在 IRPS 2026(International Reliability Physics Symposium,微电子可靠性领域最重要的学术会议之一)上,CEA-Leti 将集中展示其在微电子可靠性方面的“全栈式”能力:从器件物理、工艺集成、射频技术、FD-SOI、GaN、BEOL 可靠性,到支撑 3D sequential integration 的低温平台,覆盖面极广。此次共有 7 篇论文由 CEA-Leti 直接发表,另有研究工程师参与的 2 个项目也将亮相。机构强调,这些工作结合了创新表征方法与基于物理的建模,目标是在技术开发早期就给出可靠性洞察,帮助工艺开发者和电路设计者更快走向可量产、可工业化的方案。
其中,射频方向的论文《RF Aging Extensive Characterization & Modeling for Reliability-Aware Power Amplifier Design》将于 3 月 26 日 13:35–14:00 发表。该研究由 Tarek Daher 和 Alexis Divay 与 STMicroelectronics 合作完成,提出一种新方法,可在真实 RF 应力条件下直接测量独立 SOI 功率放大器的热载流子诱导(HCI)寿命,并覆盖不同偏置条件与负载阻抗失配情况。研究生成了经验性的失效时间等高线图,让设计者在早期 PA 设计阶段就能直观看到性能与可靠性之间的权衡,面向 mmWave 5G 及 beyond-5G 应用尤为关键。
在 GaN 方向,论文《Thermal Robustness of a CMOS-Compatible GaN-on-Si MIS-HEMT Technology》将于 3 月 26 日 15:25–15:50 介绍。研究对 0.15 µm 的 SiN/InAlN/GaN MIS-HEMT 进行了长达 1,400 小时、最高 375°C 的无偏置存储测试,结果显示器件仅出现约 -200 mV 的阈值电压(Vth)漂移、接触电阻约 20% 上升,以及 Id 和 gm 的小幅下降。显微分析确认,由于采用了耐火金属合金栅极,侧壁没有发生互扩散。CEA-Leti 认为,这证明 GaN 功率模块可以单片集成到硅上,适用于高温汽车电子或航空航天电子系统。
在 BEOL 与 3D sequential integration 相关方向,CEA-Leti 还将展示一项关于 2.5 V BEOL-compatible CMOS 的 BTI 十年寿命研究,核心目标是在不超过 420°C 的条件下,为可堆叠的 3D sequential 工艺提供可靠性支撑。
器件退化机理方面,论文《Influence of Channel Doping on HCI Degradation in Analog SOI nMOSFETs》将于 3 月 24 日 16:30–16:55 发表。该工作结合 TCAD 仿真与实验验证表明:沟道掺杂越低,碰撞电离区域越大,热载流子生成与界面陷阱形成也越严重,尤其发生在 nitrided SiO₂ 栅的 SOI nMOSFET 中。研究将沟道注入剂量纳入 Takeda 模型后,能够准确预测 time-to-failure 的上升趋势,为模拟电路设计者通过调整掺杂剖面来缓解 HCI 提供了明确路径。
互连可靠性方面,论文《Improving Electromigration Lifetime Through Power-Grid Segmentation: An Experimental Study》将于 3 月 26 日 14:00–14:25 发表。该研究由 University of Minnesota 的 Robert Bloom 主导,CEA-Leti 的 Stéphane Moreau 参与。硅级电迁移(EM)测试显示,采用分段式 power-grid 结构可利用 Blech effect:更短的线段能减少应力迁移导致的空洞形成,从而显著延长失效时间,并减小 IR-drop 漂移。对先进工艺节点中承载大电流的 BEOL 电源网而言,分段设计成为一种可直接在版图层面使用的可靠性增强手段。
在 3D sequential CMOS image sensor 相关研究中,论文《Ground-Plane Effect on Random Telegraph Noise in Mesa-Isolated SOI MOSFETs for 3D Sequential CISi》将于 3 月 24 日 23:20–23:45 发表。该项工作由 STMicroelectronics 的 Ahmed Machmach 参与,CEA-Leti 的 Joris Lacord 和 Fabienne Ponthenier 提供支持。研究发现,提高 substrate(ground-plane)偏置会重塑沟道电场,使更多氧化层陷阱事件超过检测阈值,从而放大电流尖峰和随机电报噪声(RTN)。这种可控的 RTN 增强机制,有助于设计者预测并抑制 3D sequential CMOS 图像传感器中的噪声问题。
另一篇关于偏置温度不稳定性的论文《Dit-Nt Correlation in pBTI Stressed SOI nMOSFET via Low Frequency Noise Measurements》将于 3 月 24 日 14:00–14:25 发表。低频噪声测量显示,随着 pBTI 应力累积,氧化层陷阱密度 Nt 与界面陷阱密度 Dit 几乎同步上升。两者的紧密相关说明,界面质量是应力诱发噪声的主导因素,这也再次强调未来 FD-SOI 器件必须强化界面工程。
在先进 FD-SOI 节点的 HCI 退化研究中,论文《Spacer Trapping Effect on Hot-Carrier Degradation Dynamics for Advanced FD-SOI Nodes》将于 3 月 25 日 14:00–14:25 发表。研究比较了高陷阱与低陷阱 SiCO spacer,发现 spacer 中的俘获电荷主导了早期 HCI 老化,但很快就会饱和;而低陷阱 spacer 可完全抑制这一早期退化。结论非常直接:spacer 材料选择将成为延长器件寿命的关键杠杆,对未来 GAA 和 CFET 平台同样具有参考价值。
最后,论文《Modeling the Impact of HK Thickness Scaling (Down to 1.1 nm) on Gate Leakage and PBTI in Advanced FD-SOI Devices》将于 3 月 24 日 16:05–16:30 发表。作者 Elhadji Alhousseyni Diallo 采用直接隧穿物理与 Comphy 仿真,定量分析了超薄 high-k(HK)层对栅漏电和正偏置温度不稳定性(PBTI)的影响。结果显示,当氧化层厚度低于 2 nm 时,隧穿质量参数升高,表明微结构发生变化;与此同时,减薄 HK 层既能降低漏电,也能提升 PBTI 耐受性。研究给出了经过校准的模型,供设计者在推进下一代 FD-SOI 的 HK 缩放时使用。
这批工作由 NexGen 2030、FAMES Pilot Line 和 IRT Nanoelec 提供支持。整体来看,CEA-Leti 在 IRPS 2026 上传递的信号很明确:可靠性不再只是后期验证环节,而是要在器件、材料、工艺和版图层面前置设计,通过实验与建模并行,把“可用”推进到“可量产、可长期稳定运行”。