半大马士革集成中引入空气间隙结构面临的挑战

在3nm节点，最先进的铜金属化将被低电阻、无需阻挡层的钌基后段金属化所取代。这种向钌金属化的转变带来减成图形化这一新的选择。这个方法也被称为“半大马士革集成”，结合了最小间距互连的减成图形化与通孔结构的传统大马士革。

互连线减成图形化的优点之一，是提供了转变至（更）高深宽比金属线的机会。但它也有缺点，那就是会增加电容。如果引入空气间隙结构，支持互连线隔离，则可以克服这种不良影响。因此，空气间隙常常被视作缩短电阻电容延迟时间的主要手段。

前文提出的半大马士革集成方案可结合完全空气间隙集成，用于最关键的最小间距金属层（M1和M2）。它也可以与传统的双大马士革或混合金属化方案相结合。

我们支持了imec的一项研究，对先进3nm节点后段集成方案进行分析。研究中，我们使用SEMulator3D®工艺模拟软件对半大马士革集成流程和引入空气间隙结构进行模拟。这帮助imec在试产线上进行硅晶圆处理之前，就能更好地了解集成潜在的挑战和相关的失败风险。该项目的目标是确定使用半大马士革集成和空气间隙结构进行3nm后段集成的工艺假设。