什么是刻蝕的選擇性？刻蝕選擇比怎么計(jì)算？受哪些因素的影響呢？

刻蝕（或蝕刻）是從晶圓表面去除特定區(qū)域的材料以形成相應(yīng)微結(jié)構(gòu)。但是，在目標(biāo)材料被刻蝕時(shí)，通常伴隨著其他層或掩膜的刻蝕。如何確保只有目標(biāo)區(qū)域被刻蝕，而臨近的其他微結(jié)構(gòu)保持不變呢？這時(shí)我們就要考慮，目標(biāo)材料和其他材料的刻蝕選擇性的問(wèn)題。那么刻蝕選擇比怎么計(jì)算？受哪些因素的影響呢？

1 什么是刻蝕的選擇性？

刻蝕選擇性（Etch Selectivity）是描述在刻蝕過(guò)程中，所需材料與不應(yīng)被刻蝕的材料之間刻蝕速率的比值。公式為：

刻蝕選擇性可以用來(lái)描述掩膜和目標(biāo)材料的蝕刻速率之間的相對(duì)蝕刻速率，也可以是不同材料層之間的相對(duì)蝕刻速率。如果一個(gè)目標(biāo)材料被刻蝕的速度是掩膜或基底材料的10倍，那么刻蝕選擇比就是10:1。

在半導(dǎo)體行業(yè)中，對(duì)掩模層進(jìn)行圖案化后，需要對(duì)目標(biāo)材料進(jìn)行精確刻蝕以復(fù)制掩模圖案，然后去除掩膜。這一系列步驟通常會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)的具體要求重復(fù)多次。因此蝕刻選擇性對(duì)于確定掩膜厚度和精確控制蝕刻結(jié)果非常重要。

2 刻蝕選擇性的高低代表什么？

刻蝕選擇性越高，表示目標(biāo)材料被刻蝕的速率很快，但是掩膜或相鄰層刻蝕的速率很慢。高的刻蝕選擇性確保掩膜在刻蝕過(guò)程中幾乎不被消耗，并且在刻蝕完目標(biāo)材料后反應(yīng)停止，不會(huì)再刻蝕相鄰層。一般來(lái)說(shuō)，>5:1 的選擇性被認(rèn)為是高選擇性。在某些情況下，選擇性可能為 100:1。

刻蝕選擇性越低，兩種材料以相對(duì)相似的速率蝕刻。當(dāng)選擇性較低時(shí)，掩膜將無(wú)法為目標(biāo)材料提供盡可能多的保護(hù)。這意味著必須使用更厚的掩膜來(lái)刻蝕到所需的深度，這樣就提高了掩膜制作的難度或成本。另一方面，當(dāng)目標(biāo)材料被刻蝕完后，仍然會(huì)對(duì)底層材料進(jìn)行刻蝕，這些都是我們所不想要的。

3 刻蝕選擇比越高越好嗎？

刻蝕選擇性越大通常被認(rèn)為越好，但是也存在一些特殊情況。

高選擇性意味著掩膜或非目標(biāo)材料的刻蝕速率非常慢。這可能導(dǎo)致刻蝕的目標(biāo)材料產(chǎn)生的刻蝕產(chǎn)物在非目標(biāo)材料或掩膜上堆積，尤其是在深孔的底部。這些產(chǎn)物可能阻礙刻蝕劑進(jìn)一步接觸目標(biāo)材料，導(dǎo)致刻蝕停止或速度下降。

4 低選擇比刻蝕有哪些應(yīng)用？

當(dāng)刻蝕選擇性為1:1時(shí)，意味著目標(biāo)材料和掩膜材料的刻蝕速率是相同的。這被稱為“等速蝕刻”。在這種情況下，無(wú)論刻蝕方向如何，兩種材料都以相同的速率被移除。在微透鏡的制造中，等速刻蝕特別有用。通過(guò)使用特定形狀的掩膜，可以在目標(biāo)材料上再現(xiàn)出所需的透鏡形狀，例如球形、柱形等。

審核編輯：劉清