集成电路的发展是芯片集成度不断提高的过程,更小线宽尺寸的芯片代表了更高的性能、更低的成本。对代工厂而言,由于机台能力相对固定,如何利用和挖掘现有资源,开发集成度更高的制程及更先进的工艺是降低成本、提高产品竞争力的有效途径。本文针对宏力半导体制造有限公司现有的0.18μm标准工艺,开展缩微85%至0.153μm工艺的研究。本文验证了0.18μm工艺85%微缩的可行性,成功实现了芯片面积减小和成本大幅下降的目标。同时也为0.18μm工艺80%微缩及其他微缩项目提供宝贵的经验,是对更先进工艺及制程能力的一次成功尝试和探索。宏力半导体公司具有0.35μm～0.13μm量产的能力及规模,其中0.18μm逻辑芯片是重要的生产品种。如果可以实现0.18μm的85%微缩,将使单颗芯片面积减小约26%,单片晶圆的芯片产出量增加约30%,这将使客户的生产成本大幅下降,也是对客户产品及宏力公司本身竞争力的有力提升。本项目正是在这样的背景下开展并逐步实现的。本文首先进行了85%微缩工艺的可行性论证及评估。由于宏力本身已经具备了0.15μm工艺的能力,这为0.153μm工艺提供了结实的技术保障。在计算得到微缩后的各层线宽尺寸,发现均在宏力的工艺裕度范围内,同时,器件模拟结果也显示,器件在进行微缩后仍然可以保持原有性能,说明了0.153μm工艺具备了开发研制的可行性。其次,本文依照微缩规则对原有0.18μm芯片设计进行处理,然后利用MPW对0.153μm进行了试投片来验证生产的工艺裕度。对最为困难的光刻工艺,焦距能量矩阵实验表明,有源区层、栅极层、金属第一层等关键层均有足够的工艺裕度来实现量产。同时,在对离子注入条件及其他工艺进行多次优化后,使0.153μm器件特性与工艺匹配,并获得了稳定的良率。最后,论文还研究了0.153μm的工艺可靠性,并通过了客户端产品可靠性测试的验证。论文根据试生产阶段获得的大量数据及新发现的问题对工艺进行了优化,最终达到了与0.18μm接近的良率。