[华润上华先进工艺技术简介] 华润上华工艺工程师
华润上华成立于1997年12月,是一家位于江苏省无锡市高新技术开发区的纯晶圆代工企业,也是目前国内五大纯晶圆代工企业之一。华润上华是中国第一家从事开放式晶圆代工的企业,从成立以来经过一系列的公司并购,技术转移和资本注入,至今已拥有两个具有0.35μm及以上加工能力的6英寸厂,以及一个由华润上华与华润集团共同投资设立,具有0.11μm及以上加工能力的8英寸厂(以下简称“8英寸厂”),员工总数约3000余人,目前能够为客户提供逻辑(Logic)、混频/射频(Mix/RF)、静态存储器(SRAM)、闪存(Flash)、高压(HV)、模拟(Analog)等一系列技术的晶圆代工服务,覆盖的终端市场包含了消费类电子、通讯、汽车电子、计算机、控制等领域。
8英寸厂已于2009年6月投产,其一期设计产能为每月30000片8英寸晶圆,2012年二期设计产能满载后将达到每月60000片8英寸晶圆的生产能力,同时在技术结点上将达到0.11μm的水平。8英寸厂的设备安装在2008年后期紧锣密鼓的进行,与之相配套的先进技术研发中心也随之成立,并且成立了由多位在国内外业界有着十年以上半导体研发和晶圆代工经验的专家组成的研发团队,从事华润上华0.18μm及以下先进技术的开发工作。
1华润上华先进工艺技术路线图
图1展示的是华润上华8英寸先进工艺技术路线图。其已经成熟,和正在以及将要研发的工艺技术主要分为逻辑工艺和存储器工艺两大块。在先进逻辑工艺技术这一方面,公司主要是以0.18μm及0.13μm 作为两大逻辑工艺平台,然后在保持器件性能不变的情况下向上和向下延伸到0.15μm及0.11μm的结点,并在以上4个逻辑技术结点的基础上开发出高性能、低功耗、混频、射频、高压和绝缘体上硅(SOI)等具有高附加值的工艺技术,以满足不同应用领域、设计能力和终端市场客户的要求,并为我们的客户带来最大的价值。而在先进存储器工艺技术这一方面,公司主要是以上述逻辑工艺技术作为外设电路工艺并融入闪存存储结点工艺技术来开发出纯粹的闪存工艺技术,然后以闪存的工艺技术为基础来开发出嵌入式的工艺技术产品。从图1我们可以看到,华润上华的8英寸先进工艺技术是直接从0.18μm的技术节点来切入的。选择这一切入点主要是因为中国国内大部分的芯片设计公司目前的设计能力已经达到了0.18μm的技术水平,并且已经开始向0.13μm的技术结点转移。作为一家一贯以中国内部市场和客户为主导的晶圆代工企业,直接从0.18μm的结点切入8英寸的生产工艺,可以在最大的程度上满足国内设计公司对晶圆加工的迫切需求。而且,快速切入0.18μm工艺制程不仅大大地加强了公司的技术竞争能力,同时也可以尽快地转入到0.13μm的工艺技术平台,以创造更大的赢利空间,并为国内客户提供最先进的晶圆制造技术。
2华润上华8英寸
先进逻辑工艺技术介绍
华润上华的8英寸逻辑工艺技术是直接从0.18μm切入,并且已经形成了一个成熟的逻辑工艺技术平台。目前正在进行的0.13μm逻辑技术工艺平台的研发工作将于2010年的第一季度完成,并将于2010年的第三季度将其延伸到0.11μm的技术节点上。表1对0.18μm和0.13μm两大工艺平台的技术特征给出详细的描述。
0.18μm逻辑工艺技术平台的主要技术特征是1层多晶硅6层金属(1P6M)、浅沟槽隔离技术(STI)、双栅氧化层、1.8V逻辑器件/3.3V输入/输出器件、钴金属硅化物(CoSix)、最多6层的铝(Al)后端金属互连。而0.13μm逻辑工艺技术平台的主要技术特征是1层多晶硅8层金属(1P8M)、浅沟槽隔离技术(STI)、双栅氧化层、1.2V逻辑器件/3.3V输入输出器件、钴金属硅化物(CoSix)、最多8层的铝(Al)后端金属互联。而表2则清晰地描述了0.18μm和0.13μm两大逻辑技术平台的晶体管性能特点。从表上的晶体管性能我们可以清楚的发现华润上华的0.18μm和0.13μm两大逻辑工艺技术平台的晶体管性能都已经达到与世界先进8英寸晶圆代工厂同样技术结点上相同的器件性能。
图2是0.18μm和0.13μm的两大逻辑工艺平台的饱和电流(Idsat)-漏电电流(Idoff)曲线,这个曲线是反映一个逻辑工艺平台的技术性能好坏的风向标。从图2我们也可以清楚地看到华润上华的0.16μm和0.13μm两大逻辑工艺平台的技术性能达到了世界先进水平。在0.13μm的逻辑器件上,我们共为客户提供了高阈值电压、标准阈值电压和低阈值电压三种逻辑器件,以满足低功耗和高性能设计客户对晶体管性能的不同要求。上面两大工艺平台都可以向客户提供完整的技术组件、器件模型、标准单元库、产品设计手册(PDK)和所需的知识产权(IP),以方便客户的芯片设计。
在上面两大逻辑工艺平台的基础上,我们在保持晶体管性能不变的情况下首先将其延伸到0.15μm和0.11μm,这样在保证客户芯片设计性能的情况下大大降低芯片的面积,从而为客户带来巨大的价值。同时我们在0.18μm和0.13μm的逻辑工艺平台基础上,通过加入可变电容(Varactor)、电感、金属绝缘层金属电容(MIM)和精密电阻的工艺模组而构成0.18μm/0.13μm的混合信号/射频工艺技术,从而能满足国内庞大的通讯芯片市场客户的需求。液晶显示(LCD)驱动芯片在国内也有着巨大的市场,在我们的0.15μm/0.13μm/0.11μm逻辑技术结点开发成熟后,我们将在其基础上融入高压器件,从而在0.15μm、0.13μm和0.11μm三个技术结点上形成高压技术的工艺平台。
3华润上华8寸
先进存储器工艺技术介绍
华润上华的嵌入式闪存技术也是在0.18μm和0.13μm逻辑工艺平台的基础上融入闪存工艺而构成,其逻辑部分的设计规则和器件性能则与0.18μm/0.13μm两大逻辑工艺平台基本一致。表3给出了我们的0.18μm/0.13μm闪存工艺技术的基本技术特征。所有设计规则与世界上其它的先进晶圆代工企业来比较都具有竞争力。
而表4则给出了存储结点的技术性能。华润上华的0.18μm嵌入式闪存技术具有集成度高、功耗低、读写速度快和存储器可靠性能高的特点,其性能与国内外同结点的技术相比也具有相当的竞争力。
3总结
综上所述,华润上华8英寸的先进工艺技术涵盖了逻辑和存储器两大类产品。在逻辑工艺技术上,我们工艺水平将具有0.18μm和0.13μm两大逻辑工艺平台和0.18μm/0.15μm/0.13μm/0.11μm四个技术结点,同时覆盖了低功耗、混频、射频、高压、绝缘体上硅,以及闪存和嵌入式闪存等不同的特别工艺技术,工艺技术的性能与国内外的技术相比具有同等的竞争力,完全可以满足国内外不同客户对产品性能、成本和功耗等的不同的要求。
作者简介
方浩,博士,华润上华先进技术研发中心副总裁;
何波涌,博士,华润上华先进技术研发中心/逻辑技术研发处副处长。