DE19636741A1 - Einen erhöhten zulässigen Arbeitsbereich aufweisende Bipolartransistoren und ihre Herstellungsverfahren - Google Patents

Einen erhöhten zulässigen Arbeitsbereich aufweisende Bipolartransistoren und ihre Herstellungsverfahren

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Halbleitervorrich­ tungen und insbesondere Bipolar- bzw. Bipolarsperrschicht­ transistoren und ihre Herstellungsverfahren.
Bipolartransistoren (BJT) werden im allgemeinen als ein Schaltelement betrieben. Ein Strom, der zwischen den Kol­ lektor- und Emitterknoten eines BJT fließt, wird durch ein Ein- und Ausschalten eines Stroms, der durch den Basiskno­ ten des Transistors fließt, geschaltet, was den Transistor zwischen Sättigungs- und Sperrzuständen steuert. Die Strom­ belastbarkeit im "eingeschalteten" Zustand, das heißt, Sät­ tigungszustand, ist im allgemeinen proportional zu der Flä­ che des Emitters. Demgemäß ist es im allgemeinen wünschens­ wert, die größtmögliche Emitterfläche vorzusehen, um die Sättigungsstrombelastbarkeit des Transistors zu erhöhen.
Die Fig. 4 und 5 stellen einen typischen BJT eines npn-Typs im Stand der Technik dar. Eine N-Epitaxieschicht 20 liegt auf einem N⁺-Subtrat 10, wobei auf der N-Epitaxie­ schicht 20 eine P-Basisschicht 30 liegt. Ein N⁺-Emitterbe­ reich 40 ist in der P-Basisschicht 30 vorgesehen, wobei auf ihm ein Emitteranschluß 50 ausgebildet ist. Ein Basisan­ schluß 52 befindet sich von dem Emitteranschluß 50 beab­ standet auf der Basisschicht 30. Ein Kollektoranschluß 54 ist auf dem Substrat 10 ausgebildet. Für den eingeschalte­ ten Zustand, der in Fig. 4 dargestellt ist, werden die pn- Übergänge der Vorrichtung vorwärts vorgespannt, das heißt, der Kollektoranschluß 54 ist bezüglich des Emitteranschlus­ ses 50 positiv. Der Strom an der Peripherie des Emitterbe­ reichs 40 ist typischerweise höher als der Strom in der Mitte des Emitterbereichs 40, wie es durch breite bzw. schmale Pfeile dargestellt ist.
Ein Ausschalten des Schalttransistors erfordert ein Rückwärtsvorspannen des pn-Übergangs zwischen der Basis­ schicht 30 und dem Emitterbereich 40, um den Strom zu sper­ ren, der zwischen dem Kollektoranschluß 54 und dem Emitter­ anschluß 50 fließt. Wenn der Übergang rückwärts vorgespannt ist, verschiebt sich ein Verarmungsbereich in der Basis­ schicht 30 von direkt unterhalb des Basisanschlusses 52 zu der Mitte des Emitterbereichs 40 hin, was einen Stromfluß zwischen dem Basisanschluß 52 und dem Kollektoranschluß 54 sperrt.
Diese Verschiebung ist jedoch nicht augenblicklich und während der endlichen Zeit, die es dauert, bis sich die Verarmungsschicht verschiebt und den Stromfluß sperrt, kann ein Strom zu der Mitte des Emitterbereichs 40 hin konzen­ triert werden, wie es durch den breiten Pfeil in Fig. 5 dargestellt ist. Dieses Stromkonzentrationsphänomen neigt dazu, sich zu verschlimmern, wenn der Transistor verwendet wird, um eine induktive Last zu schalten, da ein Strom von der induktiven Last dazu führt, daß der Emitterstrom kon­ stant gehalten wird, wenn sich die leitende Fläche des Emitterbereichs 40 verringert. Die Stromkonzentration ver­ ursacht im allgemeinen einen Erwärmung in dem Mittenab­ schnitt des Emitterbereichs 40, welche weiterhin dazu führt, daß eine Stromdichte in dem Mittenabschnitt des Emitterbereichs 40 erhöht wird und noch mehr Erwärmung ver­ ursacht wird. Wenn der Temperaturanstieg, der durch eine Stromkonzentration induziert wird, hoch genug ist, kann er den Transistor dauerhaft beschädigen; ein Ausfallmechanis­ mus bzw. eine Ausfallart, der bzw. die oft als Sperrspan­ nungsdurchbruch zweiter Art bezeichnet wird. Ein Sperrspan­ nungsdurchbruch zweiter Art kann den Bereich einer Spannung und eines Stroms begrenzen, in welchem der Transistor be­ trieben werden kann, was als der zulässige bzw. sichere Ar­ beitsbereich (SOA) des Transistors bezeichnet wird.
Eine Stromkonzentration und zugehörige Probleme können sich erhöhen, wenn sich die Fläche des Emitterbereichs 40 erhöht, da eine Erhöhung der Fläche des Emitterbereichs 40 dazu führt, daß die Zeit erhöht wird, die benötigt wird, den Emitter/Basisübergang rückwärts vorzuspannen. Somit kann, obgleich eine Erhöhung der Fläche des Emitterbereichs 40 die Strombelastbarkeit des Transistors im eingeschalte­ ten Zustand erhöhen kann, sie ebenso den SOA des Transi­ stors verringern. Lösungen der Stromkonzentration, die ei­ nem Sperrspannungsdurchbruch zweiter Art zugehörig ist, sind im U.S.-Patent Nr. 4,388,634 von Amantea et al. (das einen BJT mit einem Kollektor mit einer Profildotierung be­ schreibt) und im U.S.-Patent Nr. 4,416,708 von Abdoulin et al. (das einen Bipolartransistor beschreibt, der eine ge­ zahnte Emitterstruktur aufweist) beschrieben.
Im Hinblick auf die vorhergehenden Probleme ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Bipolartransistoren, welche nach einem Ausschalten eine verringerte Stromkonzen­ tration aufweisen, und ihre Herstellungsverfahren zu schaf­ fen, sowie Bipolartransistoren (BJTs), die einen erhöhten zulässigen Arbeitsbereich (SOA) aufweisen, und ihre Her­ stellungsverfahren zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Bipo­ lartransistors nach Anspruch 1, einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6 oder 11, eines Verfahrens zur Herstellung eines Bipolartransistors nach Anspruch 13 sowie eines Ver­ fahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 18 oder 23 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung schafft Bipolartransistoren und ihre Herstellungsverfahren, bei denen ein im allgemei­ nen konkaver Halbleiterübergang zwischen Emitter- und Ba­ sisbereichen vorgesehen ist, wobei der im allgemeinen kon­ kave Halbleiterübergang einen bezüglich einer Emitteran­ schlußkontaktfläche auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Emitterbereichs hin ausgerichteten und ihm wesentlichen zu ihr zentrierten Scheitelpunkt aufweist. Der Emitterbe­ reich kann eine Mehrzahl von angrenzenden Emitterunterbe­ reichen beinhalten, die sich von der Oberfläche des Emit­ terbereichs zu dem Basisbereich ausdehnen. Vorzugsweise dehnt sich eine Mehrzahl von Unterbereichen auf eine gebo­ gene Weise zu dem Basisbereich aus und mischt sich, um den im allgemeinen konkaven Halbleiterübergang auszubilden. Durch Vorsehen eines konkaven Emitter/Basisübergangs bezüg­ lich des Emitteranschlusses der Vorrichtung kann die vor­ liegende Erfindung eine Stromkonzentration in Mittenberei­ chen des Emitterbereichs verringern, da der Emit­ ter/Basisübergang rückwärts vorgespannt ist, womit ein Sperrspannungsdurchbruch zweiter Art verhindert und der SOA des Transistors erhöht wird.
Insbesondere beinhaltet gemäß der vorliegenden Erfin­ dung ein Bipolartransistor ein Halbleitersubstrat, das eine Oberfläche aufweist, einen Basisbereich eines ersten Leit­ fähigkeitstyps in dem Substrat und einen Emitterbereich ei­ nes zweiten Leitfähigkeitstyps, der sich von der Oberfläche in den Basisbereich ausdehnt, um einen im allgemeinen kon­ kaven Halbleiterübergang auszubilden, der einen Scheitel­ punkt aufweist, der zu der Oberfläche hin ausgerichtet ist. Der Emitterbereich beinhaltet vorzugsweise eine Mehrzahl von angrenzenden Emitterunterbereichen, wobei sich jeder der Emitterunterbereiche von der Oberfläche in den Basisbe­ reich ausdehnt, um den im allgemeinen konkaven Halbleiter­ übergang auszubilden. Vorzugsweise beinhaltet die Mehrzahl von angrenzenden Emitterunterbereichen eine Mehrzahl von Emitterunterbereichen, die sich auf eine gebogene Weise von der Oberfläche in den Basisbereich ausdehnen und mischen, um den im allgemeinen konkaven Halbleiterübergang auszubil­ den. Der Transistor kann ebenso einen Kollektorbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps in dem Substrat beinhalten, wo­ bei der Kollektorbereich den Basisbereich elektrisch kon­ taktiert, um dadurch einen zweiten Halbleiterübergang aus­ zubilden, der dem ersten Halbleiterübergang gegenüberlie­ gend angeordnet ist. Der Transistor kann ebenso vorzugs­ weise einen Emitteranschluß beinhalten, der den Emitterbe­ reich an einer Emitterkontaktfläche auf der Substratober­ fläche elektrisch kontaktiert, wobei die Emitterkontaktflä­ che einen Mittenabschnitt aufweist, der bezüglich des Scheitelpunkts des im allgemeinen konkaven Halbleiterüber­ gangs im wesentlichen zentriert ist.
Gemäß einem Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Basisschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps in einem Halbleitersubstrat vorgesehen, wobei die Basisschicht eine Oberfläche aufweist, die einen Mittenabschnitt und Au­ ßenabschnitte aufweist, die seitlich von dem Mittenab­ schnitt angeordnet sind. Ionen eines zweiten Leitfähig­ keitstyps werden durch die Basisschichtoberfläche in dis­ kreten Konzentrationen, die sich von dem Mittenabschnitt der Basisschichtoberfläche seitlich zu den Außenabschnitten der Basisschichtoberfläche hin erhöhen, implantiert. Die implantierten Ionen werden in die Basisschicht diffundiert, um dadurch einen Emitterbereich des zweiten Leitfähig­ keitstyps auszubilden, welcher sich in die Basisschicht ausdehnt und einen im allgemeinen konkaven Halbleiterüber­ gang ausbildet, der einen Scheitelpunkt aufweist, der zu der Oberfläche der Basisschicht hin ausgerichtet ist. Die Ionen werden vorzugsweise in eine Mehrzahl von diskreten Abschnitten der Oberfläche der Basisschicht implantiert, wobei sich die Abschnitte von dem Mittenabschnitt der Ba­ sisschichtoberfläche seitlich zu den Außenabschnitten der Basisschichtoberfläche hin in der Fläche erhöhen. Dem Schritt eines Implantierens kann ein Abscheiden einer Mas­ kenschicht auf die Basisschicht und ein Ätzen der Masken­ schicht, um die Mehrzahl von Abschnitten der Basisschicht­ oberfläche freizulegen, vorangehen und der Schritt eines Implantierens von Ionen kann ein Implantieren von Ionen des zweiten Leitfähigkeitstyps in die freigelegten Basis­ schichtoberflächenabschnitte beinhalten. Dem Schritt eines Implantierens von Ionen kann der Schritt eines Entfernens der Maskenschicht von der Basisschicht folgen. Dem Schritt eines Entfernens der Maskenschicht kann der Schritt eines Verbindens eines Emitteranschlusses mit dem Emitterbereich an der Emitterkontaktfläche der Basisschichtoberfläche fol­ gen, wobei die Emitterkontaktfläche einen Mittenabschnitt aufweist, der bezüglich des Scheitelpunkts des im allgemei­ nen konkaven Halbleiterübergangs im wesentlichen zentriert ist.
Die hierin beschriebenen Halbleiterübergänge und Ver­ fahren können ebenso für andere Halbleitervorrichtungen als BJTs verwendet werden. Die hierin beschriebenen Übergänge und Verfahren können für pn-Übergänge in anderen Vorrich­ tungen als BJTs, zum Beispiel in Dioden, Triacs, Gateab­ schalte- bzw. Gate-Turn-Off-Vorrichtungen und dergleichen, verwendet werden. Die hierin beschriebenen Verfahren können ebenso verwendet werden, um andere Halbleiterübergänge als pn-Übergänge, wie zum Beispiel Halbleitermetallübergänge, zu erzeugen. Außerdem ist die vorliegende Erfindung anwend­ bar, um im allgemeinen konvexe Übergänge zwischen Bereichen des gleichen Leitfähigkeitstyps, die aber unterschiedliche Dotierstoffkonzentrationen aufweisen, auszubilden, um ein erwünschtes Leitfähigkeitsprofil zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Bipolartransi­ stors gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 und 3 Verfahren zur Herstellung eines Bipolartran­ sistors gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 einen Bipolartransistor im Stand der Technik in einem eingeschalteten Zustand;
Fig. 5 einen Bipolartransistor im Stand der Technik beim Übergang zu einem ausgeschalteten Zu­ stand;
Fig. 6A eine Stromdichte eines Bipolartransistors im Stand der Technik; und
Fig. 6B eine Stromdichte eines Bipolartransistors ge­ mäß der vorliegenden Erfindung.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines Ausführungs­ beispiels der vorliegenden Erfindung.
In der Zeichnung sind die Dicken von Schichten und Be­ reichen zur Klarheit betont und gleiche Bezugszeichen be­ zeichnen durchgängig gleiche Elemente.
Zum Zwecke einer Darstellung bezieht sich die Beschrei­ bung eines Ausführungsbeispiels auf einen Bipolartransi­ stors eines npn-Typs gemäß der vorliegenden Erfindung. Fachleute werden erkennen, daß die vorliegende Erfindung ebenso Bipolartransistoren beinhaltet, die Bereiche entge­ gengesetzter Polaritäten zu den hierin beschriebenen bein­ halten. Fachleute werden ebenso verstehen, daß die hierin beschriebenen Halbleiterübergänge und Herstellungsverfahren an anderen Halbleitervorrichtungen anwendbar sind.
Fig. 1 stellt ein Ausführungsbeispiel eines Bipolar­ transistors gemäß der vorliegenden Erfindung, genauer ge­ sagt, ein Ausführungsbeispiel eines npn-Typs, dar. Ein Halbleitersubstrat 100 weist eine Oberfläche 43 auf. Ein Basisbereich 30 eines P-Typs ist in dem Substrat 100 ausge­ bildet. Ein Emitterbereich 40 eines N⁺-Typs dehnt sich voll der Oberfläche 43 in den Basisbereich 30 aus, um einen im allgemeinen konkaven Halbleiterübergang 45 auszubilden, der einen Scheitelpunkt 46 aufweist, der zu der Oberfläche 43 hin ausgerichtet ist. Ein Emitteranschluß 50 kontaktiert den Emitterbereich 40 an einer Emitterkontaktoberfläche 44, die vorzugsweise einen Mittenabschnitt 44a aufweist, der bezüglich des Scheitelpunkts 46 des konkaven Halbleiter­ übergangs 45 im wesentlichen zentriert ist. Wie es darge­ stellt ist, ist ebenso ein Kollektorbereich 5, der Halblei­ terkollektorunterbereiche 10, 20 des N-Typs bzw. N⁺-Typs beinhaltet, in dem Substrat 100 vorgesehen, der den Basis­ bereich 30 kontaktiert, um einen zweiten Halbleiterübergang 25 auszubilden, der dem konkaven Halbleiterübergang 45 ge­ genüberliegend angeordnet ist. Ein Basisanschluß 52 ist vorgesehen, der die Basisschicht 30 kontaktiert und von dem Emitteranschluß 50 beabstandet ist. Ein Kollektoranschluß 54 kontaktiert den Kollektorbereich 5.
Fig. 3 stellt den konkaven Halbleiterübergang 45 de­ taillierter dar, wobei Abschnitte des Basisbereichs 30 und des Emitterbereichs 40 des Substrats 100 gezeigt sind, die in Fig. 1 dargestellt sind. Der Emitterbereich 40 ist so gezeigt, daß er eine Mehrzahl von angrenzenden Emitterun­ terbereichen 40a bis 40g beinhaltet, welche sich von der Oberfläche 43 des Substrats 100 in den Basisbereich 30 aus­ dehnen. Vorzugsweise dehnen sich die Emitterunterbereiche 40a bis 40g auf eine gebogene Weise in den Basisbereich 30 gemischt aus, um den konkaven Halbleiterübergang 45 auszu­ bilden. Somit weist der Querschnitt des konkaven Halblei­ terübergangs 45 ein charakteristisches Profil auf, das eine Mehrzahl von Segmenten 45a bis 45g beinhaltet, welche be­ züglich der Oberfläche 43 im allgemeinen konvex sind.
Es wird wieder zurück auf Fig. 1 verwiesen. Durch Vor­ sehen des konkaven Halbleiterübergangs 45, der bezüglich der Emitterkontaktoberfläche 44 zentriert ist, kann eine Stromkonzentration, die einem Sperrspannungsdurchbruch zweiter Art zugehörig ist, verringert werden. Während eines Rückwärtsvorspannens des Halbleiterübergangs 45 wird ein Strom weg von der Mitte des Emitterbereichs 40 zu den Au­ ßenabschnitten des Emitterbereichs 40 hin verteilt, wie es durch die Pfeile in Fig. 1 dargestellt ist. Wie es im De­ tail in den Fig. 6A und 6B dargestellt ist, welche einen Vergleich von Stromflüssen in einem BJT im Stand der Tech­ nik (Fig. 6A) und einem BJT gemäß der vorliegenden Erfin­ dung (Fig. 6B) vorsehen, ist eine Stromdichte in Mittenab­ schnitten der Vorrichtung, die einen im allgemeinen konve­ xen Emitter/Basisübergang 45 aufweist, gemäß der vorliegen­ den Erfindung niedriger als die Stromdichte in den Mitten­ abschnitten des BJT im Stand der Technik. Fachleute werden erkennen, daß die vorliegende Erfindung durch ein Verrin­ gern der Stromdichte in den Mittenabschnitten des Emitters einen BJT mit einem erhöhten SOA schaffen kann.
Die Fig. 2 und 3 stellen Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterübergangs gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wird eine Oxid- oder an­ dere Maskenschicht 60 auf eine Basisschicht 30 eines P-Typs (eines ersten Leitfähigkeitstyps) abgeschieden und dann ge­ ätzt, um Oberflächenabschnitte 42a bis 42g der unterliegen­ den Basisschicht 30 freizulegen. Das Ätzen wird zum Bei­ spiel unter Verwendung einer Photomaske derart selektiv durchgeführt, daß die freigelegten Oberflächenabschnitte 42a bis 42g sich seitlich von dem Mittenabschnitt 60a der Maskenschicht 60 zu Außenabschnitten 60b der Maskenschicht 60 erhöhend in der Fläche größer werden. Ionen des ersten Leitfähigkeitstyps werden dann in die freigelegten Oberflä­ chenabschnitte 42a bis 42g implantiert.
Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, werden dann die im­ plantierten Ionen in die Basisschicht 30 diffundiert, um einen Emitterbereich 40 und einen im allgemeinen konkaven Halbleiterübergang 45 zu erzeugen, der einen Scheitelpunkt 46 aufweist, der zu der Oberfläche 43 hin ausgerichtet ist. Der Emitterbereich 40 beinhaltet vorzugsweise eine Mehrzahl von Emitterunterbereichen 40a bis 40g, die sich von der Oberfläche 43 in die Basisschicht 30 ausdehnen. Aufgrund der Natur des Diffusionsverfahrens dehnen sich die Unterbe­ reiche 40a bis 40g auf eine gebogene Weise ohne ein größe­ res Eindringen der diffundierten Ionen in die Außenab­ schnitte der Schicht 30 in die Basisschicht 30 aus. Die Un­ terbereiche 40a bis 40g mischen sich, um den konkaven Halb­ leiterübergang 45 auszubilden. Bei einem Querschnitt bein­ haltet der konkave Halbleiterübergang 45 eine Mehrzahl von Segmenten 45a bis 45g, welche bezüglich der Oberfläche 43 im allgemeinen konvex sind. Fachleute werden verstehen, daß weniger oder größere Unterbereiche abhängig von der er­ wünschten Glattheit des Halbleiterübergangs 45 mit der vor­ liegenden Erfindung verwendet werden können. Zum Beispiel kann eine Erhöhung der Anzahl von Oberflächenabschnitten, die durch den Ätzschritt freigelegt werden, einen konkaven Halbleiterübergang 45 erzeugen, der sich näher einer wahren konvexen Kurve annähert.
Fachleute werden verstehen, daß, obgleich die zuvor be­ schriebenen Vorrichtungen und Verfahren Bipolartransistoren betreffen, die vorliegende Erfindung an anderen Halbleiter­ vorrichtungen anwendbar ist, bei welchen eine ähnlich ge­ formte Stromverteilung zwischen einem Halbleiterübergang und einem anderen Materialübergang erwünscht ist. Auf eine ähnliche Weise können pn-Halbleiterübergänge in anderen Halbleitervorrichtungen als BJTs, zum Beispiel Dioden, Triacs, Gateabschaltevorrichtungen und dergleichen, ausge­ bildet werden. Außerdem ist die vorliegende Erfindung an­ wendbar, um im allgemeinen konvexe Übergänge zwischen Be­ reichen des gleichen Leitfähigkeitstyps, die aber unter­ schiedliche Dotierstoffkonzentrationen aufweisen, auszubil­ den, um ein Leitfähigkeitsprofil und eine Stromverteilung zu erzeugen, die zu den zuvor beschriebenen ähnlich sind. Zum Beispiel kann ein Kollektor, der ein konkaves Leitfä­ higkeitsprofil aufweist, in einem BJT vorgesehen sein, um eine Stromkonzentration in einem besonderen Bereich der Vorrichtung zu verringern.
Ein in der vorhergehenden Beschreibung beschriebener Bipolartransistor beinhaltet ein Halbleitersubstrat, das eine Oberfläche aufweist, einen Basisbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps in dem Substrat und einen Emitterbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der sich von der Oberflä­ che in den Basisbereich ausdehnt, um einen im allgemeinen konkaven Halbleiterübergang auszubilden, der einen Schei­ telpunkt aufweist, der zu der Oberfläche hin ausgerichtet ist. Der Emitterbereich beinhaltet vorzugsweise eine Mehr­ zahl von angrenzenden Emitterunterbereichen, die sich von der Oberfläche auf eine gebogene Weise in den Halbleiterbe­ reich ausdehnen und mischen, um einen im allgemeinen konka­ ven Halbleiterübergang auszubilden. Der Transistor beinhal­ tet vorzugsweise einen Emitteranschluß, der den Emitterbe­ reich an einer Emitterkontaktfläche auf der Oberfläche elektrisch kontaktiert, wobei die Emitterkontaktfläche ei­ nen Mittenabschnitt aufweist, der bezüglich des Scheitel­ punkts des Halbleiterübergangs im wesentlichen zentriert ist. Um den Bipolartransistor herzustellen, ist eine Basis­ schicht des ersten Leitfähigkeitstyps in einem Halbleiter­ substrat vorgesehen, werden Ionen des zweiten Leitfähig­ keitstyps durch die Basisschichtoberfläche in Abschnitte der Basisschichtoberfläche implantiert, die sich von einem Mittenabschnitt der Basisschichtoberfläche seitlich zu Au­ ßenabschnitten der Basisschichtoberfläche hin in der Fläche erhöhen, und werden die implantierten Ionen in die Basis­ schicht diffundiert, um dadurch den Emitterbereich und den konkaven Halbleiterübergang zu erzeugen. Vorzugsweise wer­ den die Ionen durch ein Abscheiden eines Oxid- oder anderen Maskenfilms auf die Basisschicht, ein selektives Ätzen der Maskenschicht, um die Mehrzahl von Oberflächenabschnitten freizulegen, und dann ein Implantieren der Ionen in die freigelegten Oberflächenabschnitte implantiert.

Claims (23)

1. Bipolartransistor, der aufweist:
ein Halbleitersubstrat (100), das eine Oberfläche (43) aufweist;
einen Basisbereich (30) eines ersten Leitfähigkeitstyps in dem Substrat (100); und
einen Emitterbereich (40) eines zweiten Leitfähig­ keitstyps, der sich von der Oberfläche (43) in den Ba­ sisbereich (30) ausdehnt, um einen im allgemeinen konka­ ven Halbleiterübergang (45) auszubilden, der einen Scheitelpunkt (46) aufweist, der zu der Oberfläche (43) hin ausgerichtet ist.
2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterbereich (40) eine Mehrzahl von angrenzenden Emitterunterbereichen (40a bis 40g) aufweist, wobei sich jeder der Emitterunterbereiche (40a bis 40g) von der Ober­ fläche (43) in den Basisbereich (30) ausdehnt, um den im allgemeinen konkaven Halbleiterübergang (45) auszubil­ den.
3. Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von angrenzenden Emitterunterbereichen (40a bis 40g) eine Mehrzahl von Emitterunterbereichen (40a bis 40g) aufweist, die sich von der Oberfläche (43) auf eine gebogene Weise in den Basisbereich (30) ausdehnen und mischen, um den im allgemeinen konkaven Halbleiterüber­ gang (45) auszubilden.
4. Transistor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kollektorbereich (5) des zweiten Leitfähigkeitstyps in dem Substrat (100), wobei der Kollektorbereich (5) den Basisbereich (30) elektrisch kontaktiert, um dadurch ei­ nen zweiten Halbleiterübergang (25) auszubilden, der dem ersten Halbleiterübergang (45) gegenüberliegend angeord­ net ist.
5. Transistor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Emitteranschluß (50), der den Emitterbereich (40) an ei­ ner Emitterkontaktfläche (44) elektrisch kontaktiert, der einen Mittenabschnitt (44a) aufweist, der bezüglich des Scheitelpunkts (46) des im allgemeinen konkaven Halbleiterübergangs (45) im wesentlichen zentriert ist.
6. Halbleitervorrichtung, die aufweist:
einen ersten Bereich (30); und
einen zweiten Bereich (40), der den ersten Bereich (30) kontaktiert, um einen im allgemeinen konkaven Halblei­ terübergang (45) auszubilden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der im allgemeinen konkave Halbleiterübergang (45) einen Scheitelpunkt (46) aufweist und sie weiterhin ei­ nen dritten Bereich (50) aufweist, der den zweiten Be­ reich (40) an einer Kontaktoberfläche (44) kontaktiert, die einen Mittenabschnitt (44a) aufweist und dem im all­ gemeinen konkaven Halbleiterübergang (45) derart gegen­ überliegend angeordnet ist, daß der Mittenabschnitt (44a) bezüglich des Scheitelpunkts (46) im wesentlichen zentriert ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich (40) eine Mehrzahl von angrenzen­ den Unterbereichen (40a bis 40g) aufweist, wobei sich jeder der Unterbereiche (40a bis 40g) von der Kontaktoberfläche (44) in den ersten Bereich (30) ausdehnt, um den im all­ gemeinen konkaven Halbleiterübergang (45) auszubilden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von angrenzenden Unterbereichen (40a bis 40g) eine Mehrzahl von Unterbereichen (40a bis 40g) auf­ weist, die sich von der Kontaktoberfläche (44) auf eine gebogene Weise in den ersten Bereich (30) ausdehnen und mischen, um den im allgemeinen konkaven Halbleiterüber­ gang (45) auszubilden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (30) einen ersten Halbleiterbe­ reich des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei der zweite Bereich (40) einen zweiten Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und wobei der drit­ te Bereich (50) einen leitenden Bereich aufweist.
11. Halbleitervorrichtung, die aufweist:
einen ersten Halbleiterbereich (30) eines ersten Leitfä­ higkeitstyps;
einen leitenden Bereich (50); und
einen zweiten Halbleiterbereich (40) eines zweiten Leit­ fähigkeitstyps, der den leitenden Bereich (50) an einer Kontaktoberfläche (44) kontaktiert, die einen Mittenab­ schnitt (44a) aufweist, und den ersten Halbleiterbereich (30) an einem im allgemeinen konkaven Halbleiterübergang (45) elektrisch kontaktiert, der einen Scheitelpunkt (46) aufweist, der zu der Oberfläche (44) hin ausgerichtet ist und bezüglich des Mittenabschnitts (44a) der Kon­ taktoberfläche (44) im wesentlichen zentriert ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterübergang (45) im Querschnitt eine Mehrzahl von Segmenten aufweist, die bezüglich der Kon­ taktoberfläche (44) eine im allgemeinen konvexe Form aufweisen.
13. Verfahren zur Herstellung eines Bipolartransistors, das die folgenden Schritte aufweist:
Vorsehen einer Basisschicht (30) eines ersten Leitfähig­ keitstyps in einem Halbleitersubstrat (100), wobei die Basisschicht (30) eine Oberfläche (43) aufweist, die ei­ nen Mittenabschnitt und Außenabschnitte aufweist, die seitlich von dem Mittenabschnitt der Basisschichtober­ fläche (43) angeordnet sind;
Implantieren von Ionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps durch die Basisschichtoberfläche (43) in diskreten Kon­ zentrationen, die sich von dem Mittenabschnitt der Ba­ sisschichtoberfläche (43) seitlich zu den Außenabschnit­ ten der Basisschichtoberfläche (43) hin erhöhen; und
Diffundieren der implantierten Ionen in die Basis­ schicht (30), um dadurch einen Emitterbereich (40) des zweiten Leitfähigkeitstyps zu erzeugen, welcher sich in die Basisschicht (30) ausdehnt und einen im allgemeinen konkaven Halbleiterübergang (45) ausbildet, der einen Scheitelpunkt (46) aufweist, der zu der Oberfläche (43) der Basisschicht (30) hin ausgerichtet ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt eines Implantierens den Schritt eines Im­ plantierens von Ionen des zweiten Leitfähigkeitstyps in eine Mehrzahl von diskreten Abschnitten (42a bis 42g) der Oberfläche (43) der Basisschicht (30) aufweist, wobei sich die Abschnitte (42a bis 42g) von dem Mittenabschnitt der Basisschichtoberfläche (43) seitlich zu den Außenab­ schnitten der Basisschichtoberfläche (43) hin in der Fläche erhöhen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schritt eines Implantierens die folgenden Schritte vorangehen:
Abscheiden einer Maskenschicht (60) auf die Basisschicht (30); und
Ätzen der Maskenschicht (60), um die Mehrzahl von Ab­ schnitten (42a bis 42g) der Basisschichtoberfläche (43) freizulegen; wobei
der Schritt eines Implantierens von Ionen den Schritt eines Implantierens von Ionen in die freigelegten Ba­ sisschichtoberflächenabschnitte (42a bis 42g) aufweist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schritt eines Implantierens von Ionen der Schritt eines Entfernens der Maskenschicht (60) von der Basis­ schicht (30) folgt.
17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schritt eines Diffundierens der Schritt eines Aus­ bildens eines Emitteranschlusses (50) auf dem Emitterbe­ reich (40) an einer Emitterkontaktfläche (44) der Basis­ schichtoberfläche (43) folgt, wobei die Emitterkontakt­ fläche (44) einen Mittenabschnitt (44a) aufweist, der be­ züglich des Scheitelpunkts (46) des im allgemeinen kon­ kaven Halbleiterübergangs (45) im wesentlichen zentriert ist.
18. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, das die folgenden Schritte aufweist:
Vorsehen einer Schicht (30), die eine Oberfläche (43) aufweist, die einen Mittenabschnitt und Außenabschnitte aufweist, die seitlich von dem Mittenabschnitt angeord­ net sind;
Implantieren von Ionen durch die Oberfläche (43) in dis­ kreten Konzentrationen, die sich von dem Mittenab­ schnitt der Oberfläche (43) seitlich zu den Außenab­ schnitten der Oberfläche (43) hin erhöhen; und
Diffundieren der implantierten Ionen in die Schicht (30), um dadurch einen Bereich (40) zu erzeugen, welcher sich von der Oberfläche (43) der Schicht (30) in die Schicht (30) ausdehnt und einen im allgemeinen konkaven Halbleiterübergang (45) ausbildet, wobei der Halbleiter­ übergang (45) einen Scheitelpunkt (46) aufweist, der zu der Oberfläche (43) der Schicht (30) hin ausgerichtet ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt eines Implantierens den Schritt eines Im­ plantierens von Ionen in eine Mehrzahl von diskreten Oberflächenabschnitten (42a bis 42g) der Oberfläche (43) der Schicht (30) aufweist, wobei sich die Abschnitte (42a bis 42g) von dem Mittenabschnitt der Oberfläche (43) seitlich zu den Außenabschnitten der Oberfläche (43) hin in der Fläche erhöhen.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schritt eines Implantierens die folgenden Schritte vorangehen:
Abscheiden einer Maskenschicht (60) auf den ersten Halb­ leiterbereich (30); und
Ätzen der Maskenschicht (60), um die Mehrzahl von Ab­ schnitten (42a bis 42g) der Oberfläche (43) freizulegen;
wobei der Schritt eines Implantierens von Ionen den Schritt eines Implantierens von Ionen durch die freige­ legten Oberflächenabschnitte (42a bis 42g) aufweist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schritt eines Implantierens von Ionen der Schritt eines Entfernens der Maskenschicht (60) von der Schicht (30) folgt.
22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schritt eines Diffundierens der Schritt eines Aus­ bildens eines dritten Bereichs (50) folgt, der die Schicht (30) an einer Kontaktfläche (44) auf der Oberflä­ che (43) der Schicht (30) kontaktiert, wobei die Kontakt­ fläche (44) einen Mittenabschnitt (44a) aufweist, der be­ züglich des Scheitelpunkts (46) des im allgemeinen kon­ kaven Halbleiterübergangs (46) im wesentlichen zentriert ist.
23. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, das den folgenden Schritt aufweist:
Verbinden erster und zweiter Halbleiterbereiche (30, 40), um einen im allgemeinen konkaven Halbleiterübergang (45) zwischen den ersten und zweiten Halbleiterbereichen (30, 40) auszubilden.
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