微納米MOS器件可靠性與失效機(jī)理

前言

　　信息技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的核心技術(shù)，它服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，微電子技術(shù)是信息技術(shù)的關(guān)鍵。整機(jī)系統(tǒng)中采用集成電路的多少是其系統(tǒng)是否先進(jìn)的直接表征在集成電路產(chǎn)業(yè)中，硅技術(shù)是主流技術(shù)，硅集成電路產(chǎn)品是主流產(chǎn)品，占集成電路產(chǎn)業(yè)的90%以上。正因?yàn)楣杓呻娐返闹匾匚?，世界各?guó)都很重視，因而競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。21世紀(jì)初，微電子技術(shù)仍以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術(shù)為主流，化合物半導(dǎo)體和其他新材料研究及其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用盡管取得了很大進(jìn)展，但遠(yuǎn)不具備替代硅基工藝的條件。硅集成電路技術(shù)發(fā)展至今，全世界數(shù)以萬(wàn)億美元的設(shè)備和技術(shù)投入，已使硅基工藝形成非常強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)能力，長(zhǎng)期的科研投入也使人們對(duì)硅及其工藝的認(rèn)識(shí)更加深入。硅集成電路的產(chǎn)業(yè)能力和知識(shí)積累決定了硅基工藝起碼將在100年內(nèi)起主要作用，未來(lái)硅微電子技術(shù)的三個(gè)主要發(fā)展方向是：第一，特征尺寸繼續(xù)等比例縮小，65~~45nm工藝技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始了大規(guī)模生產(chǎn)，10nm柵長(zhǎng)的晶體管甚至更小的納米器件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。不過(guò)，到目前為止仍然沒(méi)有找到能更好的代替CMOS的大規(guī)模集成電路的新型器件結(jié)構(gòu)。第二，集成電路將發(fā)展成為系統(tǒng)芯片SOC，多核和多結(jié)果及歐融合已經(jīng)是發(fā)展趨勢(shì)。第三，微電子技術(shù)與其他領(lǐng)域相結(jié)合將產(chǎn)生新的產(chǎn)業(yè)和新的學(xué)科，如MENS、DNA芯片等。

內(nèi)容概要

本書(shū)主要介紹了微納米MOS器件的失效機(jī)理與可靠性理論，目的是在微電子器件可靠性理論和微電子器件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用之間建立聯(lián)系，闡述微納米MOS器件的主要可靠性問(wèn)題和系統(tǒng)的解決方法。全書(shū)論述了超大規(guī)模集成電路的可靠性研究現(xiàn)狀，提出超大規(guī)模集成電路面臨的主要可靠性問(wèn)題；描述了微納米MOS器件的主要失效機(jī)理和可靠性問(wèn)題，以及上述各種失效機(jī)制的可靠性加固方法等，也是作者十余年在該領(lǐng)域從事的科學(xué)研究和國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的部分總結(jié)。    本書(shū)可作為微電子專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生以及研究生的教學(xué)參考書(shū)，對(duì)從事微納米MOS器件可靠性和集成電路設(shè)計(jì)與研究的科學(xué)家和工程師也有重要參考價(jià)值，信息領(lǐng)域等其他專(zhuān)業(yè)的科技人員也可從本書(shū)中了解微電子可靠性技術(shù)的進(jìn)展和一般的分析方法。

書(shū)籍目錄

序前言第1章 VLSI發(fā)展與可靠性研究進(jìn)展  1.1 VLSI的發(fā)展規(guī)律  1.2 VLSI的主要可靠性問(wèn)題  1.3 VLSI的可靠性研究現(xiàn)狀    1.3.1 微納MOS器件的熱載流子效應(yīng)    1.3.2 微納MOS器件的NBTI效應(yīng)    1.3.3 SOI器件的可靠性問(wèn)題    1.3.4 超薄柵氧化層介質(zhì)的可靠性    1.3.5 靜電損傷和閂鎖效應(yīng)    1.3.6 ULSI中銅互連可靠性相關(guān)技術(shù)    1.3.7 非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的可靠性    1.3.8 等離子體工藝的可靠性    1.3.9 封裝與裝配可靠性    1.3.10 微電子機(jī)械系統(tǒng)和化合物半導(dǎo)體可靠性    1.3.11 VLSI失效分析技術(shù)    1.3.12 VLSI可靠性仿真技術(shù)  參考文獻(xiàn)第2章 微納米MOS器件的熱載流子效應(yīng)  2.1 MOS器件的熱載流子效應(yīng)  2.2 微納MOS器件的熱載流子效應(yīng)  2.3 動(dòng)態(tài)應(yīng)力下MOS器件的熱載流子效應(yīng)  2.4 熱載流子效應(yīng)的測(cè)量和表征技術(shù)    2.4.1 電流-電壓特性測(cè)試    2.4.2 電荷泵測(cè)試    2.4.3 襯底熱載流子效應(yīng)測(cè)試  2.5 nMOS器件的襯底電流和溝道電流分布建模    2.5.1 幸運(yùn)熱載流子模型    2.5.2 溝道電流和襯底電流的二維分布建模    2.5.3 溝道電流和襯底電流二維分布模型的計(jì)算與比較  2.6 nMOS器件的柵電流分布建模    2.6.1發(fā)射電流和柵電流分布模型    2.6.2 nMOS器件的電子?xùn)烹娏鞣植冀?   2.6.3 nMOS器件的空穴柵電流分布建模    2.6.4 模型涉及參量的修正與選擇    2.6.5 發(fā)射電流和柵電流的分布特性  2.7 nMOS器件的高溫?zé)彷d流子退化    2.7.1 nMOS器件的高溫?zé)彷d流子退化    2.7.2 pMOS器件的高溫?zé)彷d流子退化    2.7.3 標(biāo)準(zhǔn)0.18umCMOS工藝的高溫可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)  2.8 超深亞微米LDD MOS器件模型    2.8.1 LDD nMOS器件的本征電流、電壓特性模型    2.8.2 LDD nMOS器件的源漏串聯(lián)電阻模型    2.8.3 亞閾區(qū)模型    2.8.4 模擬結(jié)果與分析  參考文獻(xiàn)第3章 MOS器件的熱載流子損傷特性及物理模型  3.1 pMOS器件損傷電子?xùn)烹娏髂Ｐ偷慕⒓膀?yàn)證    3.1.1 電子?xùn)烹娏髂Ｐ偷慕?   3.1.2 電子?xùn)烹娏髂Ｐ偷尿?yàn)證  3.2 模型揭示的器件損傷特性    3.2.1 陷入電子電荷分布特性    3.2.2 損傷電子?xùn)烹娏鞣植继匦?   3.2.3 應(yīng)力期間電子?xùn)烹娏鞯墓战翘匦? 3.3 建立器件壽命物理模型的必要性  3.4 界面態(tài)產(chǎn)生動(dòng)力學(xué)模型新解  3.5 pMOS線性區(qū)器件損傷與壽命的物理模型    3.5.1 線性區(qū)漏源電流表征的器件損傷與壽命    3.5.2 線性區(qū)跨導(dǎo)表征的器件損傷與壽命  3.6 pMOS飽和區(qū)器件損傷與壽命的物理模型    3.6.1 飽和區(qū)漏源電流表征的器件損傷與壽命    3.6.2 飽和區(qū)跨導(dǎo)表征的器件損傷與壽命    3.7 注入電荷總量表征的pMOS器件壽命物理模型    3.8 熱載流子效應(yīng)誘生的nMOS器件損傷　……第4章 超薄柵氧化層的經(jīng)時(shí)擊穿效應(yīng)第5章 微納米MOS器件的NBTI效應(yīng)第6章 微納米MOS器件的耦合效應(yīng)第7章 等離子體工藝及誘生的器件失效第8章 CMOS器件的ESD與損傷機(jī)理第9章 ULSI中銅互連可靠性相關(guān)技術(shù)第10章 微納米MOS器件的可靠性加固方法第11章 VLSI可靠性評(píng)價(jià)與估計(jì)

章節(jié)摘錄

　　第1章 VLSI發(fā)展與可靠性研究進(jìn)展　　1.1 VLSI的發(fā)展規(guī)律　　超大規(guī)模集成電路（VLSI，very large scale integration）無(wú)論從其發(fā)展速度和對(duì)人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)、生活的影響，都可以說(shuō)是科學(xué)技術(shù)史上空前的，集成電路技術(shù)已經(jīng)成為整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心。在全球信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，知識(shí)經(jīng)濟(jì)初見(jiàn)端倪，現(xiàn)代化建設(shè)中尖端技術(shù)不斷涌現(xiàn)的今天，集成電路技術(shù)比以往任何時(shí)候都顯示出其重要的戰(zhàn)略意義。集成電路的發(fā)展已經(jīng)成為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)力之一，集成電路的可靠性也已經(jīng)成為集成電路發(fā)展的重要指標(biāo)。

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