在芯片制造过程中，刻蚀选择比是一个核心概念，你可以把它想象成一把“智能雕刻刀”的精准度：只雕刻目标材料，而不损伤其他部分。下面我们来简单了解它。

刻蚀选择比衡量的是刻蚀工艺对不同材料的“辨别”能力。它的定义是：两种材料在相同刻蚀条件下的刻蚀速率之比。

通常，我们关注的是被刻蚀材料的刻蚀速率与不需要被刻蚀的保护材料（如掩模或下层材料）的刻蚀速率之间的比值。用公式表达就是 S = d₂ / d₁，其中 d₂ 是被刻蚀材料的刻蚀速率，d₁ 是掩模或下层材料的刻蚀速率。

这个比值至关重要，因为选择比越高，意味着刻蚀工艺能更有效地去除目标材料，同时对掩模和底层材料的损耗越小，工艺窗口也越宽，从而更好地控制图形转移的精度并降低损伤风险。

刻蚀选择比并非一成不变，它主要受以下几个因素影响：

材料本身的特性：不同材料的化学键强度和晶体结构各不相同，这决定了它们在等离子体环境下的稳定性和被刻蚀的难易程度。比如，通常需要被刻蚀的材料（如晶圆上的薄膜）需要能被快速去除，而掩模材料（如光刻胶或特定的硬掩模）则需要能顽强地抵抗刻蚀。

刻蚀配方的“魔法”：刻蚀过程中的 “配方”，包括所使用的反应气体种类及其配比，对选择比有巨大的影响。例如，在CCD的多晶硅刻蚀中，通过调整Cl₂、He、O₂、HBr等气体的组合和比例，可以优化多晶硅对氮化硅的刻蚀选择比。这些气体在等离子体中会产生特定的活性自由基，与目标材料发生化学反应，生成易挥发的产物被带走。如果气体配方对材料A反应剧烈，对材料B却“兴趣缺缺”，就能实现高选择比。

工艺参数的“调控”：诸如射频功率等工艺参数会影响等离子体的密度和离子的能量，进而影响刻蚀的各向异性程度和选择比。

在芯片制造中，工程师们通过精确调控选择比来实现各种精妙的工艺：

保护精密图形：高选择比刻蚀

在将电路图形从光刻胶转移到硅片上的过程中，高的掩模选择比至关重要。例如，在5纳米及更先进的芯片制程中，会采用超薄的硬掩模。这时，只有掩模材料本身具有极强的抗刻蚀能力（即高选择比），才能在使用更薄掩模的情况下，保证图形转移的精度，同时避免对底层材料造成损伤。

精准停止的刻蚀

在芯片的多层结构中，常常需要只去除某一层特定的材料，而保留其他层。例如，在浅槽隔离（STI）等工艺中，需要二氧化硅对硅有高的刻蚀选择比，以便在硅衬底上开出隔离槽时能精确停止在硅表面。