Methode waarbij een laag wordt opgelost door onderdompeling in een chemische vloeistof. Hoge selectiviteit en weinig schade, maar doorgaans isotroop en daarom ongeschikt voor fijne structuren.
Japanse benaming: ウェットエッチング
Vakgebied: Etsen
Een nat etsmiddel tast een laag via een chemische reactie aan overal waar de vloeistof haar raakt, en bij amorfe of polykristallijne lagen is de snelheid in elke richting gelijk. Terwijl de etsing naar beneden gaat, gaat ze ook zijwaarts onder de maskerrand. Het wegetsen van een laag van 1 µm ondersnijdt het masker met ongeveer 1 µm, en overetsen voegt daar nog wat aan toe. Omdat de maatverandering in de orde van de laagdikte ligt, kan natte etsing geen structuren definiëren die smaller zijn dan de laag dik is. Bij MEMS-processen (micro-electro-mechanical systems) wordt hetzelfde gedrag benut om materiaal onder vrijhangende structuren weg te etsen.
Siliciumdioxide wordt geëtst in fluorwaterstofzuur; buffered HF (BHF), waaraan ammoniumfluoride is toegevoegd, houdt de concentratie van het actieve HF2⁻ en de pH stabiel, zodat thermisch oxide gelijkmatig etst met tientallen tot ongeveer 100 nm per minuut zonder dat de resist loskomt. Siliciumnitride wordt verwijderd in geconcentreerd fosforzuur van rond 160 °C met een selectiviteit van tientallen tot meer dan 100 ten opzichte van oxide, die afhangt van het opgeloste silicium in het bad. Sommige materialen zijn helemaal bestand tegen natte chemie: GaN wordt bijvoorbeeld geëtst met plasma's op chloorbasis in plaats van met vloeistoffen.
Alkalische etsmiddelen zoals kaliumhydroxide (KOH) of TMAH (tetramethylammoniumhydroxide) zijn kristallografisch: de (111)-vlakken van silicium etsen ruwweg 100 keer langzamer dan (100)-vlakken. Op een (100)-wafer komen de langzame (111)-vlakken tevoorschijn als zijwanden onder ongeveer 54,7°, die V-groeven en piramidevormige putjes vormen waarvan de vorm door het kristal wordt bepaald en niet door de tijd. Dit oriëntatieafhankelijke etsen levert membranen voor MEMS-druksensoren, inkjetnozzles en de lichtvangende textuur op kristallijne zonnecellen. Het is anisotroop, maar anders dan bij plasma-etsen wordt de richting bepaald door kristalvlakken en niet door een ionenbundel.
Omdat natte etsing thermisch geactiveerd is, stijgen de etssnelheden vaak 1,5–2× per 10 °C, dus baden worden binnen ongeveer ±0,5 °C gehouden en de etstijd wordt ingesteld op basis van een bekende snelheid. De apparatuur is eenvoudig, wafers kunnen in batches samen worden verwerkt, de selectiviteit is hoog en er is geen plasmaschade. Droog (plasma)etsen domineert fijne patronering, maar natte processen blijven onmisbaar voor het verwijderen van volvlakslagen, het strippen van nitridemaskers na LOCOS of STI, het verwijderen van opofferingslagen van nitride in 3D-NAND-stacks, het verwijderen van native oxide en het reinigen van wafers.
Nat etsen lost materiaal op in vloeibare chemicaliën en is meestal isotroop, met een hoge selectiviteit en zonder plasmaschade. Droog etsen gebruikt plasma en gericht ionenbombardement om verticale profielen te snijden, wat fijne patronering vereist.
Ruwweg evenveel als de geëtste diepte: een laag van 1 µm die tot de onderlaag wordt geëtst, wordt ongeveer 1 µm vanaf de maskerrand ondersneden, plus wat overetsen eraan toevoegt.
Ja, bij monokristallijn silicium in alkalische etsmiddelen zoals KOH of TMAH, die (111)-vlakken veel langzamer etsen dan (100)-vlakken en op (100)-wafers zijwanden van 54,7° opleveren.
ALE (atomic layer etching) Anisotroop etsen Antenne-effect ARDE (aspect-ratio-afhankelijk etsen) Ashing Aspectverhouding Droog etsen Eindpuntdetectie Gebufferd fluorwaterstofzuur (BHF) Hardmask