ドライエッチングとは、プラズマや反応性ガスを用いて気相(ドライ)でウェハ表面の材料を除去するエッチング手法の総称です。薬液を使うウェットエッチングとは異なり、真空チャンバー内でプラズマを生成して処理します。現代の半導体製造では微細パターン形成の主力プロセスです。
代表的な方式はRIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)で、化学的エッチング(ラジカルによる反応)と物理的スパッタリング(イオン衝撃)を組み合わせます。垂直方向への強い異方性を持つため、幅数nm〜数十nmの微細なパターン側壁を垂直に形成でき、回路の高密度化に不可欠です。プラズマ源の方式によりICP(誘導結合プラズマ)やCCP(容量結合プラズマ)などのバリエーションがあります。
ドライエッチングの選択比(エッチングしたい材料と残したい材料のエッチング速度の比)はプロセスガスの組成・圧力・パワーで制御されます。シリコンにはSF₆/Cl₂系、SiO₂にはCxFy系(C₄F₈など)フルオロカーボンガス、SiNにはCHF₃系が代表的です。エッチングガスの組成最適化が最終パターン形状の制御に直結します。
ドライエッチングの主な用途は、ゲート電極の加工、コンタクトホール・ビアホールの形成、サイドウォールスペーサーのエッチバック、トレンチ分離(STI)、3D NANDのチャネルホール形成などです。先端プロセスでは原子層単位の制御が可能なALE(Atomic Layer Etching:原子層エッチング)も台頭しています。
ALE(原子層エッチング)はALDの逆プロセスで、表面を1原子層ずつ精密に除去します。高アスペクト比構造・GAAナノシート形成・精密なSiGe選択除去などに不可欠な最先端技術です。主要装置メーカーはLam Research(Kiyo、Flex系)、東京エレクトロン(Tactras、Certas系)、Applied Materials(Producer、Centura系)です。