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第1章 静电和热电物理学1

1.1 引言1

1.2 时间常数法4

1.2.1 ESD时间常数4

1.2.2 时间常数的层次结构8

1.2.3 热学时间常数8

1.2.4 热扩散8

1.2.5 绝热、热扩散的时间尺度和稳定状态9

1.2.6 电准静态场和磁准静态场10

1.3 不稳定性11

1.3.1 电气不稳定性11

1.3.2 热电不稳定性12

1.3.3 空间不稳定性与电流收缩14

1.4 击穿17

1.4.1 帕邢击穿理论17

1.4.2 汤森理论17

1.4.3 托普勒定律18

1.5 雪崩击穿18

1.5.1 空气击穿19

1.5.2 空气击穿和峰值电流21

1.5.3 空气击穿和上升时间22

1.5.4 中等离子体和微等离子体23

1.5.5 中等离子体现象23

习题24

参考文献24

第2章 热电方法和ESD模型26

2.1 热电方法26

2.1.1 格林函数和镜像方法26

2.1.2 热传导方程的积分变换29

2.1.3 流势传递关系矩阵方法学32

2.1.4 可变热导率热方程34

2.1.5 Duhamel公式37

2.2 电热模型38

2.2.1 Tasca模型38

2.2.2 Wunsch-Bell模型40

2.2.3 Smith-Littau模型43

2.2.4 Arkhipov-Astvatsaturyan-Godovosyn-Rudenko模型45

2.2.5 Vlasov-Sinkevitch模型45

2.2.6 Dwyer-Franklin-Campbell模型45

2.2.7 Greve模型50

2.2.8 负微分电阻模型50

2.2.9 Ash模型51

2.2.10 统计模型53

习题55

参考文献56

第3章 半导体器件和ESD57

3.1 器件物理57

3.1.1 非等温仿真58

3.2 二极管59

3.2.1 二极管方程59

3.2.2 复合和产生机制64

3.3 双极型大电流器件的物理71

3.3.1 双极型晶体管特性方程71

3.3.2 基区扩展效应（Kirk Effect）72

3.3.3 Johnson限制73

3.4 晶闸管75

3.4.1 再生反馈77

3.5 电阻81

3.6 MOSFET大电流器件物理84

3.6.1 寄生双极型晶体管方程84

3.6.2 雪崩击穿和恢复87

3.6.3 不稳定和电流约束模型88

3.6.4 介质击穿89

3.6.5 栅致漏电（GIDL）91

习题92

参考文献92

第4章 衬底和ESD97

4.1 衬底分析方法97

4.2 视作半无限域的衬底97

4.3 采用传输矩阵方法表征层状介质的衬底99

4.4 衬底传输线模型101

4.5 衬底损耗的传输线模型103

4.6 衬底吸收、反射和传输105

4.7 衬底电气和温度离散化106

4.8 衬底效应：电气传输阻抗109

4.9 衬底效应：热传输阻抗111

4.10 衬底温度阻抗模型113

4.10.1 可变横截面模型113

4.10.2 可变椭圆横截面模型115

4.10.3 背面衬底集总分析模型117

4.11 重掺杂衬底117

4.12 轻掺杂衬底118

习题120

参考文献120

第5章 阱、衬底集电极和ESD122

5.1 扩散阱122

5.2 倒阱及纵向调制的阱126

5.2.1 倒阱126

5.2.2 倒阱衬底调制129

5.2.3 倒阱及ESD缩放131

5.3 三阱及隔离的MOSFET134

5.4 整流电阻136

5.5 衬底集电极138

习题142

参考文献143

第6章 隔离结构和ESD145

6.1 隔离结构145

6.1.1 局部氧化（LOCOS）隔离145

6.1.2 局部氧化（LOCOS）界ESD结构147

6.2 浅沟隔离150

6.2.1 浅沟隔离下拉151

6.2.2 浅沟隔离界ESD结构152

6.3 深沟隔离158

6.3.1 深沟保护环结构159

6.3.2 深沟及闩锁160

6.3.3 深沟及ESD结构160

习题161

参考文献162

第7章 漏工程、自对准硅化物与ESD164

7.1 结164

7.1.1 突变结165

7.1.2 低掺杂漏166

7.1.3 扩展注入167

7.2 自对准硅化物及ESD168

7.2.1 自对准硅化物电阻模型169

7.2.2 硅化钛170

7.2.3 钛、钼金属硅化物176

7.2.4 硅化钴177

习题178

参考文献179

第8章 电介质与ESD181

8.1 Fong和Hu模型182

8.2 Lin模型184

8.3 击穿电荷185

8.4 临界介质厚度188

8.5 ESD脉冲事件与击穿电荷介电模型189

8.6 瞬时脉冲事件与击穿电荷介电模型190

8.7 超薄介质192

习题193

参考文献193

第9章 互连和ESD196

9.1 铝互连197

9.2 铜互连203

9.2.1 铜通孔208

9.3 低k材料和互连210

9.4 抛光终止和互连215

9.5 填充物和互连218

9.6 铜薄膜应力和电迁移219

9.7 互连故障和空洞221

9.8 绝缘结构机械应力222

习题224

参考文献224

第10章 绝缘体上硅（SOI）与ESD227

10.1 SOI的电热模型228

10.1.1 SOI电热传输线模型230

10.1.2 SOI电热传输线模型级数解231

10.2 SOI ESD二极管及元件232

10.2.1 突变结工艺232

10.2.2 外延注入工艺235

10.2.3 Halo注入技术237

10.3 SOI的互连线237

10.3.1 铝互连线237

10.3.2 SOI和铜互连238

10.3.3 等比例缩放240

10.4 非主流器件241

10.4.1 双衬底掺杂的SOI二极管241

10.4.2 栅金属未覆盖SOI二极管结构241

10.5 SOI动态阈值MOSFET与ESD241

10.5.1 SOI动态阈值的ESD结构242

10.6 未来的SOI及ESD245

习题246

参考文献246

第11章 硅锗与ESD249

11.1 Si-Ge249

11.1.1 SiGe结构249

11.1.2 SiGe器件物理252

11.2 SiGe ESD测试255

11.2.1 SiGe与Si的比较257

11.2.2 SiGe电热模拟：集电极-发射极260

11.2.3 SiGe发射器-发射极-基极260

11.3 Si-Ge-C265

11.3.1 Si-Ge-C器件物理265

11.4 Si-Ge-C ESD测试267

11.4.1 SiGeC集电极-发射极测试267

11.4.2 SiGeC器件退化269

习题272

参考文献272

第12章 微结构与ESD277

12.1 FinFET（鳍式晶体管）277

12.2 应变硅器件与ESD280

12.3 纳米管与ESD283

12.4 未来新器件286

习题286

参考文献286