课题组简介

计算光刻课题组

稿件来源:ICAC 责任编辑: 发布时间:2018-11-08

  集成电路计算光刻与设计优化实验室依托于中国科学院微电子研究所,成立于2013年7月,由韦亚一博士组建。实验室下设如下主要方向:集成电路计算光刻方向、设计与工艺协同优化方向、先进光刻工艺。

  集成电路计算光刻方向的主要目的是研究集成电路关键图层进入32纳米及以下技术节点时光刻部门所面临的图形可制造问题和分辨率增强技术问题。主要研究内容包括:基于物理模型的光学邻近效应修正技术(OPC)、亚分辨率辅助图形技术(SRAF)、光源-掩模协同优化技术(SMO)、反向光刻技术(ILT)等分辨率增强技术研究,以及光刻工艺量测和反馈控制模型、软件系统研究。该方向将实验室研究与工业研发紧密结合,特别注重产学研合作。实验室与国内集成电路制造公司光刻部门紧密合作,联合研发多项重大课题,包括:参与国家科技重大专项22纳米先导工艺及FinFET工艺产业转移研究,通过计算光刻和工艺研发指导,实现研发技术向工业界转移;参与武汉新芯三维存储光刻研发,完成多个关键光刻层的光源-掩模协同优化、光刻工艺参数和形貌优化等;参与中芯国际14纳米FinFET先导研发,负责关键图层光源-掩模协同优化,关键图层LELE拆分方案,OPC优化等任务;与东方晶源微电子科技(北京)有限公司合作,联合研发基于反向光刻技术和并行计算技术的全芯片掩模优化EDA工具;与华力微电子合作,研发FDSOI器件的OPC技术;以及7纳米EUV先进光刻技术等。

  设计与工艺协同优化方向的主要目的是通过将芯片设计与工业制造紧密结合,解决多重光刻给设计和制造带来的挑战,缩短设计与制造之间的技术交流鸿沟,提高产品研发速度和良率。该方向的主要研究内容包括:面向新技术节点的设计规则检验和优化;通过多学习循环寻找设计缺陷并建立设计缺陷数据库;以及与之相关的多重图形拆分或混合光刻技术研究。对于目前最先进的技术节点,特别是从14纳米到7纳米技术节点,集成电路芯片设计面临诸多新的挑战和问题,例如设计规则与大尺寸技术节点的设计规则存在明显区别,从而导致原始的芯片设计规则不能够满足工业制造需求。而工艺研发的初期由于缺少可信的芯片设计图形,无法准确评估先进工艺的制造能力,特别是图形成像的极限。这两方面面临的挑战,促使研究人员将芯片设计与工业制造紧密结合,通过严格的光刻仿真,在流片之前寻找并建立覆盖面更广的芯片设计规则和设计缺陷数据库,为光刻部门提供有价值的芯片设计测试图形。随后,通过实际流片数据,完善设计规则和光刻制造能力数据库,反馈给设计公司,从而完成技术节点从设计到制造的快速发展。目前,该课题与明导、东方晶源等公司进行了良好的技术合作和联合攻关。

  先进光刻工艺研发方向的主要目的是与国内外先进晶圆制造企业的光刻部门、光刻胶材料企业、设备企业等深度合作,研发新的尺寸测量技术和算法、更高精度的套刻对准和量测对准技术、降低光刻工艺中的缺陷,再现三维结构形貌、研发面向3D NAND的厚胶研发,新的DSA材料研发等。目前实验室先后与YMTC、SMIC、博康等公司建立了合作关系,在多个测量、材料、工艺等领域进行了深度联合研发合作,取得了不错的成果。

  本实验室拥有国际先进的计算光刻软件平台,装备了Tachyon(ASML/Brion产品,国际领先光源-掩模协同优化软件,全球市场占有率第一),Prolith(KLA公司产品,精确的光学、光刻工艺集成仿真软件),Mentor Calibre(Mentor Graphics公司产品,业界领先的OPC专业仿真软件)三种大型商用软件,这三种光刻仿真软件的功能各有侧重,在各自的细分领域里处于领先乃至垄断地位。这三种软件加在一起基本上囊括了市场上主流的光刻仿真软件,代表着光刻仿真软件的尖端水平,被各大芯片制造厂所广泛采用。基于先进的软件平台,实验室具备了在联合研发、技术咨询、技术支持、技术转让等各个层面与业界的无缝衔接,实验室的独特优势在于:

  1、先进完备的软件平台资源:由于极其昂贵的售价(三者对于工业用户的售价都极为高昂,每一个软件的年授权使用费均高达数百万美金),在中国能够同时装备上述三种软件的工厂几乎没有,尤其是处于成长初期的中小型企业。本实验室依托中科院的优质学术资源,以及成立以来在产业界建立与积累的良好关系与影响力,被三大公司视作优秀的学术合作伙伴和技术推广者,在软件的售价方面给予了极大的优惠,并且可以获得在前沿技术方面的联合研发与攻关,例如DTCO方向与Mentor之间的合作关系。

  2、业界资深专家带领的完整技术团队:尖端计算光刻软件需要使用者具备多学科综合知识,特别是精通光学、材料学、化学、机械等多学科专业知识,同时还要求对国内国际前沿技术有良好的追踪,消化和再创兴能力,以满足产业界每隔一到两年就进行一次的节点技术升级换代。大部分企业中这样的人才都极度缺乏,即使花费高昂成本购买这些软件也难以集中足够的人才发挥软件的最大效用。本实验室凭借中科院优秀的师资资源,聚集了一批以韦亚一博士为核心的优质学术科研人才,包括5名资深研究员,博士学位的比例超过七成。本实验室自成立起就积极面向产业界,合作承担了大量的前沿技术课题、国家重大专项课题,并持续向产业界进行技术转移,支撑和咨询,充分发挥了科学院的前沿研发能力。

  3、技术验证和转化基地:实验室依托于中国科学院微电子研究所一套完整的8英寸流片产线,拥有面向北京市及全国科研院校、企业的芯片研发和制造能力,先后承接了高校、科研机构、企业的数以百计的流片服务和培训业务。

  实验室在2016年8月开通了“光刻人的世界”公众号,旨在分享光刻领域(包括光刻、刻蚀、设计优化、测量)的动态和最新进展、以及相关的各种专业知识和实用资源,打造集成电路制造相关领域(Patterning Solutions)的科技传播平台、线下社交平台。自开通以来,“光刻人的世界”关注人数不断上升。我们面向的读者主要是集成电路相关从业研究人员,以及对集成电路产业有浓厚兴趣的广大学者,遍布我国各大集成电路产业,如中芯国际、武汉新芯等。到目前为止,共更新文章110余篇,包括有9篇原创精华文章,而原创文章的阅读量所占总阅读量的一半以上,其中一篇介绍3D NAND的科普文章,推送后阅读量迅速突破1000。“光刻人的世界”的宗旨是为从事集成电路制造的读者提供最新的行业动态、以及一定的专业技术理论指导;普及集成电路产业尤其是光刻领域的专业知识,吸引更多人才,为我国集成电路事业添砖加瓦;为读者提供一个可以相互交流的平台,读者可以通过邮件或者微信联系后台与实验室进行交流,相互探讨行业知识以及合作可能。“光刻人的世界”受到业界的广泛好评,我们会不断扩大影响力,为集成电路产业的发展贡献一份力量。

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