DE4037202A1 - Forming trenches in single crystal silicon@ wafers - includes forming etching mask contg. parallelogram shaped window on (110) wafer face, anisotropically etching, etc. - Google Patents

Abstract

Trenches in a single crystalline Si wafer with a (110) surface lane are formed using a masking layer featuring openings in the shape of a parallelogram with angles which are not 90 deg., and etched with an anisotropic process. The trench formed has at least one vertical and at least one sloping (6.1,6.2..) wall. The mask window has been aligned pref. with the long sides, which must form vertical sides, parallel to an intersection of the (110) plane with one of the 4 planes (1-11), (-11-1), (-111) or (1-1-1). The edges of the parallelogram which must form sloping walls, pref. the short sides, must be parallel to intersections of the (110) plane and the (111) or (11-1) planes. The etchant used is pref. 6-9 mole/l. of KOH at pref. 90 deg.C at which the etch rate ratio of 110 to 311 is as small as possible. The process also requires overhanging mask edges which are obtained by isotropic etching before the anisotropic etching is carried out. The parallelogram pref. has long sides which correspond with vertical walls and short sides corresp. with the sloping walls. USE/ADVANTAGE - The etching process is simple and reproducible. It produces vertical walls without excessive facets at the bottom of the trench. The etched surfaces are free of contamination and relatively few crystal defects are generated. The under cutting and trench dimensions have small tolerances. The process is used in the mfr. of GTO thyristors and/or field controlled thyristors.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Gräben in einem einkristallinen Si-Körper, wobei auf einer <110< Oberfläche des Si-Körpers eine Ätzmaske mit mindestens einem Maskenfenster aufgebracht wird und mit einem anisotropen Ätzprozeß ein Graben mit mindestens einer vertikalen und mindestens einer nicht vertikalen, schiefen Wand geätzt wird.The invention relates to a method for producing trenches in a monocrystalline Si body, where on a <110 < Surface of the Si body, an etching mask with at least one Mask window is applied and with an anisotropic Etching process a trench with at least one vertical and at least one non-vertical, oblique wall is etched.

Stand der TechnikState of the art

Abschaltbare Halbleiterbauelemente hoher Leistung - wie z. B. der GTO oder der von Horst Grüning et al. entwickelte FCTh (Field Controlled Thyristor) - setzen sich in der Regel aus vielen, kleinen, auf einem einzigen Halbleitersubstrat angeordneten, parallelen Schaltzellen zusammen.Switchable semiconductor devices of high power - such. B. the GTO or the Horst Grüning et al. developed FCTh (Field Controlled Thyristor) - usually turn off many, small, on a single semiconductor substrate arranged, parallel switching cells together.

Bei der Herstellung von feinstrukturierten Halbleiter­ bauelementen kommt der Ätztechnik eine zentrale Bedeutung zu. Sie ist mitbestimmend für die Qualität des Bauelementes, da sich verhaltnismäßig kleine Fehler bei der Herstellung der einzelnen Schaltzellen eines Leistungsbauelements durch die Parallelschaltung aller Schaltzellen auf das Schaltverhalten des ganzen Bauelementes u. U. fatal auswirken können (insbesondere beim GTO) .In the production of fine-structured semiconductors Components of the etching technology is of central importance. It is a determining factor for the quality of the component, since  relatively small errors in the production of individual switching cells of a power device through the Parallel connection of all switching cells to the switching behavior of the whole component u. U. can affect fatal (especially at the GTO).

Die Ätzprozesse sind geprägt von der Kristallographie des zu behandelnden Halbleiters und von der Ätzmischung. Die beim Ätzen ablaufenden physikalischen Prozesse sind z. T. bis heute noch nicht geklärt, so daß wichtige praktische Erkenntnisse in der Regel mit langwierigen Experimenten erarbeitet werden müssen.The etching processes are characterized by the crystallography of treating semiconductor and the etching mixture. The at Etching ongoing physical processes are z. T. until today not yet clarified, so that important practical findings in usually worked out with lengthy experiments have to.

Aus der veröffentlichten Patentanmeldung EP-02 43 684 A1, welche unter anderem auch ein Verfahren der eingangs genannten Art offenbart, ist ein FCTh mit einem speziellen Steuerkopf bekannt. Dieser zeichnet sich durch eine sehr feine Gate- Kathoden-Struktur aus. Die Grundlage bildet die Technik, die kathodenseitige Hauptfläche des Wafers nur im Bereich des Steuerkopfs mit dünnen Schlitzen für das Gate zu versehen. Bis auf die Schlitze ist dadurch die Hauptfläche planar und zwar auf der Ebene der Kathoden- und nicht der Gatekontakte. Im Gegensatz dazu wird bei den herkömmlichen Bauelementen die kathodenseitige Hauptfläche im wesentlichen durch die Gateebene gebildet. Die Kathode ist auf mesaförmigen Erhebungen (Kathodenfingern) angeordnet.From published patent application EP-02 43 684 A1, which, inter alia, a method of the aforementioned Kind revealed is a FCTh with a special control head known. This is characterized by a very fine gate Cathode structure out. The basis is the technique that cathode-side main surface of the wafer only in the region of Control head with thin slots for the gate to provide. To on the slits, the main surface is planar and that at the level of the cathode and not the gate contacts. in the In contrast, in the conventional components is the cathode-side main surface substantially through the gate plane educated. The cathode is on mesa-shaped elevations (Cathode fingers) arranged.

Die Gatekontaktierung muß beim neuartigen Steuerkopf auf dem Boden der schmalen Schlitze erfolgen und auf die höher liegende Kathodenebene gezogen werden. Gemäß einer vorteilhaften Aus­ führungsform (Fig. 4 der EP-02 43 684 A1) werden die Schlitze am Ende mit nicht vertikalen Wänden (Rampen) versehen, so daß es möglich wird, eine zuverlässige, bruchfreie Metallisierung zwischen den Böden und der Kathodenebene zu ziehen.The gate contact must on the novel control head on the Bottom of the narrow slits take place and on the higher lying Cathode level to be pulled. According to an advantageous Aus Guide shape (Fig. 4 of EP-02 43 684 A1) are the slots provided at the end with non-vertical walls (ramps), so that it becomes possible to have a reliable, fracture-free metallization between the floors and the cathode level.

Es hat sich nun gezeigt, daß es mit dem Herstellungsverfahren gemäß diesem Stand der Technik nicht möglich ist, die Gategraben in der dort geforderten Form herzustellen. Ein erstes Problem besteht darin, daß beim Ätzen der schmalen Gräben am schmalseitigen Grabenende ein unerwünschtes Unterätzen auftritt. Die Form des Grabens stimmt infolgedessen nicht mehr mit der Maskenform überein. Ein weiteres Problem stellt die Tatsache dar, daß die Rampe nicht gleichmäßig und stufenlos in die Kathodenebene übergeht. Vielmehr existiert eine Stufe, deren Überwindung mit einer Metallisierung kritisch ist. Schließlich ist der Grabenboden nicht flach, sondern mit kleinen, störenden Erhebungen besetzt und hat im Querschnitt Facetten am Rand.It has now been shown that it is with the manufacturing process according to this prior art is not possible, the  Gategraben produce in the required form there. On The first problem is that when etching the narrow Trenches at the narrow-side trench end an undesirable Undercuts occurs. As a result, the shape of the trench is correct no longer match the mask shape. Another Problem represents the fact that the ramp is not even and steplessly passes into the cathode plane. Rather exists a stage whose overcoming with a metallization is critical. After all, the trench bottom is not flat, but occupied with small, disturbing surveys and has in the Cross-section facets on the edge.

Ebenfalls mit der Herstellung von Gategräben befaßt sich die EP-03 27 802 A1. Ein wichtiger Aspekt bei dem dort beschriebe­ nen Verfahren ist die über die Grabenränder überhängende Ätzmaske, welche bei nachfolgenden Prozeßschritten verwendet wird (selbstjustierende Prozesse). Da es bei sehr feinen Grabenstrukturen aus praktischen Gründen nicht möglich ist, Kathodenfinger resp. Gräben photolithographisch erneut zu maskieren, ist es wichtig, daß die Grabenätzung kompatibel mit der selbstjustierenden Technik ist.Also with the production of gate trenches is concerned EP-03 27 802 A1. An important aspect in that there described NEN method is overhanging the trench edges Etch mask, which is used in subsequent process steps becomes (self-adjusting processes). Since it is very fine Trench structures for practical reasons is not possible Cathode finger resp. Ditches photolithographically again mask, it is important that the trench etching compatible with the self-adjusting technique.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches die beim Stand der Technik vorhandenen Probleme vermeidet und kompatibel mit den bekannten Dotierungs- und Kontaktierungsprozessen ist.The object of the invention is to provide a method of the initially specify the type mentioned, which in the prior art avoids existing problems and is compatible with the known ones Doping and contacting processes is.

Erfindungsgemäß besteht die Lösung darin, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art das Maskenfenster die Form eines nicht rechtwinkligen Parallelogramms hat. According to the invention, the solution is that in a Method of the type mentioned above, the mask window the shape of a non-rectangular parallelogram.  

Der Kern der Erfindung besteht darin, daß die Maske in Form und Orientierung an die kristallographischen Gegebenheiten des Siliziums so angepaßt wird, daß der anisotrope Ätzprozeß möglichst nur entlang der präferentiellen Ätzebenen zu wirken braucht, um die gewünschte Struktur zu erzeugen. Die laterale Begrenzung des Grabens ist ausschließlich durch ätzresistente Ebenen im Kristall gegeben. Allein der Boden ist durch eine instabile Ebene gegeben.The essence of the invention is that the mask in shape and orientation to the crystallographic conditions of the Silicon is adapted so that the anisotropic etching process if possible, to act only along the preferential etch planes needs to produce the desired structure. The lateral Limiting of the trench is exclusively by etch resistant Layers given in the crystal. Only the ground is through one given unstable level.

Um eine saubere vertikale Wand zu erzeugen, empfiehlt es sich, das Maskenfenster mit dem Seitenpaar des Parallelogramms, das zu vertikalen Wänden führen soll, parallel zu einer Schnittgeraden auszurichten, die zwischen der <110<-Ebene und einer der vier Ebenen <1-11<, <-11-1<, <-111) oder <1-1-1) gebildet wird.To create a clean vertical wall, it is recommended the mask window with the pair of sides of the parallelogram, the to lead to vertical walls, parallel to one Align cutting lines between the <110 <plane and one of the four levels <1-11 <, <-11-1 <, <-111) or <1-1-1) is formed.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn außerdem das Maskenfenster mit dem Seitenpaar des Parallelogramms, das zu nicht vertikalen, geneigten Wänden führen soll, parallel zu einer Schnittgeraden ausgerichtet ist, die zwischen der <110<-Ebene und der <11-1<-Ebenen gebildet wird. Mit dieser Maßnahme wird das Unterätzen der Maske am Grabenende vermieden und eine auf ganzer Breite der Schmalseite stufenlos ausgebildete Rampe erzeugt. Dies ist vor allem im Hinblick auf eine aufzubringende Metallisierung von Bedeutung: Da die Rampe einen Neigungswinkel in der Größenordnung von 35° hat, ist es unproblematisch, eine zuverlässige Verbindung zwischen Grabenboden und Kathodenebene zu schaffen.It is particularly advantageous if, in addition, the mask window with the side pair of the parallelogram, that too not vertical, inclined walls should be parallel to one Line of cut is aligned between the <110 <plane and the <11-1 <levels are formed. With this measure will avoided the undercutting of the mask at the trench end and one on Whole width of the narrow side stepless ramp generated. This is especially with regard to one to be applied Metallization of importance: Because the ramp has a tilt angle in the order of 35 °, it is not a problem reliable connection between trench bottom and cathode plane to accomplish.

Um einen Graben in Form eines langen tiefen Schlitzes zu erzeugen, ist das Maskenfenster so auszurichten, daß das lange Seitenpaar des Parallelogramms zu vertikalen und das kurze Seitenpaar zu nicht vertikalen Wänden führt. Der Graben hat dann ein U-förmiges Profil (d. h. zwei vertikale lange Seitenwände und ein flacher Boden) und nur am Ende eine 35° Rampe. Solche Grabenformen eignen sich insbesondere für FCThs und feinstrukturierte GTOs. Around a trench in the form of a long deep slit too create the mask window so that the long Side pair of the parallelogram to vertical and the short Side pair leads to non-vertical walls. The ditch has then a U-shaped profile (i.e., two vertical long Sidewalls and a flat bottom) and only at the end a 35 ° Ramp. Such trench shapes are particularly suitable for FCThs and fine-structured GTOs.  

Zum Erzeugen eines möglichst optimalen U-förmigen Profils wird zum anisotropen Ätzen eine wäßrige KOH-Lösung mit kleinstmög­ lichem <110<:<311<-Ätzratenverhältnis verwendet. Besonders bewährt haben sich eine 8 Mol/Liter KOH-Lösung, welche bei vorzugsweise 90°C Ätzbadtemperatur auf den Si-Körper einwirkt.To produce a maximum possible U-shaped profile is for anisotropic etching an aqueous KOH solution with smallest possible <110 <: <311 <ratio. Especially Have proven to be an 8 mol / liter KOH solution, which at preferably 90 ° C etch bath temperature acts on the Si body.

Für das eigentliche Ätzen der Gräben werden zwei bevorzugte Ausführungsformen angegeben. Beide haben zum Ziel, daß nach dem Ätzen der Gräben eine auf der Kathodenebene angeordnete überhängende Maske zurückbleibt. Diese Maske kann insbesondere beim nachfolgenden Dotieren und Metallisieren der Gräben eine wichtige Funktion übernehmen.For the actual etching of the trenches are two preferred Embodiments indicated. Both have the goal that after the etching of the trenches arranged on the cathode plane overhanging mask remains. In particular, this mask can during the subsequent doping and metallization of the trenches one take over important function.

Entsprechend der ersten Ausführungsform wird zu diesem Zweck vor der anisotropen Ätzung eine isotrope Unterätzung der Ätzmaske durchgeführt. Das Unterätzen läßt sich gut kontrollieren, wenn die Ätzlösung nicht zu schnell arbeitet. Die nachfolgende anisotrope Ätzung wird automatisch wieder vertikale Seitenwände erzeugen.According to the first embodiment is for this purpose before the anisotropic etching, an isotropic undercut of the Etched mask performed. The undercutting is good check if the etching solution is not working too fast. The subsequent anisotropic etching will be restored automatically create vertical side walls.

Die zweite Ausführungsform, die eine optimale Fertigungs­ präzision ermöglicht, zeichnet sich durch folgende Schritte aus:The second embodiment, the optimal manufacturing Precision, characterized by the following steps out:

• a) Auf die Ätzmaske wird eine zweite Maske aufgebracht;a) On the etching mask is a second mask applied;
• b) die zweite Maske wird mit einer geeigneten Masken­ öffnung versehen;b) the second mask is covered with a suitable masks provided opening;
• c) durch die Maskenöffnung wird das Maskenfenster der Ätzmaske so erzeugt, daß die zweite Maske bezüglich des Maskenfensters überhängend ist; undc) through the mask opening, the mask window of Etch mask is generated so that the second mask with respect Mask window is overhanging; and
• d) dann wird die anisotrope Ätzung der Gräben durchgeführt.d) then the anisotropic etching of the trenches carried out.

Für die Ätzmaske kann SiO₂ oder Nitrid verwendet werden. Beim Doppelmaskenverfahren ist die obere Maske z. B. Nitrid und die untere SiO₂. For the etching mask SiO or nitride can be used. At the Double mask method is the upper mask z. As nitride and the lower SiO₂.  

Bei der Herstellung von feinen Gatestrukturen empfiehlt es sich, einen Überhang der Maske von 0,5-5 µm, vorzugsweise von 2 µm, zu erzeugen. Dies gewährleistet eine gute Kontrolle des Abschattungseffektes bei nachfolgenden, selbstjustierenden Implantations- und Metallisierungsschritten.It is recommended in the production of fine gate structures itself, an overhang of the mask of 0.5-5 microns, preferably from 2 microns to produce. This ensures a good control of the Shading effect on subsequent, self-adjusting Implantation and metallization steps.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zugeschnitten auf die Herstellung von FCThs. Die auf diese Art hergestellten Bauelemente zeichnen sich dadurch aus, daß die Gategräben lange dünne Schlitze sind, die zwei lange vertikale und zwei kurze nicht vertikale Wände haben, und daß die Kanten, die von der Kathodenfläche mit je einer der vier Wände gebildet werden, ein nicht rechtwinkliges Parallelogramm bilden.The inventive method is tailored to the Production of FCThs. Made in this way Components are characterized in that the gate trenches long thin slits are, the two long vertical and two have short non-vertical walls, and that the edges of the the cathode surface is formed with one of the four walls, form a non-rectangular parallelogram.

Aus der Gesamtheit der Merkmale der abhängigen Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen.From the totality of the features of the dependent claims arise further advantageous embodiments.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is based on embodiments and will be explained in more detail in connection with the drawings. Show it:

Fig. 1a, b eine schematische resp. perspektivische Darstellung der Gräben wie sie beim Stand der Technik erzeugt werden; Fig. 1a, b is a schematic resp. perspective view of the trenches as produced in the prior art;

Fig. 2a, b die Form und Orientierung der optimalen Maske; Fig. 2a, b the shape and orientation of the optimal mask;

Fig. 3 eine Darstellung der erfindungswesentlichen Kristallrichtungen in der stereographischen <110< Projektion eines flächenzentrierten kubischen Kristalls; Figure 3 is a representation of the inventively essential crystallographic directions in the stereographic <110 <projection of a face-centered cubic crystal.

Fig. 4 die Form eines erfindungsgemäßen Grabens; Figure 4 shows the form of a trench according to the invention.

Fig. 5a-d Prozeßschritte für die Erzeugung einer überhängenden Maske mittels isotroper Unterätzung; FIG. 5a-d process steps for the production of an overhanging mask by means of isotropic-etching;

Fig. 6a-d Prozeßschritte für die Erzeugung einer überhängenden Maske mittels Doppelmaske; FIGS. 6a-d process steps for generating a mask by means of double overhanging mask;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Fingers eines FCThs; und Fig. 7 is a schematic diagram of a finger of a FCTh; and

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts aus einem FCTh. Fig. 8 is a perspective view of a detail of a FCTh.

Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezeichnungsliste zusammenfassend aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.The reference numerals used in the drawings and their Meaning is summarized in the naming list listed. Basically, the same parts in the figures provided with the same reference numerals.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

Um die Verbesserung, die die Erfindung mit sich bringt, besser verständlich zu machen, soll zunächst nochmals auf den Stand der Technik eingegangen werden, insbesondere auf die Probleme, die in Realität vorhanden sind und zuerst erkannt werden mußten.To the improvement that brings the invention, better to make understandable, should first again on the stand technology, in particular the problems of that exist in reality and are first recognized had.

Fig. 1a, b zeigt ein Grabenende wie es tatsächlich mit dem aus der EP-02 43 684 A1 bekannten Verfahren entsteht. Fig. 1a zeigt das Grabenende in der Draufsicht auf die Kathodenebene. Gemäß dem bekannten Verfahren wird eine Ätzmaske 1 (schraffierter Bereich) mit einem rechteckigen Maskenfenster 2 verwendet. Als Folge davon, wird die Maske beim anisotropen KOH-Ätzprozeß untergeätzt. Dies ist durch den punktierten Bereich 3 angedeutet. Fig. 1a, b shows a trench end as it actually arises with the method known from EP-02 43 684 A1. Fig. 1a shows the trench end in the plan view of the cathode plane. According to the known method, an etching mask 1 (hatched area) having a rectangular mask window 2 is used. As a result, the mask is underetched in the anisotropic KOH etching process. This is indicated by the dotted area 3 .

Fig. 1b zeigt das Resultat des bekannten Ätzprozesses in perspektivischer Darstellung. Der in einen Si-Körper 4 eingeätzte Graben hat als Längsseiten zwei vertikale Wände 5a, 5b und als Schmalseiten zwei kurze, nicht vertikale, rampen­ förmig geneigte Enden. In der Figur ist die eine der beiden nicht vertikalen Wände dargestellt und mit dem Bezugszeichen 6 identifiziert. Die Rampe hat einen Neigungswinkel von etwa 35° gegenüber der flachen Oberfläche (Kathodenebene 7) des Si- Körpers 4. Der Neigungswinkel ist durch die Kristallographie eindeutig vorgegeben und läßt sich damit exakt berechnen. FIG. 1b shows the result of the known etching process in a perspective view. The etched into a Si body 4 trench has as long sides two vertical walls 5 a, 5 b and as narrow sides two short, non-vertical, ramp-shaped inclined ends. In the figure, one of the two non-vertical walls is shown and identified by the reference numeral 6 . The ramp has an inclination angle of about 35 ° with respect to the flat surface (cathode plane 7 ) of the Si body 4 . The angle of inclination is clearly defined by crystallography and can thus be calculated exactly.

Das Hauptproblem dieser Grabenform besteht darin, daß die geneigte Wand 6 nur über eine kurze flache Kante 8 stufenlos in die Kathodenebene 7 übergeht. Eine vertikale Wand 9, die zu den längsseitigen vertikalen Wänden 5a, 5b nicht parallel ist, schafft eine unerwünschte Stufe entlang der rechtwinkligen Kante 10. Aus kristallographischen Gründen ist die rechtwinklige Kante 10 der Unterätzung (Fig. 1a) viel länger als die flache Kante 8 mit dem flachen Übergang.The main problem of this trench shape is that the inclined wall 6 passes smoothly into the cathode plane 7 only over a short flat edge 8 . A vertical wall 9 , which is not parallel to the longitudinal vertical walls 5 a, 5 b, creates an undesirable step along the right-angled edge 10 . For crystallographic reasons, the rectangular edge 10 of the undercut ( Figure 1a) is much longer than the flat edge 8 with the flat transition.

Wenn es nun darum geht, eine Metallisierung bruchlos in den Graben zu führen, dann ist dies nur über die relativ kurze flache Kante 8 möglich. Wünschenswert wäre es aber, wenn der stufenlose Übergang auf der ganzen Breite des Grabenendes erfolgen könnte.When it comes to leading a metallization without fracture into the trench, this is only possible over the relatively short flat edge 8 . It would be desirable, however, if the stepless transition could take place over the entire width of the trench end.

Ein weiteres Problem stellt der Boden 11 dar. Dieser geht nicht unter einem rechten Winkel in die Wände 5a, 5b über, sondern mit seitlichen Facetten 12a, 12b. Diese haben z. B. beim FCTh eine schwer kontrollierbare Verkürzung des Kanals zur Folge. Es ist deshalb gut, wenn die Facetten 12a, 12b so klein wie möglich gehalten werden können. Another problem is the bottom 11. This is not at a right angle in the walls 5 a, 5 b over, but with lateral facets 12 a, 12 b. These have z. B. in FCTh a difficult to control shortening of the channel result. It is therefore good if the facets 12 a, 12 b can be kept as small as possible.

Die Maßnahmen, die die Erfindung für die Lösung des Hauptproblems vorschlägt, bestehen im wesentlichen darin, die Maske statt mit rechteckigen Maskenfenstern mit solchen in der Form eines (nicht rechtwinkligen) Parallelogramms zu versehen. Für ein optimales Resultat sind bei der Orientierung resp. den Winkeln des Parallelogramms genau definierte Vorgaben einzuhalten. Diese sollen anhand der Fig. 2 und 3 erklärt werden.The measures which the invention proposes for the solution of the main problem consist essentially in providing the mask with those in the form of a (non-rectangular) parallelogram instead of rectangular mask windows. For an optimal result, the orientation resp. To comply with the angles of the parallelogram exactly defined specifications. These will be explained with reference to FIGS. 2 and 3.

Fig. 2a zeigt eine Draufsicht auf die Kathodenebene 7 eines Wafers (Si-Körper 4). Der Wafer ist so geschnitten, daß die kristallographische <110<-Ebene parallel zur Kathodenebene 7 (Oberfläche) ist. Um bei der Herstellung der Gräben die kristallographische <1-11<- resp. <-11-1<-Ebene identifizieren zu können, ist der ansonsten runde Wafer im vorliegenden Beispiel mit einem flachen Anschliff 13 versehen. Fig. 2a shows a plan view of the cathode plane 7 of a wafer (Si body 4 ). The wafer is cut so that the crystallographic <110 <plane is parallel to the cathode plane 7 (surface). In order to produce the trenches, the crystallographic <1-11 <resp. To identify <-11-1 <level, the otherwise round wafer is provided in the present example with a flat bevel 13 .

Für das Ätzen des Grabens wird nun eine Ätzmaske mit einem Maskenfenster 14 auf die Kathodenebene 7 aufgebracht. Das Maskenfenster hat die Form eines Parallelogramms. Das lange Seitenpaar 15a, 15b des Parallelogramms, das zu vertikalen Wänden führen soll, ist parallel zu einer Schnittgeraden, die zwischen der <110<-Ebene und einer der vier Ebenen <1-11<, <-11-1<, <-111) oder <1-1-1) gebildet wird. Bei der Verwendung des genannten Anschliffes 13 sind die Längsseiten also parallel zu diesem.For the etching of the trench, an etching mask with a mask window 14 is now applied to the cathode plane 7 . The mask window has the shape of a parallelogram. The long side pair 15 a, 15 b of the parallelogram, which is to lead to vertical walls, is parallel to a line of intersection between the <110 <plane and one of the four planes <1-11 <, <-11-1 <, <-111) or <1-1-1) is formed. When using the aforementioned bevel 13 , the longitudinal sides are therefore parallel to this.

Das kurze Seitenpaar 16a, 16b des Parallelogramms, das zu nicht vertikalen Wänden führen soll, ist parallel zu einer Schnittgeraden ausgerichtet, die zwischen der <111<-Ebene und der <11-1<-Ebenen gebildet wird. Damit schließen die beiden Seitenpaare einen Winkel α von etwa 54° ein. Auch dieser Winkel ist durch die Kristallographie fest vorgegeben.The short side pair 16 a, 16 b of the parallelogram, which is to lead to non-vertical walls, is aligned parallel to a line of intersection, which is formed between the <111 <plane and the <11-1 <planes. Thus, the two side pairs enclose an angle α of about 54 °. This angle is also fixed by crystallography.

Die anisotrope Ätzung führt zu folgender Geometrie:The anisotropic etching leads to the following geometry:

Lange vertikale Wände:
<1-11< resp. <-11-1<
kurze rampenförmige Wände:
<111< und <11-1<
Boden:
<110<Long vertical walls:
<1-11 <resp. <-11-1 <
short ramped walls:
<111 <and <11-1 <
Ground:
<110 <

Fig. 2b zeigt eine Alternative. Hier ist der Anschliff 13 parallel zur <1-1-1<- resp. <-111<-Ebene. Dies hat zur Folge, daß die Maske gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 2a spiegelverkehrt sein muß. Für den Winkel α′ zwischen Längs- und Kurzseiten des Parallelogramms gilt: α′ = 180° - α ≈ 126°. Im übrigen gilt das was zu Fig. 2a gesagt worden ist. Fig. 2b shows an alternative. Here, the bevel 13 is parallel to <1-1-1 <resp. <-111 <plane. This has the consequence that the mask relative to the embodiment of FIG. 2a must be mirror inverted. For the angle α 'between the longitudinal and short sides of the parallelogram applies: α' = 180 ° - α ≈ 126 °. Incidentally, what has been said to Fig. 2a applies.

Fig. 3 zeigt eine Darstellung der erfindungswesentlichen Kristallrichtungen in der stereographischen <110<-Projektion (positive Hemisphäre) eines flächenzentrierten kubischen Kristalls. In dieser Darstellung sind beide Richtungspaare <1-11< und <-111< resp. <1-1-1< und <-111< auf der Peripherie des begrenzenden Großkreises. Die Schnittgeraden, welche jeweils die Seiten des Maskenfensters bilden, sind für die beiden Alternativen gestrichelt resp. strichpunktiert eingezeichnet. Fig. 3 shows an illustration of the invention essentially crystallographic directions in the stereographic <110 <-projection (positive hemispheres) of a face-centered cubic crystal. In this illustration both direction pairs are <1-11 <and <-111 <resp. <1-1-1 <and <-111 <on the periphery of the bounding great circle. The intersecting lines, which respectively form the sides of the mask window, are dashed respectively for the two alternatives. drawn in dash-dotted lines.

Fig. 4 zeigt eine Darstellung eines gemäß der Erfindung hergestellten Grabens. Die zwischen den beiden längsseitigen, vertikalen Wänden 5a, 5b liegende geneigte Wand 6 ist nicht mehr durch eine auf der Schmalseite des Grabens liegende Stufe begrenzt. Vielmehr bildet sie eine lange flache Kante 8 mit der Kathodenebene. Die in Fig. 1b gezeigte unerwünschte vertikale Wand 9 und die scharfe, rechtwinklige Kante 10 haben in Fig. 4 keine Entsprechungen mehr. Die rampenförmige Wand 6 hat nun nicht mehr die komplizierte vieleckige Form von Fig. 1b, sondern im wesentlichen die eines Parallelogramms. Fig. 4 shows a representation of a trench produced according to the invention. The inclined wall 6 located between the two longitudinal vertical walls 5 a, 5 b is no longer bounded by a step lying on the narrow side of the trench. Rather, it forms a long flat edge 8 with the cathode plane. The undesired vertical wall 9 shown in FIG. 1b and the sharp, rectangular edge 10 have no equivalents in FIG . The ramp-shaped wall 6 no longer has the complicated polygonal shape of FIG. 1b, but essentially that of a parallelogram.

Die Erfindung erfaßt aber nicht nur die perfekte Ausgestaltung des Grabenendes, sondern auch die gegenüber dem Stand der Technik verbesserte. Wenn man nämlich erst erkannt hat, daß von den rechtwinkligen Masken weggegangen werden muß, dann hat man das Werkzeug in der Hand, um die Länge der flachen Kante 8 in gewünschter Weise zu beeinflussen.However, the invention not only detects the perfect design of the trench end, but also improved over the prior art. In fact, once one has realized that it is necessary to move away from the rectangular masks, one has the tool in hand to influence the length of the flat edge 8 in the desired manner.

Es ist nämlich so, daß eine kleine Abweichung vom optimalen Winkel α = 54° bei der Maskenform zur Folge hat, daß an der spitzen Ecke 17 (Fig. 2a und Fig. 4) eine kleine Stufe auf­ tritt, nur eben viel weniger ausgeprägt als beim Stand der Technik. Die Verkürzung der flachen Kante 8 ist aber so gering, daß sie nicht stark ins Gewicht fällt. Je stärker die Abweichung vom optimalen Winkel, desto stärker die Unterätzung und damit die Ausbildung der unerwünschten Stufe.It is such that a small deviation from the optimum angle α = 54 ° in the mask shape has the consequence that at the acute corner 17 ( Fig. 2a and Fig. 4), a small step on, just just less pronounced in the prior art. The shortening of the flat edge 8 is so small that it does not fall much weight. The greater the deviation from the optimum angle, the stronger the undercut and thus the formation of the unwanted step.

Wenn es darum geht, eine "Stromeinschnürung" des in einer Metallisierung über die flache Kante in den Graben fließenden Stroms zu vermeiden, dann genügt es im Prinzip, wenn die flache Kante mindestens so lang ist, wie die Breite des Grabens, d. h. wie der gegenseitige Abstand der vertikalen, längsseitigen Wände 5a, 5b.When it comes to avoiding a "current constriction" of the current flowing in a metallization over the flat edge into the trench, it is sufficient in principle if the flat edge is at least as long as the width of the trench, ie as the mutual one Distance between the vertical, longitudinal side walls 5 a, 5 b.

Beim Vergleich der Fig. 1b und 4 sticht ein weiterer Unterschied ins Auge. Während beim bekannten Verfahren zwischen Boden 11 und Wänden 5a, 5b ausgeprägte Facetten 12a, 12b entstehen, sind solche Abschrägungen bei der Erfindung nahezu nicht vorhanden. Dies hat mit einer besonderen Ausgestaltung der anisotropen Ätzung zu tun, welche im folgenden beschrieben wird.When comparing FIGS. 1b and 4, another difference stands out. While in the known method between bottom 11 and walls 5 a, 5 b pronounced facets 12 a, 12 b are formed, such chamfers are almost absent in the invention. This has to do with a particular embodiment of the anisotropic etching, which will be described below.

Der anisotrope Ätzprozeß wird vorzugsweise mit wäßriger KOH- Lösung durchgeführt, weil dadurch die Kompatibilität mit den übrigen Prozeßschritten zur Herstellung eines Halbleiter­ bauelements am besten gewährleistet ist. Es ist bekannt, daß KOH die <111<-Ebenen (ohne Berücksichtigung der Vorzeichen) sozusagen nicht angreift, die <110<-Ebenen dagegen sehr stark. Auf diesem Effekt beruht die Anisotropie der Ätzung.The anisotropic etching process is preferably carried out with aqueous KOH Solution because it provides compatibility with the remaining process steps for the production of a semiconductor is best ensured. It is known that KOH the <111 <levels (ignoring the signs) does not attack, so to speak, while the <110 <levels are very strong. The anisotropy of the etching is based on this effect.

Untersuchungen haben nun ergeben, daß die schrägen Facetten zwischen Boden und vertikalen Wänden im wesentlichen <311<- Ebenen sind. Es konnte außerdem festgestellt werden, daß das Verhältnis der Ätzraten <110<:<311< von der Konzentration der KOH-Lösung und von der Ätzbadtemperatur abhängt. Mit dieser Erkenntnis ist es nun möglich, die Facetten zumindest näherungsweise zu eliminieren. Eine erste Maßnahme besteht nun darin, daß zum anisotropen Ätzen eine wäßrige KOH-Lösung mit kleinstmöglichem <110<:<311<-Ätzratenverhältnis verwendet wird. Es hat sich gezeigt, daß 8 m (Mol/Liter) KOH-Lösung diesbezüglich besonders gut ist. Eine zusätzliche Maßnahme kann darin bestehen, die Ätzung bei etwa 90°C durchzuführen.Investigations have now shown that the oblique facets between floor and vertical walls substantially <311 <-  Levels are. It could also be stated that the Ratio of etch rates <110 <: <311 <from the concentration of KOH solution and depends on the Ätzbadtemperatur. With this It is now possible to realize the facets at least approximately eliminate. A first measure is now in that for anisotropic etching an aqueous KOH solution with smallest <110 <: <311 <etching ratio used becomes. It has been shown that 8 m (mol / liter) of KOH solution especially good in this regard. An additional measure may be to carry out the etching at about 90 ° C.

Wenn die Ätzung auf diese Weise ausgeführt wird, dann sind auch die beim Stand der Technik auftretenden, unerwünschten Unebenheiten auf dem Boden des Grabens minimal. Das hat sich in praktischen Versuchen gezeigt.If the etching is carried out in this way, then also the undesirable occurring in the prior art Bumps on the bottom of the trench are minimal. That has turned into shown practical trials.

Die folgende Tabelle soll einen Eindruck geben, wie das Ätzratenverhältnis von der KOH-Konzentration abhängt:The following table is intended to give an impression of how the Etch rate ratio depends on the KOH concentration:

KOH-KonzentrationKOH concentration Ätzratenverhältnis <110< : <311<Etch rate ratio <110 <: <311 < 2 m2 m 3,673.67 4 m4 m 1,681.68 6 m6 m 1,331.33 8 m8 m 1,271.27 10 m10 m 1,481.48

Offenbar erfüllen Konzentrationen zwischen 6 m und 9 m oder etwas mehr im wesentlichen den erstrebten Zweck.Apparently meet concentrations between 6 m and 9 m or a little more essentially the intended purpose.

Die auf der positiven Hemisphäre liegenden <311<-Ebenen (nämlich <3-11<, <311<, <3-1-1< und <31-1<), die für die seitlichen Anschrägungen des Grabenbodens verantwortlich sind, sind auch in Fig. 3 eingezeichnet.The <311 <planes lying on the positive hemisphere (namely, <3-11 <, <311 <, <3-1-1 <and <31-1 <), which are responsible for the lateral slopes of the trench bottom, are also located in Fig. 3.

Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsformen zur Herstellung von Gräben angegeben, bei welchen nach dem Ätzprozeß eine überhängende Ätzmaske zurückbleibt. Die Herstellung von überhängenden Masken kann auch unabhängig von den rampenförmig auslaufenden Gräben eingesetzt werden.In the following two preferred embodiments of the Production of trenches specified, according to which  Etching process remains an overhanging Ätzmaske. The Production of overhanging masks can also be independent of be used the ramp-like trenches.

Als erstes wird anhand der Fig. 5a-d das Verfahren mit einer vorgeschalteten isotropen Ätzung beschrieben.First, the method with an upstream isotropic etching will be described with reference to FIGS. 5a-d.

Zunächst wird der Si-Körper 4 mit einer SiO₂-Ätzmaske 18 bedeckt (Fig. 5a). Dann werden (z. B. auf photolithographische Weise) Maskenfenster 19a, 19b geöffnet (Fig. 5b). Diese sind mit Vorteil in der oben erläuterten Art ausgebildet (parallelo­ gramm-förmig). Sie sind etwas kleiner als die zu fertigenden Gräben.First, the Si body 4 is covered with an SiO₂ etching mask 18 ( FIG. 5a). Then, mask windows 19 a, 19 b are opened (eg, in a photolithographic manner) ( FIG. 5 b). These are advantageously formed in the manner described above (parallelogram-shaped). They are slightly smaller than the trenches to be made.

Gemäß dem wesentlichen Merkmal der vorliegenden Ausführungs­ form wird die Ätzmaske 18 nun isotrop untergeätzt (Fig. 5c). Der resultierende Überhang d wird über die Ätzdauer eingestellt und sollte zwischen 0,5 und 5 µm liegen. Besonders bewährt hat sich bei den nachfolgenden selbstjustierenden Prozessen ein Überhang von etwa 2 µm. Im Hinblick auf eine gute Reproduzierbarkeit sollte die isotrope Ätzmischung nicht zu schnell sein. Geeignete Ätzraten liegen bei 1 µm/min und weniger.According to the essential feature of the present embodiment, the etching mask 18 is now under-etched isotropically ( FIG. 5c). The resulting overhang d is adjusted over the etching time and should be between 0.5 and 5 microns. Particularly proven in the subsequent self-aligning processes is an overhang of about 2 microns. For good reproducibility, the isotropic etch mixture should not be too fast. Suitable etch rates are 1 μm / min and less.

Zuletzt folgt die anisotrope KOH-Ätzung (Fig. 5d). Sie greift am hintersten Punkt der Unterätzung an und erzeugt tiefe Gräben mit senkrechten Wänden (<1-1-1< etc.) resp. geneigten Rampen (<111<, <11-1<) am schmalen Ende. Zwischen benachbarten Gräben bleibt eine im Querschnitt tischförmige Struktur zurück. Der Tischfuß wird dabei durch einen länglichen, schmalen Silizium­ finger und die Tischplatte durch die überhängende Ätzmaske aus SiO₂ gebildete. In diese tischförmige Struktur werden in nachfolgenden, aus dem eingangs diskutierten Stand der Technik bekannten Prozeßschritten Gate- und Kathodendiffusionen einge­ bracht und zwar unter Verwendung des erfindungsspezifischen Überhangs. Vorteilhaft ist es, wenn die SiO₂-Ätzmaske auch als Passivierungsschicht für das fertige Halbleiterbauelement verwendet wird.Finally, the anisotropic KOH etch follows ( Figure 5d). It attacks at the rearmost point of the undercut and creates deep trenches with vertical walls (<1-1-1 <etc.) resp. inclined ramps (<111 <, <11-1 <) at the narrow end. Between adjacent trenches remains a cross-sectional table-shaped structure. The table base is finger through an elongated, narrow silicon and the table top formed by the overhanging etch mask of SiO. Gate and cathode diffusions are introduced into this table-shaped structure in subsequent process steps known from the prior art discussed at the beginning, using the invention-specific overhang. It is advantageous if the SiO₂ etching mask is also used as a passivation layer for the finished semiconductor component.

Einen ganz anderen Weg zur Erzeugung von Gräben mit überhängen­ den Masken beschreitet das nun folgende Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6.A completely different way of creating trenches with overhanging masks is the following embodiment of FIG. 6.

Der Si-Körper 4 wird zunächst mit einer Ätzmaske 18 und einer darauf abgeschiedenen zweiten Maske 20 bedeckt (Fig. 6a). Sodann wird die zweite Maske mit geeigneten Maskenöffnungen 21a, 21b versehen (Fig. 6b). Auch hier wird auf die erfindungs­ gemäße Form und Orientierung der Öffnung zurückgegriffen. Die Maskenöffnungen 21a, 21b ist außerdem um den gewünschten Überhang kleiner als der zu fertigende Graben.The Si body 4 is first covered with an etching mask 18 and a second mask 20 deposited thereon ( FIG. 6a). Then, the second mask with suitable mask openings 21 a, 21 b provided ( Fig. 6b). Again, the fiction, contemporary form and orientation of the opening is used. The mask openings 21 a, 21 b is also smaller by the desired overhang than the trench to be produced.

Als drittes wird die zweite Maske 20 untergeätzt (Fig. 6c). Es wird dabei die Ätzmaske 18 und nicht der Si-Körper 4 geätzt. Auf diese Weise wird ein Überhang d der zweiten Maske 20 gegenüber der Ätzmaske 18 produziert.Third, the second mask 20 is under-etched ( Figure 6c). In this case, the etching mask 18 and not the Si body 4 are etched. In this way, an overhang d of the second mask 20 is produced with respect to the etching mask 18 .

Als letztes folgt wieder die anisotrope Ätzung (Fig. 6d). Die Breite des Grabens ist hier durch die Breite der Maskenfenster der Ätzmaske 18 gegeben. Auch hier bleibt zwischen benach­ barten Gräben eine im Querschnitt tischförmige Struktur zurück. Allerdings wird hier der Tischfuß sowohl durch einen läng­ lichen, schmalen Siliziumfinger als auch durch die darauf aufgesetzte Ätzmaske gebildet. Die Tischplatte ist die überhängende zweite Maske.Finally, the anisotropic etch follows again ( Figure 6d). The width of the trench is given here by the width of the mask window of the etching mask 18 . Here, too, a cross-sectionally table-shaped structure remains between adjacent trenches. However, here the table base is formed both by a longish, narrow silicon finger and by the etching mask placed thereon. The tabletop is the overhanging second mask.

Bei beiden Ätzverfahren gilt, daß sowohl der Überhang bei der isotropen Ätzung, als auch die Tiefe des Grabens bei der anisotropen Ätzung durch die Dauer des Ätzprozesses gegeben sind.In both etching processes applies that both the overhang at the isotropic etching, as well as the depth of the trench at the anisotropic etching given by the duration of the etching process are.

In den erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich für die Ätzmaske und die zweite Maske insbesondere SiO₂ oder Nitrid. Beim SiO₂ kann es sich um thermisches Oxid oder um LTO (Low Temperature Oxide) handeln. Siliziumnitrid (Si₃N₄) eignet sich besonders gut als Maskierung für sehr tiefe Ätzungen, da es von KOH äußerst schwach angegriffen wird (typischerweise 1 Å/h).In the inventive method are suitable for the etch mask and the second mask in particular SiO₂ or nitride. When SiO₂ may be thermal oxide or LTO (low temperature oxides) act. Silicon nitride (Si ₃ N ₄ ) is particularly well suited as a mask for very deep etching, as it is extremely weakly attacked by KOH (typically 1 Å / h).

Das neue Verfahren ist maßgeschneidert für die Herstellung von abschaltbaren Leistungs-Halbleiterbauelementen mit Langkanal­ struktur. Dazu gehören z. B. der eingangs erwähnte FCTh von Horst Grüning et al. oder der feinstrukturierte GTO. Diese Bauelemente setzen sich wie erwähnt zusammen aus vielen parallel arbeitenden, kleinen, abschaltbaren Zellen.The new process is tailor made for the production of Disconnectable power semiconductor devices with long channel structure. These include z. B. the initially mentioned FCTh of Horst Grüning et al. or the fine-structured GTO. These Components are made up of many as mentioned working in parallel, small, disconnectable cells.

Fig. 7 zeigt eine einzelne solche Zelle. Es handelt sich dabei um einen einzelnen Finger eines FCThs (vgl. EP 03 27 802). Er wird durch die zwischen benachbarten Gräben bestehende, tisch­ förmige Struktur gebildet. Der Langkanal wird durch einen n^-- Bereich gebildet, der von zwei in die vertikalen Wände der Gräben eingebrachte p⁻-Bereiche eingeschnürt werden kann. Die p⁻-Bereiche können durch in die Grabenböden eindiffundierte p⁺- Bereiche (Gatekontaktierung) angesteuert werden. Metallisie­ rungen 22.1, 22.1 auf den Grabenböden 11.1, 11.2 schaffen die elektrische Verbindung zu äußeren Elektroden. Der Langkanal wird über einen n⁺-Bereich (Kathodenkontaktierung) und eine Metallisierung 26 mit einer äußeren Kathodenelektrode verbunden. Fig. 7 shows a single such cell. It is a single finger of a FCTh (see EP 03 27 802). It is formed by the existing between adjacent trenches, table-shaped structure. The long channel is formed by an n ^- region, which can be constricted by two p⁻ regions introduced into the vertical walls of the trenches. The p + regions can be controlled by p-regions diffused into the trench bottoms (gate contact). Metallization ments 22.1 , 22.1 on the trench bottoms 11.1 , 11.2 provide the electrical connection to external electrodes. The long channel is connected via an n + region (cathode contact) and a metallization 26 to an external cathode electrode.

Mit gestrichelten Linien ist die Ausdehnung der Raumladungs­ zonen angedeutet. Wenn sich diese in der Mitte des Fingers treffen, ist die Zelle und damit auch das Bauelement abgeschal­ tet. Ein wichtiger Parameter der Zelle ist die Länge L des Langkanals 24. Wenn nun die seitlichen Facetten 12c, 12d zwischen Boden und vertikalen Wänden stark ausgeprägt sind, dann ist es schwierig bei der Herstellung die Länge L des Langkanals 4 zu kontrollieren. Sie entspricht dann nicht mehr einfach der Tiefe T des Grabens. Dadurch, daß die Erfindung einen Weg zur optimalen Unterdrückung dieser Anschrägungen aufzeigt, wird somit die Berechenbarkeit und Reproduzierbarkeit des Bauelementes verbessert.Dashed lines indicate the extent of the space charge zones. If these meet in the middle of the finger, the cell and thus the device is abgeschal tet. An important parameter of the cell is the length L of the long channel 24 . Now, if the lateral facets 12 c, 12 d are pronounced between the bottom and vertical walls, then it is difficult to control in the production of the length L of the long channel 4 . It no longer simply corresponds to the depth T of the trench. The fact that the invention provides a way to optimally suppress these chamfers, thus the computability and reproducibility of the device is improved.

Fig. 8 zeigt das wesentliche Kennzeichen eines nach dem beschriebenen Ätzverfahren hergestellten FCTh. Im Gegensatz zum bekannten, nach dem EP-02 43 684 A1 gefertigten FCTh (siehe insbesondere die dortige Fig. 6b in Verbindung mit Fig. 1 der vorliegenden Anmeldung) ist das Grabenende spitz auslaufend. Die Gategräben 25.1, 25.2, 25.3 sind lange, dünne Schlitze. Sie haben zwei lange vertikale und zwei kurze nicht vertikale Wände. Die Kanten, die von der Kathodenebene 7 mit je einer der vier Wände gebildet werden, bilden ein nicht rechtwinkliges Parallelogramm. Fig. 8 shows the essential characteristic of an FCTh produced by the described etching method. In contrast to the known, manufactured according to EP-02 43 684 A1 FCTh (see in particular the local Fig. 6b in conjunction with Fig. 1 of the present application), the trench end is tapered pointed. The gate trenches 25.1 , 25.2 , 25.3 are long, thin slits. They have two long vertical and two short non-vertical walls. The edges, which are formed by the cathode plane 7 , each with one of the four walls, form a non-rectangular parallelogram.

Die auf die Böden der Gategräben 25.1, 25.2, 25.3 aufgebrachten Metallisierungen 22.1, 22.2, 22.3 sind über die rampenförmig geneigten Wände 6.1, 6.2, 6.3 auf die Kathodenebene 7 hochge­ zogen (siehe Metallisierung 22 auf der Kathodenebene 7). In der Mitte der Finger sind die Metallisierungen 26.1, 26.2 für die Kathode aufgebracht.The applied to the floors of the gate trenches 25.1 , 25.2 , 25.3 metallizations 22.1 , 22.2 , 22.3 are on the ramp-shaped inclined walls 6.1 , 6.2 , 6.3 hochge on the cathode plane 7 (see metallization 22 on the cathode level 7 ). In the middle of the fingers, the metallizations 26.1 , 26.2 are applied to the cathode.

Von besonderer Bedeutung ist der breite, stufenlose Übergang zwischen Rampe und Kathodenebene bei jedem Grabenende.Of particular importance is the wide, stepless transition between ramp and cathode plane at each trench end.

Insgesamt gibt die Erfindung ein Verfahren zum Ätzen tiefer (ca. 40 µm), schmaler (ca. 20 µm) Gräben zwischen den Kathodenemittern eines feinstrukturierten Leistungs-Halbleiter­ bauelements an, das folgende Vorteile mit sich bringt:Overall, the invention gives a method for etching deeper (about 40 microns), narrow (about 20 microns) ditches between the Cathode emitters of a finely structured power semiconductor component, which has the following advantages:

• 1. Das Ätzverfahren ist rationell und gut reproduzierbar.1. The etching process is efficient and easy to reproduce.
• 2. Die langen Grabenwände sind vertikal.2. The long trench walls are vertical.
• 3 Am Grabenende verläuft die kurze Wand schräg und stufenlos vom Grabenboden zur Oberfläche.3 At the end of the trench, the short wall runs diagonally and steplessly from the trench bottom to the surface.
• 4. Es kann eine gezielte und reproduzierbare Versetzung der vertikalen Grabenwände unter die jeweilige Maskenkante erzeugt werden.4. It can be a targeted and reproducible transfer of vertical trench walls under the respective mask edge be generated.
• 5. Die geätzten Siliziumoberflächen sind nicht kontaminiert. 5. The etched silicon surfaces are not contaminated.  
• 6. Die Toleranzen der Unterätzung und der Grabenform sind vorteilhaft klein.6. The tolerances of the undercut and the trench shape are advantageously small.
• 7. Es werden verhältnismäßig wenig Kristallfehler erzeugt.7. Relatively little crystal defects are generated.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die beschrie­ benen Ausführungsformen beschränkt ist. Insbesondere läßt sich das Verfahren auch für andere als die erwähnten Bauelemente verwenden.It is understood that the invention is not beschrie on the Benen embodiments is limited. In particular, can be the method also for other than the mentioned components use.

Bezeichnungslistename list

 1 Ätzmaske;
 2 Maskenfenster;
 3 ungeätzter Bereich;
 4 Si-Körper;
 5a, 5b vertikale Wand;
 6, 6.1, . . ., 6.3 geneigte Wand;
 7 Kathodenebene;
 8 flache Kante;
 9 vertikale Wand;
10 rechtwinklige Kante;
11 Boden;
12a, . . ., 12d Facetten;
13 Anschliff;
14 Maskenfenster;
15a, 15b langes Seitenpaar;
16a, 16b kurzes Seitenpaar;
17 spitze Ecke;
18 Ätzmaske;
19a, 19b Maskenfenster;
20 zweite Maske;
21a, 21b Maskenöffnung;
22.1, . . ., 22.3, 23 Metallisierung;
24 Langkanal;
25.1, . . ., 25.3 Gategräben;
26, 26.1, 26.2 Metallisierung. 1 etching mask;
2 mask windows;
3 unetched area;
4 Si bodies;
5 a, 5 b vertical wall;
6, 6.1,. , ., 6.3 inclined wall;
7 cathode plane;
8 flat edge;
9 vertical wall;
10 right-angled edge;
11 soil;
12 a,. , ., 12 d facets;
13 polished section;
14 mask windows;
15 a, 15 b long pair of pages;
16 a, 16 b short side pair;
17 sharp corner;
18 etching mask;
19 a, 19 b Mask window;
20 second mask;
21 a, 21 b mask opening;
22.1,. , ., 22.3, 23 metallization;
24 long channel;
25.1,. , ., 25.3 Gate trenches;
26, 26.1, 26.2 metallization.

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen von Gräben in einem einkristalli­ nen Si-Körper (4), wobei auf einer <110<-Oberfläche des Si-Körpers (4) eine Ätzmaske (18) mit mindestens einem Maskenfenster (14; 19a, 19b) aufgebracht wird und mit einem anisotropen Ätzprozeß ein Graben mit mindestens einer vertikalen (5a, 5b) und mindestens einer nicht vertikalen, geneigten Wand (6) geätzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Maskenfenster (14; 19a, 19b) die Form eines nicht rechtwinkligen Parallelogramms hat.1. A method for producing trenches in a monocrystalline Si body ( 4 ), wherein on an <110 <surface of the Si body ( 4 ) an etching mask ( 18 ) with at least one mask window ( 14 ; 19 a, 19 b ) is etched and etched by an anisotropic etching process, a trench having at least one vertical ( 5 a, 5 b) and at least one non-vertical, inclined wall ( 6 ), characterized in that the mask window ( 14 ; 19 a, 19 b) has the shape of a non-rectangular parallelogram. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maskenfenster (14; 19a, 19b) mit dem Seitenpaar des Parallelogramms, das zu vertikalen Wänden (5a, 5b) führen soll, parallel zu einer Schnittgeraden ausgerichtet ist, die zwischen der <110<-Ebene und einer der vier Ebenen <1- 11<, <-11-1<, <-111) oder <1-1-1) gebildet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the mask window ( 14 , 19 a, 19 b) with the side pair of the parallelogram, which is to lead to vertical walls ( 5 a, 5 b) is aligned parallel to a line of intersection, the between the <110 <plane and one of the four levels <1-11 <, <-11-1 <, <-111) or <1-1-1). 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maskenfenster (14; 19a, 19b) mit dem Seitenpaar des Parallelogramms, das zu nicht vertikalen, geneigten Wänden (6, 6.1, 6.2, 6.3) führen soll, parallel zu einer Schnitt­ geraden ausgerichtet ist, die zwischen der <110<-Ebene und der <111<-Ebene resp. der <11-1<-Ebene gebildet wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the mask window ( 14 , 19 a, 19 b) with the pair of sides of the parallelogram, which is to lead to non-vertical, inclined walls ( 6 , 6.1 , 6.2 , 6.3 ), parallel to a Straight line is aligned between the <110 <plane and the <111 <plane respectively. the <11-1 <level is formed. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maskenfenster (14; 19a, 19b) so ausgerichtet ist, daß das lange Seitenpaar des Parallelogramms zu vertikalen und das kurze Seitenpaar zu nicht vertikalen Wänden (5a, 5b resp. 6, 6.1, 6.2, 6.3) führt. 4. The method according to claim 1, characterized in that the mask window ( 14 ; 19 a, 19 b) is aligned so that the long side pair of the parallelogram to vertical and the short side pair to non-vertical walls ( 5 a, 5 b resp. 6, 6.1, 6.2, 6.3 ). 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum anisotropen Ätzen eine wäßrige KOH-Lösung mit kleinstmöglichem <110<:<311<-Ätzratenverhältnis verwendet wird, insbesondere daß eine 6-9 Mol/Liter KOH-Lösung bei vorzugsweise 90°C verwendet wird.5. The method according to claim 1, characterized in that for anisotropic etching with an aqueous KOH solution smallest <110 <: <311 <etching ratio used is, in particular that a 6-9 mol / liter of KOH solution at preferably 90 ° C is used. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen einer überhängenden Maske vor der anisotropen Ätzung eine isotrope Unterätzung der Ätzmaske (18) durchgeführt wird.6. The method according to claim 1, characterized in that for generating an overhanging mask before the anisotropic etching, an isotropic undercut of the etching mask ( 18 ) is performed. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen einer überhängenden Maske

• a) auf die Ätzmaske (18) eine zweite Maske (20) aufgebracht wird,
• b) die zweite Maske (20) mit einer geeigneten Masken­ öffnung (21a, 21b) versehen wird,
• c) durch die Maskenöffnung (21a, 21b) das Masken­ fenster (14; 19a, 19b) der Ätzmaske (18) so erzeugt wird, daß die zweite Maske (20) bezüglich des Maskenfensters (14; 19a, 19b) überhängend ist und
• d) dann die anisotrope Ätzung der Gräben durchgeführt wird.

7. The method according to claim 1, characterized in that for generating an overhanging mask

• a) a second mask ( 20 ) is applied to the etching mask ( 18 ),
• b) the second mask ( 20 ) is provided with a suitable mask opening ( 21 a, 21 b),
• c) through the mask opening ( 21 a, 21 b), the mask window ( 14 ; 19 a, 19 b) of the etching mask ( 18 ) is generated so that the second mask ( 20 ) with respect to the mask window ( 14 ; 19 a, 19 b) is overhanging and
• d) then the anisotropic etching of the trenches is performed.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ätzmaske SiO₂ oder Nitrid verwendet wird.8. The method according to claim 5, characterized in that is used for the etching mask SiO or nitride. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überhang (d) der Maske von 0,5-5 µm, vorzugsweise von 2 µm, erzeugt wird. 9. The method according to any one of claims 6 or 7, characterized characterized in that an overhang (d) of the mask of 0.5-5 μm, preferably of 2 microns, is generated.   10. FcTh hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gategräben (25.1, 25.2, 25.3) in Form langer dünner Schlitze vorgesehen sind, die zwei lange vertikale und zwei kurze nicht vertikale Wände haben, und daß die Kanten, die von der Kathodenebene mit je einer der vier Wände gebildet werden, ein nicht rechtwinkliges Parallelogramm bilden.FcTh made by a process according to claim 1, characterized in that gate trenches ( 25.1 , 25.2 , 25.3 ) are provided in the form of long thin slits having two long vertical and two short non-vertical walls, and in that the edges facing away from the cathode plane are each formed with one of the four walls, form a non-rectangular parallelogram.