so zu verhindern, dass ein Kontakt in einem Diffusionsschritt auftritt. Das Verunreinigungsgebiet 152 ist flacher und kleiner hinsichtlich einer Fläche in der horizontalen Richtung als die N-Wanne 113 und hat annähernd die gleiche Tiefe wie der Kollektorkontakt 114.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass das Verunreinigungsgebiet 152 mit dem Zwischenraum 118 in Kontakt sein kann oder nicht mit ihm in Kontakt sein kann.
  • 12 zeigt ein Beispiel einer Wärmerzeugungsverteilung des elektrostatischen Schutzelements 101b in einer zu 10 ähnlichen Art und Weise.
  • Verglichen mit dem in 10 dargestellten Beispiel erzeugt, wie in einem durch ein gestricheltes Oval in 12 umschlossenen Bereich angegeben ist, eine Oberfläche der N-Wanne 113 Wärme in einem Bereich, der dem Kollektorkontakt 114 benachbart ist. Dies gilt, da ein Vorsehen des Verunreinigungsgebiets 152 einen Strom erhöht, der vom Kollektorkontakt 114 in die Oberfläche der N-Wanne 113 fließt. Dementsprechend werden, wie in einer vergrößerten Ansicht in 12 dargestellt ist, verglichen mit der vergrößerten Ansicht in 10 Wärmeerzeugungsbereiche nahe der Unterseite des Kollektorkontakts 114 verteilt. Beispielsweise fällt der maximale Wert des Betrags einer Wärmeerzeugung auf 3,5 × 1011 W/cm3.
  • Infolgedessen wird ein Risiko einer thermischen Zerstörung des elektrostatischen Schutzelements 101b reduziert. Da man einen größeren Kollektorstrom (Spitzenstrom) fließen lassen kann, ohne eine thermische Zerstörung zu verursachen, kann beispielsweise außerdem das elektrostatische Schutzelement 101b verkleinert werden.
  • «6. Fünfte Ausführungsform»
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 13 eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Technik beschrieben. Die fünfte Ausführungsform repräsentiert eine Kombination der dritten Ausführungsform und der vierten Ausführungsform.
  • <Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 101c>
  • 13 ist eine Schnittansicht und eine Draufsicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 101c, das die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Technik repräsentiert, schematisch darstellen. In dem Diagramm sind Bereiche, die jenen des in 8 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 101a und des in 11 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 101b entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibungen werden gegebenenfalls unterlassen.
  • Das elektrostatische Schutzelement 101c enthält sowohl das Verunreinigungsgebiet 151 des elektrostatischen Schutzelements 101a als auch das Verunreinigungsgebiet 152 des elektrostatischen Schutzelements 101b.
  • Dementsprechend werden, da ein Kollektorstrom in einer verteilteren Art und Weise fließt, die Wärmeerzeugungsbereiche mehr verteilt. Infolgedessen wird ein Risiko einer thermischen Zerstörung des elektrostatischen Schutzelements 101c weiter reduziert. Da man einen größeren Kollektorstrom (Spitzenstrom) fließen lassen kann, ohne eine thermische Zerstörung zu verursachen, kann außerdem das elektrostatische Schutzelement 101c beispielsweise weiter verkleinert werden.
  • «7. Sechste Ausführungsform»
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 14 eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Technik beschrieben. Die sechste Ausführungsform repräsentiert umgekehrte Polaritäten der Verunreinigungsgebiete der dritten Ausführungsform.
  • <Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Elements 201a>
  • 14 stellt ein Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 201a schematisch dar, das die sechste Ausführungsform der vorliegenden Technik repräsentiert. A in 14 ist eine Schnittansicht des elektrostatischen Schutzelements 201a, und B in 14 ist eine Draufsicht des elektrostatischen Schutzelements 201a.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass in B in 14 zwei elektrostatische Schutzelemente 201a dargestellt sind. Außerdem sind in dem Diagramm Bereiche, die jenen des in 5 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 201 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibungen werden gegebenenfalls unterlassen.
  • Das elektrostatische Schutzelement 201a unterscheidet sich von dem elektrostatischen Schutzelement 201 dadurch, dass ein Verunreinigungsgebiet 251 ausgebildet ist.
  • Das Verunreinigungsgebiet 251 ist ein Verunreinigungsgebiet vom N-Typ und weist eine Verunreinigungskonzentration auf, welche ähnlich derjenigen des Emitterkontakts 217 oder höher ist. Die Verunreinigungskonzentration 251 ist innerhalb der N-Wanne 113 auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 und an einer Position, die näher zum Kollektorkontakt 214 als der Emitterkontakt 217 liegt, ausgebildet. Die Verunreinigungskonzentration 251 ist flacher und kleiner hinsichtlich einer Fläche einer horizontalen Richtung als die N-Wanne 215 und hat annähernd die gleiche Tiefe wie der Emitterkontakt 217.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass ein Konfigurationsbeispiel, in welchem der Kollektorkontakt 214 zwischen zwei elektrostatischen Schutzelementen 201a gemeinsam genutzt wird, in B in 14 dargestellt ist.
  • Konkret ist ein Umfang der N-Wanne 215 vom Zwischenraum 218 umschlossen und ist ein Umfang des Zwischenraums 218 von der P-Wanne 213 umschlossen. Der Kollektorkontakt 214 ist annähernd bei einer Mitte zwischen zwei benachbarten Lücken 218 innerhalb der P-Wanne 213 angeordnet. Innerhalb der N-Wanne 215 sind der Basiskontakt 216, der Emitterkontakt 217 und das Verunreinigungsgebiet 251 so angeordnet, dass sie zur Linken und Rechten mit abnehmendem Abstand vom Kollektorkontakt 214 aufgereiht sind. Ein Zwischenraum ist zwischen dem Basiskontakt 216 und dem Zwischenraum 218 und dem Basiskontakt 216 und dem Emitterkontakt 217 vorgesehen.
  • Das Verunreinigungsgebiet 251 kann mit dem Emitterkontakt 217 in Kontakt sein oder kann mit ihm nicht in Kontakt sein. Außerdem kann das Verunreinigungsgebiet 251 mit dem Zwischenraum 218 in Kontakt sein oder kann mit ihm nicht in Kontakt sein.
  • Das elektrostatische Schutzelement 201 repräsentiert umgekehrte Polaritäten der Verunreinigungsgebiete des in 8 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 101a und ist imstande, operationelle Vorteile ähnlich jenen des elektrostatischen Schutzelements 101a zu erzeugen. Mit anderen Worten wird ein Risiko einer thermischen Zerstörung des elektrostatischen Schutzelements 201a reduziert. Da man einen größeren Kollektorstrom (Spitzenstrom) fließen lassen kann, ohne eine thermische Zerstörung hervorzurufen, kann außerdem das elektrostatische Schutzelement 201a beispielsweise verkleinert werden.
  • «8. Siebte Ausführungsform»
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 15 eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Technik beschrieben. Die siebte Ausführungsform repräsentiert umgekehrte Polaritäten der Verunreinigungsgebiete der vierten Ausführungsform.
  • <Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 201b)
  • 15 stellt ein Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 201b schematisch dar, das die siebte Ausführungsform der vorliegenden Technik repräsentiert. A in 15 ist eine Schnittansicht des elektrostatischen Schutzelements 201b, und B in 15 ist eine Draufsicht des elektrostatischen Schutzelements 201b.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass in B in 15 zwei elektrostatische Schutzelemente 201b dargestellt sind. Außerdem sind in dem Diagramm Bereiche, die jenen des in 5 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 201 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibungen werden gegebenenfalls unterlassen.
  • Das elektrostatische Schutzelement 201b unterscheidet sich von dem elektrostatischen Schutzelement 201 dadurch, dass ein Verunreinigungsgebiet 252 ausgebildet ist.
  • Das Verunreinigungsgebiet 252 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ und weist eine Verunreinigungskonzentration auf, welche ähnlich derjenigen des Kollektorkontakts 214 oder höher ist. Das Verunreinigungsgebiet 252 ist innerhalb der P-Wanne 213 auf der Seite der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 211 und an einer Position, die näher zum Emitterkontakt 217 als der Kollektorkontakt 214 liegt, so ausgebildet, dass es durch ein vorbestimmtes Intervall in der horizontalen Richtung vom Kollektorkontakt 214 getrennt ist. Beispielsweise sind der Kollektorkontakt 214 und das Verunreinigungsgebiet 252 an Positionen angeordnet, die in der horizontalen Richtung getrennt sind, um so zu verhindern, dass ein Kontakt in einem Diffusionsschritt auftritt. Das Verunreinigungsgebiet 252 ist flacher und kleiner hinsichtlich einer Fläche in der horizontalen Richtung als die P-Wanne 213 und hat annähernd die gleiche Tiefe wie der Kollektorkontakt 214.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass das Verunreinigungsgebiet 252 mit dem Zwischenraum 218 in Kontakt sein kann oder nicht mit ihm in Kontakt sein kann.
  • Das elektrostatische Schutzelement 201b repräsentiert umgekehrte Polaritäten der Verunreinigungsgebiete des in 11 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 101b und ist imstande, operationelle Vorteile ähnlich jenen des elektrostatischen Schutzelements 101b zu erzeugen. Mit anderen Worten wird ein Risiko einer thermischen Zerstörung des elektrostatischen Schutzelements 201b reduziert. Da man einen größeren Kollektorstrom (Spitzenstrom) fließen lassen kann, ohne eine thermische Zerstörung hervorzurufen, kann außerdem das elektrostatische Schutzelement 201b beispielsweise verkleinert werden.
  • «9. Achte Ausführungsform»
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 16 eine achte Ausführungsform der vorliegenden Technik beschrieben. Die achte Ausführungsform repräsentiert eine Kombination der sechsten Ausführungsform und der siebten Ausführungsform.
  • <Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 201c>
  • 16 ist eine Schnittansicht und eine Draufsicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 201c schematisch darstellen, das die achte Ausführungsform der vorliegenden Technik repräsentiert. In dem Diagramm sind Bereiche, die jenen des in 14 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 201a und des in 15 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 201b entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibungen werden gegebenenfalls unterlassen.
  • Das elektrostatische Schutzelement 201c enthält sowohl das Verunreinigungsgebiet 251 des elektrostatischen Schutzelements 201a als auch das Verunreinigungsgebiet 252 des elektrostatischen Schutzelements 201b.
  • Da ein Kollektorstrom verteilter fließt, sind dementsprechend die Wärmeerzeugungsbereiche mehr verteilt. Infolgedessen wird ein Risiko einer thermischen Zerstörung des elektrostatischen Schutzelements 201c weiter reduziert. Da man einen größeren Kollektorstrom (Spitzenstrom) fließen lassen kann, ohne eine thermische Zerstörung hervorzurufen, kann außerdem das elektrostatische Schutzelement 201 beispielsweise weiter verkleinert werden.
  • «10. Neunte Ausführungsform»
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 17 eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Technik beschrieben.
  • In der neunten Ausführungsform ist das in 3 dargestellte elektrostatische Schutzelement 101 mittels eines Multifingers (Multi-Emitter) ausgebildet.
  • <Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 101d)
  • 17 ist eine Draufsicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 101d, das die neunte Ausführungsform der vorliegenden Technik repräsentiert, schematisch darstellt.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass in 17 zwei elektrostatische Schutzelemente 101d dargestellt sind. Außerdem sind in dem Diagramm Bereiche, die jenen des in 3 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 101 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibungen werden gegebenenfalls unterlassen.
  • Ein Umfang der N-Wanne 113 ist von dem Zwischenraum 118 umschlossen, und ein Umfang des Zwischenraums 118 ist von der P-Wanne 115 umschlossen. Der Kollektorkontakt 114 ist annähernd bei einer Mitte der N-Wanne 113 angeordnet. Der Basiskontakt 116 ist so angeordnet, dass er einen Teil eines Umfangs der zwei Lücken 118 innerhalb der P-Wanne 115 umschließt. Der Emitterkontakt 117 ist annähernd bei einer Mitte wischen zwei benachbarten Lücken 118 innerhalb der P-Wanne 115 angeordnet.
  • Der Basiskontakt 116 und der Emitterkontakt 117 werden von den beiden elektrostatischen Schutzelementen 101d gemeinsam genutzt.
  • «11. Zehnte Ausführungsform»
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 18 eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Technik beschrieben.
  • In der zehnten Ausführungsform ist das in 13 dargestellte elektrostatische Schutzelement 101c mittels eines Multifingers (Multi-Emitter) ausgebildet.
  • <Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 101e>
  • 18 ist eine Draufsicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 101e, das die zehnte Ausführungsform der vorliegenden Technik repräsentiert, schematisch darstellt.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass in 18 zwei elektrostatische Schutzelemente 100e dargestellt sind. Außerdem sind in dem Diagramm Bereiche, die jenen des in 13 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 101c und des in 17 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 101d entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibungen werden gegebenenfalls unterlassen.
  • Das elektrostatische Schutzelement 101e unterscheidet sich vom elektrostatischen Schutzelement 101d dadurch, dass das Verunreinigungsgebiet 151 und das Verunreinigungsgebiet 152 vorgesehen sind.
  • Das Verunreinigungsgebiet 151 umschließt einen Umfang des Emitterkontakts 117. Ein Umfang des Verunreinigungsgebiets 151 wird von der P-Wanne 115 umschlossen.
  • Das Verunreinigungsgebiet 152 umschließt einen Umfang der N-Wanne 113. Ein Umfang des Verunreinigungsgebiets 152 wird vom Zwischenraum 118 umschlossen.
  • «12. Elfte Ausführungsform»
  • Unter Bezugnahme auf 19 bis 21 wird als Nächstes eine elfte Ausführungsform der vorliegenden Technik beschrieben.
  • <Konfigurationsbeispiel eines elektrostatischen Schutzelements 101f>
  • 19 stellt ein Konfigurationsbeispiel des elektrostatischen Schutzelements 101a schematisch dar, in welchem Maßnahmen ergriffen sind, um die Konzentration eines Stroms nahe der Oberfläche des elektrostatischen Schutzelements abzuschwächen.
  • In dem Diagramm sind Bereiche, die jenen des in 3 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 101 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibungen werden gegebenenfalls unterlassen.
  • Das elektrostatische Schutzelement 101f unterscheidet sich von elektrostatischen Schutzelement 101 dadurch, dass ein Verunreinigungsgebiet 153 ausgebildet ist.
  • Das Verunreinigungsgebiet 153 ist ein Verunreinigungsgebiet vom P-Typ und weist eine Verunreinigungskonzentration auf, welche ähnlich derjenigen der N-Wanne 113 ist und welche niedriger als diejenige des Kollektorkontakts 114 ist. Das Verunreinigungsgebiet 153 ist zwischen dem Kollektorkontakt 114 und der unteren P-Wanne 112 ausgebildet und mit einer Unterseite des Verunreinigungsgebiets 153 und einer Oberfläche der unteren P-Wanne 112 in Kontakt. Eine Fläche in der horizontalen Richtung des Verunreinigungsgebiets 153 ist gleich einer Fläche in der horizontalten Richtung des Kollektorkontakts 111 oder kleiner. Daher wird die gesamte Unterseite des Kollektorkontakts 114 oder ein Teil davon (zumindest ein Teil der Unterseite des Kollektorkontakts 114) von dem Verunreinigungsgebiet 153 bedeckt.
  • 20 zeigt ein Beispiel einer Wärmeerzeugungsverteilung während eines bipolaren Betriebs des elektrostatischen Schutzelements 101f in einer zu A in 7 ähnlichen Weise. Gestrichelte Linien in dem Diagramm geben Gebiete der N-Wanne 113, des Verunreinigungsgebiets 153 und der P-Wanne 115 an. A in 21 zeigt ein Beispiel einer Stromdichteverteilung während eines bipolaren Betriebs des elektrostatischen Schutzelements 101f in einer zu B in 7 ähnlichen Weise. B in 21 zeigt ein Beispiel einer Verteilung einer elektrischen Feldintensität während eines bipolaren Betriebs des elektrostatischen Schutzelements 101f, worin die elektrische Feldintensität umso höher ist, je dunkler sie dargestellt ist, und die elektrische Feldintensität umso niedriger ist, je heller sie dargestellt ist.
  • Aufgrund der Ausbildung des Verunreinigungsgebiets 153 konzentrieren sich, wie in A und B in 21 dargestellt ist, der Strom und elektrische Felder in verschiedenen Bereichen während eines bipolaren Betriebs. Konkret konzentrieren sich, während sich ein Strom nahe einer Oberfläche der N-Wanne 113 konzentriert, elektrische Felder nahe einer Unterseite der N-Wanne 113. Dementsprechend werden Wärmeerzeugungsbereiche (Strom × elektrisches Feld) verteilt, und beispielsweise fällt der maximale Wert des Betrags einer Wärmeerzeugung auf 2,3 × 1011 W/cm3.
  • Infolgedessen wird ein Risiko einer thermischen Zerstörung des elektrostatischen Schutzelements 101f reduziert. Da man einen größeren Kollektorstrom (Spitzenstrom) fließen lassen kann, ohne eine thermische Zerstörung hervorzurufen, kann außerdem das elektrostatische Schutzelement 101f beispielsweise verkleinert werden.
  • Obgleich nicht veranschaulicht kann in dem in 5 dargestellten elektrostatischen Schutzelement 201 in einer Weise ähnlich dem Verunreinigungsgebiet 153 des in 19 dargestellten elektrostatischen Schutzelements 101f ein Verunreinigungsgebiet vom N-Typ zwischen dem Kollektorkontakt 214 und der unteren P-Wanne 212 vorgesehen werden.
  • «13. Modifikationen»
  • Anstelle des Halbleitersubstrats vom N-Typ und der unteren P-Wanne vom P-Typ können beispielsweise ein Halbleitersubstrat vom P-Typ und eine untere N-Wanne vom N-Typ genutzt werden.
  • Außerdem können die jeweiligen Ausführungsformen der vorliegenden Technik soweit machbar kombiniert werden.
  • «14. Sonstiges»
  • <Anwendungen>
  • Die oben beschriebenen elektrostatischen Schutzelemente können für zum Beispiel verschiedene elektronische Vorrichtungen verwendet werden, die mit Halbleitereinrichtungen versehen sind, die einen Schutz vor statischer Elektrizität erfordern.
  • 22 ist ein Blockdiagramm, dass ein Konfigurationsbeispiel einer Bildaufnahmeeinrichtung als elektronische Vorrichtung darstellt, für die die vorliegende Technik verwendet wird.
  • Eine in 22 dargestellte Bildaufnahmeeinrichtung 501 umfasst ein optisches System 502, eine Blendeneinrichtung 503, ein Festkörper-Bildgebungselement 504, eine Ansteuerungsschaltung 505, eine Signalverarbeitungsschaltung 506, eine Überwachungseinrichtung 507 und einen Speicher 508 und kann Standbilder und Bewegtbilder aufnehmen.
  • Das optische System 502 ist so konfiguriert, dass es eine einzige Linse oder eine Vielzahl von Linsen aufweist, führt Licht (Einfallslicht) von einem Objekt zum Festkörper-Bildgebungselement 504 und veranlasst, dass ein Bild auf einer lichtempfangenden Oberfläche des Festkörper-Bildgebungselements 504 gebildet wird.
  • Die Blendeneinrichtung 503 ist zwischen dem optischen System 502 und dem Festkörper-Bildgebungselement 504 angeordnet und steuert gemäß einer Steuerung der Ansteuerungsschaltung 505eine Zeitspanne einer Lichtbestrahlung und eine Zeitspanne einer Abschattung in Bezug auf das Festkörper-Bildgebungselement 504.
  • Das Festkörper-Bildgebungselement 504 akkumuliert Signalladungen für eine bestimmte Zeitspanne entsprechend Licht, das über das optische System 502 und die Blendeneinrichtung 503 auf der lichtempfangenden Oberfläche fokussiert wird. Die im Festkörper-Bildgebungselement 504 akkumulierten Signalladungen werden gemäß einem Ansteuerungssignal (einem Zeitsteuerungssignal), das von der Ansteuerungsschaltung 505 bereitgestellt wird, übertragen.
  • Die Ansteuerungsschaltung 505 gibt Ansteuerungssignale ab, die eine Übertragungsoperation durch das Festkörper-Bildgebungselement 504 und einen Blendenbetrieb durch die Blendeneinrichtung 503 steuern, und steuert das Festkörper-Bildgebungselement 504 und die Blendeneinrichtung 503 an.
  • Die Signalverarbeitungsschaltung 506 führt verschiedene Arten einer Signalverarbeitung in Bezug auf die vom Festkörper-Bildgebungselement 504 abgegebenen Signalladungen durch. Ein Bild (Bilddaten), das als Ergebnis der eine Signalverarbeitung durchführenden Signalverarbeitungsschaltung 506 erhalten wird, wird der Überwachungseinrichtung 507 bereitgestellt und von ihr angezeigt oder wird dem Speicher 508 bereitgestellt und darin gespeichert (aufgezeichnet).
  • Das elektrostatische Schutzelement gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen kann beispielsweise für das Festkörper-Bildgebungselement 504, das eine Halbleitereinrichtung ist, verwendet werden. Außerdem können beispielsweise die elektrostatischen Schutzelemente gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen für die Ansteuerungsschaltung 505 und die Signalverarbeitungsschaltung 506 verwendet werden.
  • <Beispiele von Konfigurationskombinationen>
  • Außerdem kann die vorliegende Technik beispielsweise auch wie folgt konfiguriert werden.
    • (1) Ein elektrostatisches Schutzelement, umfassend:
      • ein erstes Verunreinigungsgebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps, das auf einer vorbestimmten Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats ausgebildet ist;
      • ein zweites Verunreinigungsgebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps, das auf der vorbestimmten Oberflächenseite des Halbleitersubstrats so ausgebildet ist, dass es einen Zwischenraum in einer horizontalen Richtung in Bezug auf das erste Verunreinigungsgebiet ausbildet;
      • einen Kollektorkontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem ersten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das erste Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist;
      • einen Basiskontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps ist; und
      • einen Emitterkontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet an einer Position, die näher zu dem Kollektorkontakt als der Basiskontakt liegt, ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist.
    • (2) Das elektrostatische Schutzelement gemäß (1), ferner umfassend ein drittes Verunreinigungsgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps, das an einer Position, die näher zu dem Kollektorkontakt als der Emitterkontakt liegt, auf einer vorbestimmten Oberflächenseite im zweiten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist und das eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist.
    • (3) Das elektrostatische Schutzelement gemäß (2), ferner umfassend ein viertes Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps, das an einer Position, die näher zu dem Emitterkontakt als der Kollektorkontakt liegt, auf einer vorbestimmten Oberflächenseite im ersten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist und das eine höhere Konzentration als das erste Verunreinigungsgebiet aufweist.
    • (4) Das elektrostatische Schutzelement gemäß (2) oder (3), wobei das dritte Verunreinigungsgebiet annähernd die gleiche Tiefe wie der Emitterkontakt aufweist.
    • (5) Das elektrostatische Schutzelement gemäß einem von (2) bis (4), wobei eine Verunreinigungskonzentration des dritten Verunreinigungsgebiets gleich derjenigen des Emitterkontakts oder höher ist.
    • (6) Das elektrostatische Schutzelement gemäß (1), ferner umfassend:
      • ein viertes Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps, das an einer Position, die näher zu dem Emitterkontakt als der Kollektorkontakt liegt, auf einer vorbestimmten Oberflächenseite des ersten Verunreinigungsgebiets ausgebildet ist und das eine höhere Konzentration als das erste Verunreinigungsgebiet aufweist.
    • (7) Das elektrostatische Schutzelement gemäß (6), wobei das vierte Verunreinigungsgebiet annähernd die gleiche Tiefe wie der Kollektorkontakt aufweist.
    • (8) Das elektrostatische Schutzelement gemäß (6) oder (7), wobei eine Verunreinigungskonzentration des vierten Verunreinigungsgebiets gleich derjenigen des Kollektorkontakts oder höher ist.
    • (9) Das elektrostatische Schutzelement gemäß einem von (6) bis (8), wobei der Kollektorkontakt und das vierte Verunreinigungsgebiet an Positionen angeordnet sind, die in der horizontalen Richtung voneinander getrennt sind.
    • (10) Das elektrostatische Schutzelement gemäß einem von (1) bis (9), wobei, das erste Verunreinigungsgebiet und das zweite Verunreinigungsgebiet annähernd die gleiche Tiefe aufweisen.
    • (11) Das elektrostatische Schutzelement gemäß einem von (1) bis (10), ferner umfassend:
      • ein fünftes Verunreinigungsgebiet, das zumindest eine Unterseite des ersten Verunreinigungsgebiets und eine Unterseite des zweiten Verunreinigungsgebiets an einer Position, die tiefer als das erste Verunreinigungsgebiet und das zweite Verunreinigungsgebiet des Halbleitersubstrats ist, bedeckt und das eine niedrigere Konzentration als das erste Verunreinigungsgebiet und das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist.
    • (12) Das elektrostatische Schutzelement gemäß (11), ferner umfassend:
      • ein sechstes Verunreinigungsgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps, das zwischen dem Kollektorkontakt und dem fünften Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, das zumindest einen Teil einer Unterseite des Kollektorkontakts bedeckt und das eine niedrigere Konzentration als der Kollektorkontakt aufweist.
    • (13) Eine elektronische Vorrichtung, umfassend:
      • eine Halbleitereinrichtung, die mit einem elektrostatischen Schutzelement versehen ist, wobei
      • das elektrostatische Schutzelement umfasst:
        • ein erstes Verunreinigungsgebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps, das auf einer vorbestimmten Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats ausgebildet ist;
        • ein zweites Verunreinigungsgebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps, das auf der vorbestimmten Oberflächenseite des Halbleitersubstrats so ausgebildet ist, dass es einen Zwischenraum in einer horizontalen Richtung in Bezug auf das erste Verunreinigungsgebiet ausbildet;
        • einen Kollektorkontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem ersten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das erste Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist;
        • einen Basiskontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps ist; und
        • einen Emitterkontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet an einer Position, die näher zu dem Kollektorkontakt als der Basiskontakt liegt, ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist.
  • Es sollte besonders erwähnt werden, dass die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen vorteilhaften Effekte nur beispielhaft und nicht einschränkend sind und andere vorteilhafte Effekte erzeugt werden können.
  • Bezugszeichenliste
    • 101
    bis 101f elektrostatisches Schutzelement
    111
    Halbleitersubstrat
    112
    Untere P-Wanne
    113
    N-Wanne
    114
    Kollektorkontakt
    115
    P-Wanne
    116
    Basiskontakt
    117
    Emitterkontakt
    118
    Zwischenraum
    151, 152, 156
    Verunreinigungsgebiet
    201 bis 201c
    elektrostatisches Schutzelement
    211
    Halbleitersubstrat
    212
    Untere P-Wanne
    213
    P-Wanne
    214
    Kollektorkontakt
    215
    N-Wanne
    216
    Basiskontakt
    217
    Emitterkontakt
    218
    Zwischenraum
    251,
    252 Verunreinigungsgebiet
    501
    Bildaufnahmeeinrichtung
    504
    Festkörper-Bildgebungselement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2007242923 A [0002]
    • JP 2013172085 A [0002]

Claims (13)

  1. Elektrostatisches Schutzelement, aufweisend: ein erstes Verunreinigungsgebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps, das auf einer vorbestimmten Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats ausgebildet ist; ein zweites Verunreinigungsgebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps, das auf der vorbestimmten Oberflächenseite des Halbleitersubstrats so ausgebildet ist, dass es einen Zwischenraum in einer horizontalen Richtung in Bezug auf das erste Verunreinigungsgebiet ausbildet; einen Kollektorkontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem ersten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das erste Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist; einen Basiskontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps ist; und einen Emitterkontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet an einer Position, die näher zu dem Kollektorkontakt als der Basiskontakt liegt, ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist.
  2. Elektrostatisches Schutzelement nach Anspruch 1, ferner aufweisend ein drittes Verunreinigungsgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps, das an einer Position, die näher zu dem Kollektorkontakt als der Emitterkontakt liegt, auf einer vorbestimmten Oberflächenseite im zweiten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist und das eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist.
  3. Elektrostatisches Schutzelement nach Anspruch 2, ferner aufweisend ein viertes Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps, das an einer Position, die näher zu dem Emitterkontakt als der Kollektorkontakt liegt, auf einer vorbestimmten Oberflächenseite im ersten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist und das eine höhere Konzentration als das erste Verunreinigungsgebiet aufweist.
  4. Elektrostatisches Schutzelement nach Anspruch 2, wobei das dritte Verunreinigungsgebiet annähernd die gleiche Tiefe wie der Emitterkontakt aufweist.
  5. Elektrostatisches Schutzelement nach Anspruch 2, wobei eine Verunreinigungskonzentration des dritten Verunreinigungsgebiets gleich derjenigen des Emitterkontakts oder höher ist.
  6. Elektrostatisches Schutzelement nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein viertes Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps, das an einer Position, die näher zu dem Emitterkontakt als der Kollektorkontakt liegt, auf einer vorbestimmten Oberflächenseite des ersten Verunreinigungsgebiets ausgebildet ist und das eine höhere Konzentration als das erste Verunreinigungsgebiet aufweist.
  7. Elektrostatisches Schutzelement nach Anspruch 6, wobei das vierte Verunreinigungsgebiet annähernd die gleiche Tiefe wie der Kollektorkontakt aufweist.
  8. Elektrostatisches Schutzelement nach Anspruch 6, wobei eine Verunreinigungskonzentration des vierten Verunreinigungsgebiets gleich derjenigen des Kollektorkontakts oder höher ist.
  9. Elektrostatisches Schutzelement nach Anspruch 6, wobei der Kollektorkontakt und das vierte Verunreinigungsgebiet an Positionen angeordnet sind, die in der horizontalen Richtung voneinander getrennt sind.
  10. Elektrostatisches Schutzelement nach Anspruch 1, wobei das erste Verunreinigungsgebiet und das zweite Verunreinigungsgebiet annähernd die gleiche Tiefe aufweisen.
  11. Elektrostatisches Schutzelement nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein fünftes Verunreinigungsgebiet, das zumindest eine Unterseite des ersten Verunreinigungsgebiets und eine Unterseite des zweiten Verunreinigungsgebiets an einer Position, die tiefer als das erste Verunreinigungsgebiet und das zweite Verunreinigungsgebiet des Halbleitersubstrats ist, bedeckt und das eine niedrigere Konzentration als das erste Verunreinigungsgebiet und das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist.
  12. Elektrostatisches Schutzelement nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein sechstes Verunreinigungsgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps, das zwischen dem Kollektorkontakt und dem fünften Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, das zumindest einen Teil einer Unterseite des Kollektorkontakts bedeckt und das eine niedrigere Konzentration als der Kollektorkontakt aufweist.
  13. Elektronische Vorrichtung, aufweisend: eine Halbleitereinrichtung, die mit einem elektrostatischen Schutzelement versehen ist, wobei das elektrostatische Schutzelement umfasst: ein erstes Verunreinigungsgebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps, das auf einer vorbestimmten Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats ausgebildet ist; ein zweites Verunreinigungsgebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps, das auf der vorbestimmten Oberflächenseite des Halbleitersubstrats so ausgebildet ist, dass es einen Zwischenraum in einer horizontalen Richtung in Bezug auf das erste Verunreinigungsgebiet ausbildet; einen Kollektorkontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem ersten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das erste Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist; einen Basiskontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps ist; und einen Emitterkontakt, der auf einer vorbestimmten Oberflächenseite in dem zweiten Verunreinigungsgebiet an einer Position, die näher zu dem Kollektorkontakt als der Basiskontakt liegt, ausgebildet ist, der eine höhere Konzentration als das zweite Verunreinigungsgebiet aufweist und der ein Verunreinigungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist.
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