随着芯片制造技术节点不断缩小，对制造工艺的要求也日益严格。特别是在28纳米及以下的技术节点中，传统的光刻胶掩膜刻蚀工艺逐渐暴露出其局限性，难以满足现代芯片对于小线宽、高深宽比以及低介电常数（Low K）材料的需求。在这种背景下，金属硬掩模一体化刻蚀（AIO-ET, All In One Etch）应运而生，并迅速成为后段金属沟槽/通孔刻蚀的主要解决方案。

AIO-ET工艺流程详解
金属硬掩模一体化刻蚀是一种先进的干法刻蚀技术，它能够在同一个工艺腔体内连续完成多个关键步骤，具体包括：
一次光刻：首先通过光刻工艺定义出沟槽形貌。

    金属刻蚀与去光刻胶：接下来，在金属刻蚀腔内使用TiN等硬掩膜材料进行刻蚀，并同时去除光刻胶，直到达到TEOS层为止。此步骤不仅完成了沟槽形貌的初步刻蚀，而且为下一步提供了干净的工作界面。

二次光刻：再次利用光刻技术来定义通孔的形态。这一步骤至关重要，因为它决定了最终形成的通孔位置和形状。

综合刻蚀：最后一步是形成半通孔形貌，随后进行去光刻胶处理，紧接着执行沟槽与通孔的一体化刻蚀，最后完成盖帽层的刻蚀。整个过程中，所有这些操作都在同一套设备中无缝衔接地完成，极大地提高了效率并减少了可能引入的污染风险。

工艺挑战与应对措施
尽管AIO-ET带来了许多优势，但这种新型刻蚀方式也伴随着一些独特的挑战。例如，采用TiN作为硬掩膜材料改变了原有的刻蚀轮廓，并且反应生成物从简单的C/H/O/F变成了更为复杂的含钛聚合物。这些副产物不易挥发，容易沉积在产品表面或设备上，从而影响产品质量。此外，由于需要在一个工艺条件下完成孔洞结构和沟槽结构的刻蚀，工艺参数间的剧烈变化也可能导致一系列问题，如刻蚀偏差、残留物等问题。为了克服上述挑战，研究人员和技术人员正在探索多种方法。一方面，他们致力于开发更有效的清洗技术和工艺优化方案，以减少副产物的影响；另一方面，则是在不影响性能的前提下调整刻蚀条件，确保每一步都能稳定可靠地完成。

AIO-ET的关键优势
相较于传统的光刻胶掩膜刻蚀工艺，金属硬掩模一体化刻蚀具有以下几个显著优点：
高选择比：LK:TiN的选择比可以达到约30:1，远高于LK:PR的8:1。这意味着更好的侧向耐刻性能，有助于保持特征尺寸（CD）的稳定性。高选择比使得金属硬掩膜的侧向耐刻性能远远优于光刻胶，确保了关键尺寸的精准控制。

工艺可延展性强：基于金属硬掩膜的高选择比，可以实现小线宽和高深宽比的刻蚀工艺开发（例如14nm技术），而光刻胶掩膜则面临光刻胶厚度增加与小线宽显影能力减弱的问题。
减少Low K介质损伤：对于45nm及以下技术节点采用的多孔超低K材料，在去胶灰化过程中，沟槽形貌由TEOS保护，避免了Low_k材料直接暴露于高能量等离子体环境中所造成的损害。

                                                                                                                                 文章归原作者所有，转载仅为分享和学习使用，不做任何商业用途！内容如有侵权，请联系本部删除！