中科院微電子所在半導(dǎo)體工藝建模方法方面取得進(jìn)展

作者：集小微 2024-11-18

來源：中國科學(xué)院微電子研究所 #中國科學(xué)院# #微電子所#

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近日,集成電路設(shè)計自動化領(lǐng)域國際頂級會議2024 ACM/IEEE International Conference on Computer-Aided Designs(ICCAD)在美國召開,微電子所EDA中心陳嵐研究員團(tuán)隊在會上展示了半導(dǎo)體工藝建模方法方面的最新研究進(jìn)展。

目前工藝建模主要采用的是數(shù)據(jù)驅(qū)動模型和半物理模型兩大方法。數(shù)據(jù)驅(qū)動模型在提高預(yù)測精度方面表現(xiàn)出色,但需要大量的量測數(shù)據(jù)支持,且容易出現(xiàn)過擬合或模型不收斂情況。而半物理模型雖然更為魯棒,可有效預(yù)防過擬合,但存在模型復(fù)雜度高以及不支持工藝遷移等不足。同時,通用工藝建模框架的缺乏導(dǎo)致不同工藝需要具有不同學(xué)科背景的研究團(tuán)隊進(jìn)行模型搭建,使得整合多個過程的統(tǒng)一仿真模型變得復(fù)雜且耗時。采用TCAD技術(shù)建立單元工藝如刻蝕、化學(xué)機(jī)械平坦化、薄膜沉積的工藝預(yù)測模型,對于建立基于設(shè)計與工藝協(xié)同優(yōu)化(DTCO)技術(shù)的新制程研發(fā)和良率提升具有重要意義。

為了解決上述問題,陳嵐研究員團(tuán)隊提出了一種基于神經(jīng)常微分方程的通用工藝建模方法。該方法把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整合進(jìn)描述單元工藝形貌演化的常微分方程中,有效平衡了數(shù)據(jù)驅(qū)動模型和半物理模型兩種主流建模方法的優(yōu)缺點,顯著降低了建模過程對專家知識的依賴。該方法在28/32/40 nm實際工藝的后道化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)、銅電鍍(ECP)工藝中得到驗證,其準(zhǔn)確性優(yōu)于現(xiàn)有半物理模型,與數(shù)據(jù)驅(qū)動模型表現(xiàn)相當(dāng)。

上述研究成果以“A Neural-Ordinary-Differential-Equations Based Generic Approach for Process Modeling in DTCO: A Case Study in Chemical-Mechanical Planarization and Copper Plating”為題發(fā)表在2024 ACM/IEEE ICCAD會議上,并獲得大會“William J. McCalla最佳論文獎(后端部分)”,微電子所博士研究生錢躍為該文章第一作者,陳嵐研究員為該文章通訊作者。這是微電子所首次在該會議上發(fā)表文章,也是中國大陸首次獲得 ICCAD William J. McCalla最佳論文獎。

ICCAD 與國際設(shè)計自動化會議(DAC)、歐洲設(shè)計自動化與測試學(xué)術(shù)會議(DATE)被公認(rèn)為EDA領(lǐng)域水平最高的三大國際會議。本次大會錄用常規(guī)論文(regular paper)195篇(錄用率約為24%)。自2000年起,ICCAD會議每年頒發(fā)William J. McCalla最佳論文獎,其中年度最佳論文獎2篇。