什么是刻蚀的选择性？刻蚀选择比怎么计算？受哪些因素的影响呢？

刻蚀（或蚀刻）是从晶圆表面去除特定区域的材料以形成相应微结构。但是，在目标材料被刻蚀时，通常伴随着其他层或掩膜的刻蚀。如何确保只有目标区域被刻蚀，而临近的其他微结构保持不变呢？这时我们就要考虑，目标材料和其他材料的刻蚀选择性的问题。那么刻蚀选择比怎么计算？受哪些因素的影响呢？

1 什么是刻蚀的选择性？

刻蚀选择性（Etch Selectivity）是描述在刻蚀过程中，所需材料与不应被刻蚀的材料之间刻蚀速率的比值。公式为：

刻蚀选择性可以用来描述掩膜和目标材料的蚀刻速率之间的相对蚀刻速率，也可以是不同材料层之间的相对蚀刻速率。如果一个目标材料被刻蚀的速度是掩膜或基底材料的10倍，那么刻蚀选择比就是10:1。

在半导体行业中，对掩模层进行图案化后，需要对目标材料进行精确刻蚀以复制掩模图案，然后去除掩膜。这一系列步骤通常会根据设计的具体要求重复多次。因此蚀刻选择性对于确定掩膜厚度和精确控制蚀刻结果非常重要。

2 刻蚀选择性的高低代表什么？

刻蚀选择性越高，表示目标材料被刻蚀的速率很快，但是掩膜或相邻层刻蚀的速率很慢。高的刻蚀选择性确保掩膜在刻蚀过程中几乎不被消耗，并且在刻蚀完目标材料后反应停止，不会再刻蚀相邻层。一般来说，>5:1 的选择性被认为是高选择性。在某些情况下，选择性可能为 100:1。

刻蚀选择性越低，两种材料以相对相似的速率蚀刻。当选择性较低时，掩膜将无法为目标材料提供尽可能多的保护。这意味着必须使用更厚的掩膜来刻蚀到所需的深度，这样就提高了掩膜制作的难度或成本。另一方面，当目标材料被刻蚀完后，仍然会对底层材料进行刻蚀，这些都是我们所不想要的。

3 刻蚀选择比越高越好吗？

刻蚀选择性越大通常被认为越好，但是也存在一些特殊情况。

高选择性意味着掩膜或非目标材料的刻蚀速率非常慢。这可能导致刻蚀的目标材料产生的刻蚀产物在非目标材料或掩膜上堆积，尤其是在深孔的底部。这些产物可能阻碍刻蚀剂进一步接触目标材料，导致刻蚀停止或速度下降。

4 低选择比刻蚀有哪些应用？

当刻蚀选择性为1:1时，意味着目标材料和掩膜材料的刻蚀速率是相同的。这被称为“等速蚀刻”。在这种情况下，无论刻蚀方向如何，两种材料都以相同的速率被移除。在微透镜的制造中，等速刻蚀特别有用。通过使用特定形状的掩膜，可以在目标材料上再现出所需的透镜形状，例如球形、柱形等。

审核编辑：刘清