等方性エッチングと異方性エッチングの違い：断面の形・アンダーカット・方向性のしくみ・選択比を比較

どんなときに使うか

等方性エッチング

寸法の精度よりも、高い選択比や下地を傷めないことが大切なとき。アンダーカットを利用して、構造の下をくり抜いたり、層を横から取り除いたりするときにも使います。

異方性エッチング(イオンを使うドライ)

細くて垂直なパターンを、マスクの寸法どおりに転写したいとき。先端のLSIの微細なパターンは、ほとんどこの方法でつくります。

結晶面に依存する異方性エッチング(ウェット)

単結晶シリコンに、結晶面で決まる正確な斜面やV溝、薄いダイヤフラムを安くつくりたいとき。主にMEMSのバルク加工に使います。

理解度チェック

1. シリコンにXeF2のガスとアルゴンイオンのビームを同時に当てると、それぞれ単独の場合の和よりはるかに速くエッチングが進む。このことが示すドライエッチングの性質はどれか。
2. エッチングでできた穴や溝の側壁が垂直からどれだけ傾いているかを表す指標はどれか。
3. 異方性エッチングの説明として正しいものはどれか。

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関連する用語の解説

等方性エッチング

縦にも横にも同じ速さで削れるエッチング。マスクの下に回り込んで削れる(アンダーカット)。

異方性エッチング

特定の方向(主に垂直方向)にだけエッチングが進む性質。微細パターンの加工に必要。

選択比

エッチングで、削りたい膜とマスクや下地膜とのエッチング速度の比。大きいほど下地を傷めにくい。

RIE(反応性イオンエッチング)

プラズマ中の反応性の粒子と、電界で加速したイオンを組み合わせて削るドライエッチング。垂直な異方性の加工ができる。

ボッシュプロセス(Deep RIE)

エッチングと側壁保護膜の堆積を短い周期で交互に繰り返し、シリコンに深く垂直な穴や溝を掘るドライエッチング技術。MEMSやTSVの加工に使われる。

犠牲層エッチング

構造の下に一時的に置いた層(犠牲層)をエッチングで取り除き、動ける梁や膜を浮かせる、MEMSの代表的な加工法。

ラジカル

不対電子をもち、化学的に非常に反応しやすい中性の原子や分子。プラズマ中にイオンよりはるかに多く存在し、化学的なエッチングや成膜を担う。

結晶方位

結晶の面や方向の向きを表すもの。(100)のようにミラー指数で表し、MOSFET用のシリコンウエハでは(100)面が一般的。

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