什么是高选择性蚀刻

华林科纳半导体高选择性蚀刻是指在半导体制造等精密加工中，通过化学或物理手段实现目标材料与非目标材料刻蚀速率的显著差异，从而精准去除指定材料并保护其他结构的工艺技术‌。其核心在于通过工艺优化控制不同材料的刻蚀速率比，达到‌>5:1‌甚至更高的选择比标准‌。

一、核心价值与定义

l‌精准材料去除‌
高选择性蚀刻通过调整反应条件，使目标材料（如多晶硅、氮化硅）的刻蚀速率远高于掩膜或底层材料（如氧化硅、光刻胶），实现纳米级结构的精确成型‌。

l‌保护关键结构‌
在多层材料体系（如光刻胶/薄膜/衬底）中，高选择性可避免非目标层被意外刻蚀，防止器件性能受损‌。

二、实现方法

l‌气体化学调控‌

使用‌CHF₃/O₂混合气体‌进行干法蚀刻，通过氧气增加氧化硅的刻蚀选择性‌；

在氮化硅刻蚀中采用‌Cl₂/HBr/O₂混合气体‌，实现氮化硅与氧化硅的高选择比‌。

l‌工艺参数优化‌
调整射频功率、腔室压力和温度等参数，平衡物理轰击与化学反应。例如，降低功率可减少物理溅射，增强化学选择性‌。

l‌自由基选择性反应‌
利用等离子体产生的自由基与特定材料发生化学反应，例如自由基优先与氮化硅反应生成挥发性产物，而对氧化硅几乎无影响。

三、典型应用场景

l‌先进逻辑器件‌

‌环栅晶体管（GAA）‌制造中，需对各向同性蚀刻提出更高选择性要求，以形成纳米线或纳米片结构‌；

‌栅极刻蚀‌需保证多晶硅对光刻胶的高选择性，防止掩膜过早损耗‌。

l‌存储器件制造‌
在‌3D NAND‌和‌3D DRAM‌中，高选择性蚀刻用于垂直孔洞或沟槽的成型，避免损伤多层堆叠结构‌。

l‌MEMS与光学器件‌
通过选择性去除牺牲层（如氧化硅），释放微机械结构或制备光学波导‌6。

四、影响因素

l‌材料特性‌
化学键能（如Si-N键比Si-O键更易被特定气体刻蚀）、抗蚀性（如金属掩膜比光刻胶更耐蚀）直接影响固有选择比‌。

l‌工艺条件‌

气体类型与比例（如氟碳气体增强化学刻蚀，惰性气体提高物理溅射）‌；

物理与化学作用的平衡：过度依赖物理溅射会降低选择性‌。

五、挑战与趋势

l‌技术瓶颈‌
现有蚀刻工具在‌2nm以下节点‌面临选择性不足的问题，需开发新型气体化学（如原子层蚀刻）和腔室设计‌。

l‌材料创新‌
引入新型掩膜材料（如金属硬掩膜）或低损伤蚀刻气体，进一步提升选择比。

审核编辑 黄宇