【MEMS工艺】什么是All-in-One Etch？一体化刻蚀技术解析

点击量：3253 日期：2025-06-16 编辑：硅时代

一体化刻蚀（All-in-One Etch, AIO）是一种将多步骤刻蚀工艺整合至单一工序的技术。与传统分步刻蚀不同，AIO通过优化掩膜设计与反应气体配比，在单次工艺中同步完成通孔（Via）、沟槽（Trench）的刻蚀及光刻胶去除（PR Strip），显著提升效率并降低成本。

1.工艺简化：

• 传统工艺（如Via First/Trench First）需3-5道独立工序，AIO仅需1次刻蚀。

• 以金属硬掩模（MHM）为例，AIO减少2次光刻胶涂覆与灰化步骤。

2.良率提升：

• 避免多次工艺对Low-k介质的累积损伤，界面漏电降低30%。

• 通孔与沟槽的套刻精度（Overlay）提升至±2nm。

3.成本优化：

设备占用时间减少40%，单片晶圆加工成本下降15-20%。

三、AIO与传统工艺对比

四、金属硬掩模（MHM）的AIO实践

在40/45nm及以上节点后段（BEOL）工艺中，MHM因其优异的Low-k保护能力（k=2.5-2.7）和边缘粗糙度控制（LER<1nm），逐步取代传统VFTL（Via First Trench Last）工艺。

2. 工艺实现

刻蚀负载效应（Etch Loading）指刻蚀速率因图形密度差异而产生非均匀性。例如，密集区域的刻蚀速率可能比稀疏区低20%。AIO工艺中需通过以下手段优化：

1.气体脉冲调制：交替通入刻蚀/钝化气体，平衡反应速率。

2.射频偏压调节：动态调整离子轰击能量，补偿图形密度差异。

3.掩模补偿设计：通过OPC（光学邻近校正）预畸变掩模图形。

一体化刻蚀技术通过整合多道工序，在提升效率的同时降低对敏感介质的损伤，已成为先进制程的核心工艺之一。随着3nm及以下节点的推进，AIO在工艺复杂度与精度平衡上的价值将愈发凸显。

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