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建議一齊購買： + NT$ 813 《 电子元器件失效分析技术 》 + NT$ 324 《 嵌入式系统可靠性设计技术及案例解析（第２版） 》 + NT$ 730 《 环境试验 》 編輯推薦： 由于工艺尺寸从微电子到纳电子等比例缩小，过电应力（EOS）持续影响着半导体制造、半导体器件和系统。本书介绍了EOS基础以及如何减缓EOS失效。本书提供EOS现象、EOS成因、EOS源、EOS物理、EOS失效机制、EOS片上和系统设计等清晰图片，也提出关于制造工艺、片上集成和系统级EOS保护网络中EOS源等富有启发性的观点，同时给出特殊工艺、电路和芯片的实例。本书在内容上全面覆盖从片上设计与电子设计自动化到工厂级EOS项目管理的EOS生产制造问题。 內容簡介： 本书系统地介绍了过电应力（EOS）器件、电路与系统设计，并给出了大量实例，将EOS理论工程化。主要内容有EOS基础、EOS现象、EOS成因、EOS源、EOS物理及EOS失效机制，EOS电路与系统设计及EDA，半导体器件、电路与系统中的EOS失效及EOS片上与系统设计。本书是作者半导体器件可靠性系列书籍的延续。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。随着纳米电子时代的到来，本书是一本重要的参考书，同时也是面向现代技术问题有益的启示。本书主要面向需要学习和参考EOS相关设计的工程师，或需要学习EOS相关知识的微电子科学与工程和集成电路设计专业高年级本科生和研究生。 關於作者： Steven H.Voldman博士由于在CMOS、SOI和SiGe工艺下的静电放电（ESD）保护方面所作出的贡献，而成为了ESD领域的首位IEEE Fellow。他于1979年在布法罗大学获得工程学学士学位；并于1981年在麻省理工学院（MIT）获得了电子工程方向的一个硕士学位；后来又在MIT获得第二个电子工程学位（工程硕士学位）；1986年他在IBM的驻地研究员计划的支持下，从佛蒙特大学获得了工程物理学硕士学位，并于1991年从该校获得电子工程博士学位。他作为IBM研发团队的一员已经有25年的历史，主要致力于半导体器件物理、器件设计和可靠性（如软失效率、热电子、漏电机制、闩锁、ESD和EOS）的研究工作。他在ESD和CMOS闩锁领域获得了245项美国专利。 目錄： 目 录 译者序 作者简介 原书前言 致谢 第1章EOS基本原理1 1.1EOS1 1.1.1EOS成本2 1.1.2产品现场返回EOS百分比2 1.1.3产品现场返回无缺陷与EOS3 1.1.4产品失效集成电路的失效3 1.1.5EOS事件的分类3 1.1.6过电流5 1.1.7过电压5 1.1.8过电功率5 1.2EOS解密6 1.2.1EOS事件6 1.3EOS源7 1.3.1制造环境中的EOS源7 1.3.2生产环境中的EOS源8 1.4EOS的误解8 1.5EOS源最小化9 1.6EOS减缓9 1.7EOS损伤迹象10 1.7.1EOS损伤迹象电气特征10 1.7.2EOS损伤迹象可见特征10 1.8EOS与ESD11 1.8.1大小电流EOS与ESD事件比较12 1.8.2EOS与ESD的差异 12 1.8.3EOS与ESD的相同点14 1.8.4大小电流EOS与ESD波形比较14 1.8.5EOS与ESD事件失效损伤比较14 1.9EMI16 1.10EMC16 1.11过热应力17 1.11.1EOS与过热应力17 1.11.2温度相关的EOS18 1.11.3EOS与熔融温度18 1.12工艺等比例缩小的可靠性19 1.12.1工艺等比例缩小可靠性与浴盆曲线可靠性19 1.12.2可缩放的可靠性设计框20 1.12.3可缩放的ESD设计框20 1.12.4加载电压、触发电压和绝对最大电压20 1.13安全工作区21 1.13.1电气安全工作区22 1.13.2热安全工作区22 1.13.3瞬态安全工作区22 1.14总结及综述 23 参考文献24 第2章EOS模型基本原理30 2.1热时间常数30 2.1.1热扩散时间30 2.1.2绝热区时间常数31 2.1.3热扩散区时间常数32 2.1.4稳态时间常数32 2.2脉冲时间常数32 2.2.1ESD HBM脉冲时间常数32 2.2.2ESD MM脉冲时间常数33 2.2.3ESD充电器件模型脉冲时间常数33 2.2.4ESD脉冲时间常数传输线脉冲33 2.2.5ESD脉冲时间常数超快传输线脉冲34 2.2.6IEC61000-4-2脉冲时间常数 34 2.2.7电缆放电事件脉冲时间常数 34 2.2.8IEC61000-4-5脉冲时间常数 35 2.3EOS数学方法 35 2.3.1EOS数学方法格林函数35 2.3.2EOS数学方法图像法37 2.3.3EOS数学方法热扩散偏微分方程39 2.3.4EOS数学方法带变系数的热扩散偏微分方程39 2.3.5EOS数学方法Duhamel公式39 2.3.6EOS数学方法热传导方程积分变换43 2.4球面模型Tasca推导46 2.4.1ESD时间区域的Tasca模型49 2.4.2EOS时间区域的Tasca模型49 2.4.3Vlasov-Sinkevitch模型50 2.5一维模型Wunsch-Bell推导50 2.5.1Wunsch-Bell曲线53 2.5.2ESD时间区域的Wunsch-Bell模型53 2.5.3EOS时间区域的Wunsch-Bell模型54 2.6Ash模型 54 2.7圆柱模型Arkhipov-Astvatsaturyan-Godovsyn-Rudenko推导 55 2.8三维平行六面模型Dwyer-Franklin-Campbell推导55 2.8.1ESD时域的Dwyer-Franklin-Campbell模型60 2.8.2EOS时域的Dwyer-Franklin-Campbell模型60 2.9电阻模型Smith-Littau推导61 2.10不稳定性63 2.10.1电气不稳定性63 2.10.2电气击穿 64 2.10.3电气不稳定性与骤回64 2.10.4热不稳定性65 2.11电迁移与EOS67 2.12总结及综述 67 参考文献68 第3章EOS、ESD、EMI、EMC及闩锁70 3.1EOS源70 3.1.1EOS源雷击71 3.1.2EOS源配电72 3.1.3EOS源开关、继电器和线圈72 3.1.4EOS源开关电源72 3.1.5EOS源机械设备73 3.1.6EOS源执行器 73 3.1.7EOS源螺线管 73 3.1.8EOS源伺服电动机73 3.1.9EOS源变频驱动电动机75 3.1.10EOS源电缆 75 3.2EOS失效机制76 3.2.1EOS失效机制：半导体工艺应用适配76 3.2.2EOS失效机制：绑定线失效76 3.2.3EOS失效机制：从PCB到芯片的失效77 3.2.4EOS失效机制：外接负载到芯片失效78 3.2.5EOS失效机制：反向插入失效78 3.3失效机制闩锁或EOS78 3.3.1闩锁与EOS设计窗口79 3.4失效机制充电板模型或EOS79 3.5总结及综述80 参考文献80 第4章EOS失效分析83 4.1EOS失效分析83 4.1.1EOS失效分析信息搜集与实情发现85 4.1.2EOS失效分析失效分析报告及文档86 4.1.3EOS失效分析故障点定位 87 4.1.4EOS失效分析根本原因分析87 4.1.5EOS或ESD失效分析可视化失效分析的差异87 4.2EOS失效分析选择正确的工具91 4.2.1EOS失效分析无损检测方法92 4.2.2EOS失效分析有损检测方法93 4.2.3EOS失效分析差分扫描量热法93 4.2.4EOS失效分析扫描电子显微镜能量色散X射线光谱仪94 4.2.5EOS失效分析傅里叶变换红外光谱仪94 4.2.6EOS失效分析离子色谱法 94 4.2.7EOS失效分析光学显微镜 95 4.2.8EOS失效分析扫描电子显微镜96 4.2.9EOS失效分析透射电子显微镜96 4.2.10EOS失效分析微光显微镜工具97 4.2.11EOS失效分析电压对比工具98 4.2.12EOS失效分析红外热像仪98 4.2.13EOS失效分析光致电阻变化工具99 4.2.14EOS失效分析红外-光致电阻变化工具99 4.2.15EOS失效分析热致电压变化工具100 4.2.16EOS失效分析原子力显微镜工具101 4.2.17EOS失效分析超导量子干涉仪显微镜102 4.2.18EOS失效分析皮秒级成像电流分析工具103 4.3总结及综述105 参考文献106 第5章EOS测试和仿真109 5.1ESD测试器件级109 5.1.1ESD测试人体模型109 5.1.2ESD测试机器模型111 5.1.3ESD测试带电器件模型113 5.2传输线脉冲测试114 5.2.1ESD测试传输线脉冲115 5.2.2ESD测试超高速传输线脉冲117 5.3ESD测试系统级118 5.3.1ESD系统级测试IEC 61000-4-2118 5.3.2ESD测试人体金属模型118 5.3.3ESD测试充电板模型119 5.3.4ESD测试电缆放电事件120 5.4EOS测试122 5.4.1EOS测试器件级122 5.4.2EOS测试系统级123 5.5EOS测试雷击123 5.6EOS测试IEC 61000-4-5124 5.7EOS测试传输线脉冲测试方法和EOS125 5.7.1EOS测试长脉冲TLP测试方法125 5.7.2EOS测试TLP方法、EOS和WunschBell模型125 5.7.3EOS测试对于系统EOS评估的TLP方法的局限125 5.7.4EOS测试电磁脉冲126 5.8EOS测试直流和瞬态闩锁126 5.9EOS测试扫描方法127 5.9.1EOS测试敏感度和脆弱度127 5.9.2EOS测试静电放电电磁兼容性扫描127 5.9.3电磁干扰辐射扫描法129 5.9.4射频抗扰度扫描法130 5.9.5谐振扫描法131 5.9.6电流传播扫描法131 5.10总结及综述134 参考文献134 第6章EOS鲁棒性半导体工艺139 6.1EOS和CMOS工艺139 6.1.1CMOS工艺结构 139 6.1.2CMOS工艺安全工作区140 6.1.3CMOS工艺EOS和ESD失效机制141 6.1.4CMOS工艺保护电路144 6.1.5CMOS工艺绝缘体上硅148 6.1.6CMOS工艺闩锁149 6.2EOS、射频CMOS以及双极技术150 6.2.1RF CMOS和双极技术结构151 6.2.2RF CMOS和双极技术安全工作区151 6.2.3RF CMOS和双极工艺EOS和ESD失效机制151 6.2.4RF CMOS和双极技术保护电路155 6.3EOS和LDMOS电源技术156 6.3.1LDMOS工艺结构156 6.3.2LDMOS晶体管ESD电气测量159 6.3.3LDMOS工艺安全工作区160 6.3.4LDMOS工艺失效机制160 6.3.5LDMOS工艺保护电路162 6.3.6LDMOS工艺闩锁163 6.4总结和综述164 参考文献164 第7章EOS设计芯片级设计和布图规划165 7.1EOS和ESD协同综合如何进行EOS和ESD设计165 7.2产品定义流程和技术评估 166 7.2.1标准产品确定流程 166 7.2.2EOS产品设计流程和产品定义 167 7.3EOS产品定义流程恒定可靠性等比例缩小168 7.4EOS产品定义流程自底向上的设计 168 7.5EOS产品定义流程自顶向下的设计 169 7.6片上EOS注意事项焊盘和绑定线设计170 7.7EOS外围IO布图规划 171 7.7.1EOS周边IO布图规划拐角中VDD-VSS电源钳位的布局171 7.7.2EOS周边IO布图规划离散式电源钳位的布局173 7.7.3EOS周边IO布图规划多域半导体芯片173 7.8EOS芯片电网设计符合IEC规范电网和互连设计注意事项174 7.8.1IEC 61000-4-2电源网络175 7.8.2ESD电源钳位设计综合IEC 61000-4-2相关的ESD电源钳位176 7.9PCB设计177 7.9.1系统级电路板设计接地设计177 7.9.2系统卡插入式接触 178 7.9.3元件和EOS保护器件布局178 7.10总结和综述 179 参考文献179 第8章EOS设计芯片级电路设计181 8.1EOS保护器件 181 8.2EOS保护器件分类特性181 8.2.1EOS保护器件分类电压抑制器件182 8.2.2EOS保护器件限流器件 182 8.3EOS保护器件方向性184 8.3.1EOS保护器件单向184 8.3.2EOS保护器件双向184 8.4EOS保护器件分类I-V特性类型 185 8.4.1EOS保护器件分类正电阻I-V特性类型185 8.4.2EOS保护器件分类S形I-V特性类型 186 8.5EOS保护器件设计窗口187 8.5.1EOS保护器件与ESD器件设计窗口187 8.5.2EOS与ESD协同综合 188 8.5.3EOS启动ESD电路 188 8.6EOS保护器件电压抑制器件的类型 188 8.6.1EOS保护器件TVS器件189 8.6.2EOS保护器件二极管189 8.6.3EOS保护器件肖特基二极管189 8.6.4EOS保护器件齐纳二极管190 8.6.5EOS保护器件晶闸管浪涌保护器件190 8.6.6EOS保护器件金属氧化物变阻器 191 8.6.7EOS保护器件气体放电管器件192 8.7EOS保护器件限流器件类型 194 8.7.1EOS保护器件限流器件PTC器件194 8.7.2EOS保护器件导电聚合物器件 195 8.7.3EOS保护器件限流器件熔丝197 8.7.4EOS保护器件限流器件电子熔丝198 8.7.5EOS保护器件限流器件断路器198 8.8EOS保护使用瞬态电压抑制器件和肖特基二极管跨接电路板的电源和地200 8.9EOS和ESD协同综合网络200 8.10电缆和PCB中的EOS协同综合201 8.11总结和综述 202 参考文献202 第9章EOS的预防和控制204 9.1控制EOS 204 9.1.1制造中的EOS控制 204 9.1.2生产中的EOS控制 204 9.1.3后端工艺中的EOS控制205 9.2EOS最小化206 9.2.1EOS预防制造区域操作 207 9.2.2EOS预防生产区域操作 208 9.3EOS最小化设计过程中的预防措施209 9.4EOS预防EOS方针和规则 209 9.5EOS预防接地测试209 9.6EOS预防互连210 9.7EOS预防插入210 9.8EOS和EMI预防PCB设计210 9.8.1EOS和EMI预防PCB电源层和接地设计210 9.8.2EOS和EMI预防PCB设计指南器件挑选和布局211 9.8.3EOS和EMI预防PCB设计准则线路布线与平面211 9.9EOS预防主板213 9.10EOS预防板上和片上设计方案213 9.10.1EOS预防运算放大器213 9.10.2EOS预防低压差稳压器214 9.10.3EOS预防软启动的过电流和过电压保护电路214 9.10.4EOS预防电源EOC和EOV保护215 9.11高性能串行总线和EOS217 9.11.1高性能串行总线FireWire和EOS218 9.11.2高性能串行总线PCI和EOS218 9.11.3高性能串行总线USB和EOS219 9.12总结和综述219 参考文献219 第10章EOS设计电子设计自动化223 10.1EOS和EDA 223 10.2EOS和ESD设计规则检查223 10.2.1ESD设计规则检查 223 10.2.2ESD版图与原理图验证224 10.2.3ESD电气规则检查225 10.3EOS电气设计自动化226 10.3.1EOS设计规则检查226 10.3.2EOS版图与原理图对照验证227 10.3.3EOS电气规则检查228 10.3.4EOS可编程电气规则检查229 10.4PCB设计检查和验证229 10.5EOS和闩锁设计规则检查231 10.5.1闩锁设计规则检查 231 10.5.2闩锁电气规则检查 235 10.6总结和综述238 参考文献239 第11章EOS项目管理242 11.1EOS审核和生产的控制242 11.2生产过程中的EOS控制243 11.3EOS和组装厂纠正措施244 11.4EOS审核从制造到组装控制244 11.5EOS程序周、月、季度到年度审核245 11.6EOS和ESD设计发布 245 11.6.1EOS设计发布过程246 11.6.2ESD详尽手册246 11.6.3EOS详尽手册248 11.6.4EOS检查表250 11.6.5EOS设计审查252 11.7EOS设计、测试和认证253 11.8总结和综述253 参考文献253 第12章未来技术中的过电应力256 12.1未来工艺中的EOS影响256 12.2先进CMOS工艺中的EOS257 12.2.1FinFET技术中的EOS257 12.2.2EOS和电路设计258 12.32.5-D和3-D系统中的EOS意义258 12.3.12.5-D中的EOS意义259 12.3.2EOS和硅介质层 259 12.3.3EOS和硅通孔260 12.3.43-D系统的EOS意义262 12.4EOS和磁记录263 12.4.1EOS和磁电阻263 12.4.2EOS和巨磁电阻265 12.4.3EOS和隧道磁电阻265 12.5EOS和微机265 12.5.1微机电器件265 12.5.2MEM器件中的ESD担忧266 12.5.3微型电动机267 12.5.4微型电动机中的ESD担忧267 12.6EOS和RF-MEMS269 12.7纳米结构的EOS意义270 12.7.1EOS和相变存储器270 12.7.2EOS和石墨烯272 12.7.3EOS和碳纳米管272 12.8总结和综述273 参考文献274 附录280 附录A术语表280 附录B标准284

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