随着集成电路先进工艺节点不断微缩，对器件良率和可靠性的要求越来越苛刻。在以往的研究中，CMOS器件中栅介质层击穿（TDDB）和晶体管自热（self-heating）的耦合效应没有得到重视，两者之间的失效机制尚不明确。

针对上述问题，上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系纪志罡教授团队与北京大学王润声教授团队及华东师范大学吴幸教授团队合作，基于16/14纳米先进工艺，通过尖端的表征技术，在原子尺度下揭示了FinFET器件自热和“开态TDDB”应力模式的耦合作用机理，并首次发现了开态TDDB模式的软击穿（SBD）会引发中段（MOL）金属互连电迁移（EM）的现象，同时进行了物理建模，以及相应的版图优化方案以抑制该效应，为集成电路先进制造的可靠性设计提供了依据。

该工作以“Catching the Missing EM Consequence in Soft Breakdown Reliability in Advanced FinFETs: Impacts of Self-heating, On-State TDDB, and Layout Dependence”为题发表，华东师范大学博士研究生董作院和北京大学博士研究生孙梓轩为论文共同第一作者，吴幸教授和王润声教授为论文共同通讯作者，纪志罡教授、任鹏鹏副教授、博士研究生薛永康及王淑英为合作者。

图1 论文工作框架

以上论文的相关研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助，以及国家集成电路产教融合创新平台、微纳电子器件与集成技术全国重点实验室、集成电路高精尖创新中心等单位的支持。

VLSI会议背景介绍

VLSI会议（Very Large Scale Integration）是超大规模集成电路和半导体器件领域最顶尖的国际会议之一，也是展示IC技术最新成果的重要窗口。该会议在国际集成电路和半导体器件的学术界以及工业界具有极高的学术地位和广泛影响力。会议论文不仅要具备学术创新，还要突显成果的产业价值和技术前沿性。

每年，包括英特尔（Intel）、IBM、三星（Samsung）、IMEC和台积电（TSMC）等国际知名半导体公司都在该会议上发布他们最新的研究进展。2023年的VLSI会议共收录了超过200项工作，其中产业界芯片成果占比超过40%。