近日，集成電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)會(huì)議2024 ACM/IEEE International Conference on Computer-Aided Designs（ICCAD）在美國(guó)召開，微電子所EDA中心陳嵐研究員團(tuán)隊(duì)在會(huì)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(dòng)模型和半物理模型兩大方法。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型在提高預(yù)測(cè)精度方面表現(xiàn)出色，但需要大量的量測(cè)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(shí)，通用工藝建?？蚣艿娜狈?dǎo)致不同工藝需要具有不同學(xué)科背景的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行模型搭建，使得整合多個(gè)過程的統(tǒng)一仿真模型變得復(fù)雜且耗時(shí)。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(cè)模型，對(duì)于建立基于設(shè)計(jì)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(duì)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(dòng)模型和半物理模型兩種主流建模方法的優(yōu)缺點(diǎn)，顯著降低了建模過程對(duì)專家知識(shí)的依賴。該方法在28/32/40 nm實(shí)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(yàn)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(dòng)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(huì)議上，并獲得大會(huì)“William J. McCalla最佳論文獎(jiǎng)（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(huì)議上發(fā)表文章，也是中國(guó)大陸首次獲得 ICCAD William J. McCalla最佳論文獎(jiǎng)。

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

圖 1. 陳嵐研究團(tuán)隊(duì)提出的基于神經(jīng)常微分方程的通用工藝建模方法

(a）

（b）

圖 2. 基于通用工藝建模方法開發(fā)的后道化學(xué)機(jī)械平坦化、后道銅電鍍工藝模型細(xì)節(jié)

（a）圖為化學(xué)機(jī)械平坦化，（b）圖為銅電鍍工藝模型

表格 1. 國(guó)內(nèi)外后道化學(xué)機(jī)械平坦化模型預(yù)測(cè)精確度對(duì)比

表格 2. 國(guó)內(nèi)外后道銅電鍍工藝模型預(yù)測(cè)精確度對(duì)比

圖3.ICCAD William J. McCalla最佳論文獎(jiǎng)

圖 4.頒獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)