本书系统地介绍了静电放电(ESD)物理理论及器件设计,并给出了大量实例,将ESD理论工程化。本书主要内容有:ESD中的静电及热电物理学理论及模型,ESD用半导体器件物理及结构,ESD中衬底、阱、隔离结构,电介质、互连及SOI等相关技术及应用。本书为作者的ESD系列专著的第一本,对于专业模拟集成电路及射频集成电路设计工程师,以及系统ESD工程师具有较高的参考价值。本书可以作为电路设计、工艺、质量、可靠性和误差分析工程师的工具书,也可以作为电子科学与技术、微电子科学与工程和集成电路设计,尤其是模拟集成电路设计及射频集成电路设计专业高年级本科生及研究生的参考书。

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ESD : Physics and Devices

Voldman, Steven H.

(美)沃尔德曼著

作者

John Wiley & Sons, Incorporated

Spectrum Publications

China Machine Press

Halsted Press

Chichester

Guo ji dian qi gong cheng xian jin ji shu yi cong, Bei jing, 2014

Chichester, West Sussex, England ; Hoboken, NJ, ©2004

United States, United States of America

国际电气工程先进技术译丛, Di 1 ban, Beijing, 2014

China, People's Republic, China

November 15, 2004

producers:
生产者

Bookmarks: p1 (p1): 第1章 静电和热电物理学
p1-1 (p1): 1.1 引言
p1-2 (p4): 1.2 时间常数法
p1-2-1 (p4): 1.2.1 ESD时间常数
p1-2-2 (p8): 1.2.2 时间常数的层次结构
p1-2-3 (p8): 1.2.3 热学时间常数
p1-2-4 (p8): 1.2.4 热扩散
p1-2-5 (p9): 1.2.5 绝热、热扩散的时间尺度和稳定状态
p1-2-6 (p10): 1.2.6 电准静态场和磁准静态场
p1-3 (p11): 1.3 不稳定性
p1-3-1 (p11): 1.3.1 电气不稳定性
p1-3-2 (p12): 1.3.2 热电不稳定性
p1-3-3 (p14): 1.3.3 空间不稳定性与电流收缩
p1-4 (p17): 1.4 击穿
p1-4-1 (p17): 1.4.1 帕邢击穿理论
p1-4-2 (p17): 1.4.2 汤森理论
p1-4-3 (p18): 1.4.3 托普勒定律
p1-5 (p18): 1.5 雪崩击穿
p1-5-1 (p19): 1.5.1 空气击穿
p1-5-2 (p21): 1.5.2 空气击穿和峰值电流
p1-5-3 (p22): 1.5.3 空气击穿和上升时间
p1-5-4 (p23): 1.5.4 中等离子体和微等离子体
p1-5-5 (p23): 1.5.5 中等离子体现象
p1-6 (p24): 习题
p1-7 (p24): 参考文献
p2 (p26): 第2章 热电方法和ESD模型
p2-1 (p26): 2.1 热电方法
p2-1-1 (p26): 2.1.1 格林函数和镜像方法
p2-1-2 (p29): 2.1.2 热传导方程的积分变换
p2-1-3 (p32): 2.1.3 流势传递关系矩阵方法学
p2-1-4 (p34): 2.1.4 可变热导率热方程
p2-1-5 (p37): 2.1.5 Duhamel公式
p2-2 (p38): 2.2 电热模型
p2-2-1 (p38): 2.2.1 Tasca模型
p2-2-2 (p40): 2.2.2 Wunsch-Bell模型
p2-2-3 (p43): 2.2.3 Smith-Littau模型
p2-2-4 (p45): 2.2.4 Arkhipov-Astvatsaturyan-Godovosyn-Rudenko模型
p2-2-5 (p45): 2.2.5 Vlasov-Sinkevitch模型
p2-2-6 (p45): 2.2.6 Dwyer-Franklin-Campbell模型
p2-2-7 (p50): 2.2.7 Greve模型
p2-2-8 (p50): 2.2.8 负微分电阻模型
p2-2-9 (p51): 2.2.9 Ash模型
p2-2-10 (p53): 2.2.10 统计模型
p2-3 (p55): 习题
p2-4 (p56): 参考文献
p3 (p57): 第3章 半导体器件和ESD
p3-1 (p57): 3.1 器件物理
p3-1-1 (p58): 3.1.1 非等温仿真
p3-2 (p59): 3.2 二极管
p3-2-1 (p59): 3.2.1 二极管方程
p3-2-2 (p64): 3.2.2 复合和产生机制
p3-3 (p71): 3.3 双极型大电流器件的物理
p3-3-1 (p71): 3.3.1 双极型晶体管特性方程
p3-3-2 (p72): 3.3.2 基区扩展效应（Kirk Effect）
p3-3-3 (p73): 3.3.3 Johnson限制
p3-4 (p75): 3.4 晶闸管
p3-4-1 (p77): 3.4.1 再生反馈
p3-5 (p81): 3.5 电阻
p3-6 (p84): 3.6 MOSFET大电流器件物理
p3-6-1 (p84): 3.6.1 寄生双极型晶体管方程
p3-6-2 (p87): 3.6.2 雪崩击穿和恢复
p3-6-3 (p88): 3.6.3 不稳定和电流约束模型
p3-6-4 (p89): 3.6.4 介质击穿
p3-6-5 (p91): 3.6.5 栅致漏电（GIDL）
p3-7 (p92): 习题
p3-8 (p92): 参考文献
p4 (p97): 第4章 衬底和ESD
p4-1 (p97): 4.1 衬底分析方法
p4-2 (p97): 4.2 视作半无限域的衬底
p4-3 (p99): 4.3 采用传输矩阵方法表征层状介质的衬底
p4-4 (p101): 4.4 衬底传输线模型
p4-5 (p103): 4.5 衬底损耗的传输线模型
p4-6 (p105): 4.6 衬底吸收、反射和传输
p4-7 (p106): 4.7 衬底电气和温度离散化
p4-8 (p109): 4.8 衬底效应：电气传输阻抗
p4-9 (p111): 4.9 衬底效应：热传输阻抗
p4-10 (p113): 4.10 衬底温度阻抗模型
p4-10-1 (p113): 4.10.1 可变横截面模型
p4-10-2 (p115): 4.10.2 可变椭圆横截面模型
p4-10-3 (p117): 4.10.3 背面衬底集总分析模型
p4-11 (p117): 4.11 重掺杂衬底
p4-12 (p118): 4.12 轻掺杂衬底
p4-13 (p120): 习题
p4-14 (p120): 参考文献
p5 (p122): 第5章 阱、衬底集电极和ESD
p5-1 (p122): 5.1 扩散阱
p5-2 (p126): 5.2 倒阱及纵向调制的阱
p5-2-1 (p126): 5.2.1 倒阱
p5-2-2 (p129): 5.2.2 倒阱衬底调制
p5-2-3 (p131): 5.2.3 倒阱及ESD缩放
p5-3 (p134): 5.3 三阱及隔离的MOSFET
p5-4 (p136): 5.4 整流电阻
p5-5 (p138): 5.5 衬底集电极
p5-6 (p142): 习题
p5-7 (p143): 参考文献
p6 (p145): 第6章 隔离结构和ESD
p6-1 (p145): 6.1 隔离结构
p6-1-1 (p145): 6.1.1 局部氧化（LOCOS）隔离
p6-1-2 (p147): 6.1.2 局部氧化（LOCOS）界ESD结构
p6-2 (p150): 6.2 浅沟隔离
p6-2-1 (p151): 6.2.1 浅沟隔离下拉
p6-2-2 (p152): 6.2.2 浅沟隔离界ESD结构
p6-3 (p158): 6.3 深沟隔离
p6-3-1 (p159): 6.3.1 深沟保护环结构
p6-3-2 (p160): 6.3.2 深沟及闩锁
p6-3-3 (p160): 6.3.3 深沟及ESD结构
p6-4 (p161): 习题
p6-5 (p162): 参考文献
p7 (p164): 第7章 漏工程、自对准硅化物与ESD
p7-1 (p164): 7.1 结
p7-1-1 (p165): 7.1.1 突变结
p7-1-2 (p166): 7.1.2 低掺杂漏
p7-1-3 (p167): 7.1.3 扩展注入
p7-2 (p168): 7.2 自对准硅化物及ESD
p7-2-1 (p169): 7.2.1 自对准硅化物电阻模型
p7-2-2 (p170): 7.2.2 硅化钛
p7-2-3 (p176): 7.2.3 钛、钼金属硅化物
p7-2-4 (p177): 7.2.4 硅化钴
p7-3 (p178): 习题
p7-4 (p179): 参考文献
p8 (p181): 第8章 电介质与ESD
p8-1 (p182): 8.1 Fong和Hu模型
p8-2 (p184): 8.2 Lin模型
p8-3 (p185): 8.3 击穿电荷
p8-4 (p188): 8.4 临界介质厚度
p8-5 (p189): 8.5 ESD脉冲事件与击穿电荷介电模型
p8-6 (p190): 8.6 瞬时脉冲事件与击穿电荷介电模型
p8-7 (p192): 8.7 超薄介质
p8-8 (p193): 习题
p8-9 (p193): 参考文献
p9 (p196): 第9章 互连和ESD
p9-1 (p197): 9.1 铝互连
p9-2 (p203): 9.2 铜互连
p9-2-1 (p208): 9.2.1 铜通孔
p9-3 (p210): 9.3 低k材料和互连
p9-4 (p215): 9.4 抛光终止和互连
p9-5 (p218): 9.5 填充物和互连
p9-6 (p219): 9.6 铜薄膜应力和电迁移
p9-7 (p221): 9.7 互连故障和空洞
p9-8 (p222): 9.8 绝缘结构机械应力
p9-9 (p224): 习题
p9-10 (p224): 参考文献
p10 (p227): 第10章 绝缘体上硅（SOI）与ESD
p10-1 (p228): 10.1 SOI的电热模型
p10-1-1 (p230): 10.1.1 SOI电热传输线模型
p10-1-2 (p231): 10.1.2 SOI电热传输线模型级数解
p10-2 (p232): 10.2 SOI ESD二极管及元件
p10-2-1 (p232): 10.2.1 突变结工艺
p10-2-2 (p235): 10.2.2 外延注入工艺
p10-2-3 (p237): 10.2.3 Halo注入技术
p10-3 (p237): 10.3 SOI的互连线
p10-3-1 (p237): 10.3.1 铝互连线
p10-3-2 (p238): 10.3.2 SOI和铜互连
p10-3-3 (p240): 10.3.3 等比例缩放
p10-4 (p241): 10.4 非主流器件
p10-4-1 (p241): 10.4.1 双衬底掺杂的SOI二极管
p10-4-2 (p241): 10.4.2 栅金属未覆盖SOI二极管结构
p10-5 (p241): 10.5 SOI动态阈值MOSFET与ESD
p10-5-1 (p242): 10.5.1 SOI动态阈值的ESD结构
p10-6 (p245): 10.6 未来的SOI及ESD
p10-7 (p246): 习题
p10-8 (p246): 参考文献
p11 (p249): 第11章 硅锗与ESD
p11-1 (p249): 11.1 Si-Ge
p11-1-1 (p249): 11.1.1 SiGe结构
p11-1-2 (p252): 11.1.2 SiGe器件物理
p11-2 (p255): 11.2 SiGe ESD测试
p11-2-1 (p257): 11.2.1 SiGe与Si的比较
p11-2-2 (p260): 11.2.2 SiGe电热模拟：集电极-发射极
p11-2-3 (p260): 11.2.3 SiGe发射器-发射极-基极
p11-3 (p265): 11.3 Si-Ge-C
p11-3-1 (p265): 11.3.1 Si-Ge-C器件物理
p11-4 (p267): 11.4 Si-Ge-C ESD测试
p11-4-1 (p267): 11.4.1 SiGeC集电极-发射极测试
p11-4-2 (p269): 11.4.2 SiGeC器件退化
p11-5 (p272): 习题
p11-6 (p272): 参考文献
p12 (p277): 第12章 微结构与ESD
p12-1 (p277): 12.1 FinFET（鳍式晶体管）
p12-2 (p280): 12.2 应变硅器件与ESD
p12-3 (p283): 12.3 纳米管与ESD
p12-4 (p286): 12.4 未来新器件
p12-5 (p286): 习题
p12-6 (p286): 参考文献

科目
关键字
ESD物理与器件 1
前折页 2
书名页 3
版权页 4
作者简介 5
译者序 6
前言 7
致谢 12
目录 14
第1章 静电和热电物理学 20
1.1 引言 20
1.2 时间常数法 23
1.2.1 ESD时间常数 23
1.2.2 时间常数的层次结构 27
1.2.3 热学时间常数 27
1.2.4 热扩散 27
1.2.5 绝热、热扩散的时间尺度和稳定状态 28
1.2.6 电准静态场和磁准静态场 29
1.3 不稳定性 30
1.3.1 电气不稳定性 30
1.3.2 热电不稳定性 31
1.3.3 空间不稳定性与电流收缩 33
1.4 击穿 36
1.4.1 帕邢击穿理论 36
1.4.2 汤森理论 36
1.4.3 托普勒定律 37
1.5 雪崩击穿 37
1.5.1 空气击穿 38
1.5.2 空气击穿和峰值电流 40
1.5.3 空气击穿和上升时间 41
1.5.4 中等离子体和微等离子体 42
1.5.5 中等离子体现象 42
习题 43
参考文献 43
第2章 热电方法和ESD模型 45
2.1 热电方法 45
2.1.1 格林函数和镜像方法 45
2.1.2 热传导方程的积分变换 48
2.1.3 流势传递关系矩阵方法学 51
2.1.4 可变热导率热方程 53
2.1.5 Duhamel公式 56
2.2 电热模型 57
2.2.1 Tasca模型 57
2.2.2 Wunsch-Bell模型 59
2.2.3 Smith-Littau模型 62
2.2.4 Arkhipov-Astvatsaturyan-Godovosyn-Rudenko模型 64
2.2.5 Vlasov-Sinkevitch模型 64
2.2.6 Dwyer-Franklin-Campbell模型 64
2.2.7 Greve模型 69
2.2.8 负微分电阻模型 69
2.2.9 Ash模型 70
2.2.10 统计模型 72
习题 74
参考文献 75
第3章 半导体器件和ESD 76
3.1 器件物理 76
3.1.1 非等温仿真 77
3.2 二极管 78
3.2.1 二极管方程 78
3.2.2 复合和产生机制 83
3.3 双极型大电流器件的物理 90
3.3.1 双极型晶体管特性方程 90
3.3.2 基区扩展效应(Kirk Effect) 91
3.3.3 Johnson限制 92
3.4 晶闸管 94
3.4.1 再生反馈 96
3.5 电阻 100
3.6 MOSFET大电流器件物理 103
3.6.1 寄生双极型晶体管方程 103
3.6.2 雪崩击穿和恢复 106
3.6.3 不稳定和电流约束模型 107
3.6.4 介质击穿 108
3.6.5 栅致漏电(GIDL) 110
习题 111
参考文献 111
第4章 衬底和ESD 116
4.1 衬底分析方法 116
4.2 视作半无限域的衬底 116
4.3 采用传输矩阵方法表征层状介质的衬底 118
4.4 衬底传输线模型 120
4.5 衬底损耗的传输线模型 122
4.6 衬底吸收、反射和传输 124
4.7 衬底电气和温度离散化 125
4.8 衬底效应:电气传输阻抗 128
4.9 衬底效应:热传输阻抗 130
4.10 衬底温度阻抗模型 132
4.10.1 可变横截面模型 132
4.10.2 可变椭圆横截面模型 134
4.10.3 背面衬底集总分析模型 136
4.11 重掺杂衬底 136
4.12 轻掺杂衬底 137
习题 139
参考文献 139
第5章 阱、衬底集电极和ESD 141
5.1 扩散阱 141
5.2 倒阱及纵向调制的阱 145
5.2.1 倒阱 145
5.2.2 倒阱衬底调制 148
5.2.3 倒阱及ESD缩放 150
5.3 三阱及隔离的MOSFET 153
5.4 整流电阻 155
5.5 衬底集电极 157
习题 161
参考文献 162
第6章 隔离结构和ESD 164
6.1 隔离结构 164
6.1.1 局部氧化(LOCOS)隔离 164
6.1.2 局部氧化(LOCOS)界ESD结构 166
6.2 浅沟隔离 169
6.2.1 浅沟隔离下拉 170
6.2.2 浅沟隔离界ESD结构 171
6.3 深沟隔离 177
6.3.1 深沟保护环结构 178
6.3.2 深沟及闩锁 179
6.3.3 深沟及ESD结构 179
习题 180
参考文献 181
第7章 漏工程、自对准硅化物与ESD 183
7.1 结 183
7.1.1 突变结 184
7.1.2 低掺杂漏 185
7.1.3 扩展注入 186
7.2 自对准硅化物及ESD 187
7.2.1 自对准硅化物电阻模型 188
7.2.2 硅化钛 189
7.2.3 钛、钼金属硅化物 195
7.2.4 硅化钴 196
习题 197
参考文献 198
第8章 电介质与ESD 200
8.1 Fong和Hu模型 201
8.2 Lin模型 203
8.3 击穿电荷 204
8.4 临界介质厚度 207
8.5 ESD脉冲事件与击穿电荷介电模型 208
8.6 瞬时脉冲事件与击穿电荷介电模型 209
8.7 超薄介质 211
习题 212
参考文献 212
第9章 互连和ESD 215
9.1 铝互连 216
9.2 铜互连 222
9.2.1 铜通孔 227
9.3 低k材料和互连 229
9.4 抛光终止和互连 234
9.5 填充物和互连 237
9.6 铜薄膜应力和电迁移 238
9.7 互连故障和空洞 240
9.8 绝缘结构机械应力 241
习题 243
参考文献 243
第10章 绝缘体上硅(SOI)与ESD 246
10.1 SOI的电热模型 247
10.1.1 SOI电热传输线模型 249
10.1.2 SOI电热传输线模型级数解 250
10.2 SOI ESD二极管及元件 251
10.2.1 突变结工艺 251
10.2.2 外延注入工艺 254
10.2.3 Halo注入技术 256
10.3 SOI的互连线 256
10.3.1 铝互连线 256
10.3.2 SOI和铜互连 257
10.3.3 等比例缩放 259
10.4 非主流器件 260
10.4.1 双衬底掺杂的SOI二极管 260
10.4.2 栅金属未覆盖SOI二极管结构 260
10.5 SOI动态阈值MOSFET与ESD 260
10.5.1 SOI动态阈值的ESD结构 261
10.6 未来的SOI及ESD 264
习题 265
参考文献 265
第11章 硅锗与ESD 268
11.1 Si-Ge 268
11.1.1 SiGe结构 268
11.1.2 SiGe器件物理 271
11.2 SiGe ESD测试 274
11.2.1 SiGe与Si的比较 276
11.2.2 SiGe电热模拟:集电极-发射极 279
11.2.3 SiGe发射器-发射极-基极 279
11.3 Si-Ge-C 284
11.3.1 Si-Ge-C器件物理 284
11.4 Si-Ge-C ESD测试 286
11.4.1 SiGeC集电极-发射极测试 286
11.4.2 SiGeC器件退化 288
习题 291
参考文献 291
第12章 微结构与ESD 296
12.1 FinFET(鳍式晶体管) 296
12.2 应变硅器件与ESD 299
12.3 纳米管与ESD 302
12.4 未来新器件 305
习题 305
参考文献 305
后折页 308
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<p>This volume is the first in a series of three books addressing Electrostatic Discharge (ESD) physics, devices, circuits and design across the full range of integrated circuit technologies. <i>ESD Physics and Devices</i> provides a concise treatment of the ESD phenomenon and the physics of devices operating under ESD conditions. Voldman presents an accessible introduction to the field for engineers and researchers requiring a solid grounding in this important area. The book contains advanced CMOS, Silicon On Insulator, Silicon Germanium, and Silicon Germanium Carbon. In addition it also addresses ESD in advanced CMOS with discussions on shallow trench isolation (STI), Copper and Low K materials.</p><ul><li>Provides a clear understanding of ESD device physics and the fundamentals of ESD phenomena.</li><li>Analyses the behaviour of semiconductor devices under ESD conditions.</li><li>Addresses the growing awareness of the problems resulting from ESD phenomena in advanced integrated circuits.</li><li>Covers ESD testing, failure criteria and scaling theory for CMOS, SOI (silicon on insulator), BiCMOS and BiCMOS SiGe (Silicon Germanium) technologies for the first time.</li><li>Discusses the design and development implications of ESD in semiconductor technologies.</li></ul><p>An invaluable reference for EMC non-specialist engineers and researchers working in the fields of IC and transistor design. Also, suitable for researchers and advanced students in the fields of device/circuit modelling and semiconductor reliability.</p>

This volume is the first in a series of three books addressing Electrostatic Discharge (ESD) physics, devices, circuits and design across the full range of integrated circuit technologies. ESD Physics and Devices provides a concise treatment of the ESD phenomenon and the physics of devices operating under ESD conditions. Voldman presents an accessible introduction to the field for engineers and researchers requiring a solid grounding in this important area. The book contains advanced CMOS, Silicon On Insulator, Silicon Germanium, and Silicon Germanium Carbon. In addition it also addresses ESD in advanced CMOS with discussions on shallow trench isolation (STI), Copper and Low K materials. Provides a clear understanding of ESD device physics and the fundamentals of ESD phenomena. Analyses the behaviour of semiconductor devices under ESD conditions. Addresses the growing awareness of the problems resulting from ESD phenomena in advanced integrated circuits. Covers ESD testing, failure criteria and scaling theory for CMOS, SOI (silicon on insulator), BiCMOS and BiCMOS SiGe (Silicon Germanium) technologies for the first time. Discusses the design and development implications of ESD in semiconductor technologies. An invaluable reference for EMC non-specialist engineers and researchers working in the fields of IC and transistor design. Also, suitable for researchers and advanced students in the fields of device/circuit modelling and semiconductor reliability.

"ESD Physics and Devices looks at the implications of ESD technology transitions for each physical region of a semiconductor device, region by region, from the substrate wafer to the interconnects. This book is a reference for a range of advanced students, researchers and engineers in the fields of semiconductor process engineering, electrical engineering, materials science, mathematics and physics."--Jacket

2021-05-31