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半導体用語集

エッチング

英語表記：etching

エッチング工程は、シリコンウェハ製造工程のうちラッピング加工の次に行われる加工工程である。エッチング工程はそれ以前の機械的な切削・研削加工工程で被加工素材であるシリコンウェハ表面に、一部の例外的な加工技術を適用した場合以外には、必然的に残ってしまう加工変質層（破砕層）を化学反応であって機械的な力をかけることのないエッチングによって完全に除去することが最大の目的である。したがって、エッチング加工の加工条件は、ウェハ表層に残っている加工変質層が完全に除去され、かつ、機械的加工でえたきわめて高精度の形状寸法を乱さないように設定される必要がある。しかしながら、エッチングは化学反応であるために、エッチングに用いる薬液の組成、エッチング時の温度ならびにエッチング中の温度変化、エッチング中のシリコンウェハ表面近傍での薬液の流れ方といった要素が複雑に関わってくる。また、加工されるシリコン自体が結晶であるために、エッチングされる度合いは、エッチングされる面が結晶学的な意味でのどの面方位であるかといったことや、エッチング以前の加工で生じている機械的なダメージや歪の度合にも依存する。加えてシリコンが導電体（半導体）であり、かつエッチング液が一般に電解液であることから、エッチングには電気化学的要素も加わり、たとえばシリコンウェハの面内に比抵抗の分布があれば（現実には必ず存在する）、その異なる比抵抗の部分間で局部電池を形成し、その電位差がエッチングの進み方に影響してくる。このため、エッチング加工の工程設計と制御は少なからずノウハウに依存する。シリコンウェハのエッチングは、ほとんどの場合は湿式のエッチングが行われる。エッチングに用いる薬液は、一般的にはフッ化水素酸（HF）と硝酸（HNO3）の混合液あるいはこれに酢酸などを添加したものであり、通常この方式を指して酸エッチングと称している。しかしながら、この種のエッチング液による酸エッチングは反応による発熱が大きく、エッチングの精密制御に難点があることと、大気汚染物質である窒素酸化物のガスが出るという難点がある。このため、近年では水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの水溶液を用いたアルカリエッチングも用いられるようになってきている。LSI製造工程で用いられるエッチングは近年では多くの場合ガスを用いたドライエッチング、あるいはこれにプラズマ放電と電界・磁場を組み合わせた反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching:RIE）が用いられるが、シリコンウェハ製造のエッチング工程でこれらの技術が用いられることはほとんどない。シリコンウェハの加工工程でドライエッチング方式を用いるほとんど唯一の例としてPACE加工（Plasma Assisted Chemical Etching）があるが、このPACE加工はシリコンウェハの加工ではエッチング工程としてではなく、研磨加工の補助手段としてウェハ平坦度を改善する手段や、SOI（Silicon On Insulator ）ウェハのトップシリコン層（LSIデバイスを形成する表面側のシリコンの層）の厚さの追込み加工に用いられている程度であって、現時点ではまだ汎用的なエッチング技術にはなっていない。

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