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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ESD 57

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ESD 97

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ESD 122

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MOSFET 134

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ESD 145

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ESD 164

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ESD 168

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ESD 181

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ESD 196

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ESD 227

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ESD 241

10.5.1 SOI动态阈值的ESD结构 242

10.6 未来的SOI及ESD 245

习题 246

参考文献 246

第11章 硅锗与ESD 249

11.1 Si-Ge 249

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-C 265

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ESD 277

12.1 FinFET（鳍式晶体管） 277

12.2 应变硅器件与ESD 280

12.3 纳米管与ESD 283

12.4 未来新器件 286

习题 286

参考文献 286