Reliability Wearout Mechanisms in Advanced CMOS Technologies pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Strong, Alvin W./ Wu, Ernest Y./ Vollertsen, Rolf-peter/ Sune, Jordi/ La Rosa, Guiseppe

出品人:

页数:624

译者:

出版时间:2009-8

价格:1204.00 元

装帧:

isbn号码:9780471731726

丛书系列:

图书标签:

CMOS
Reliability
Wearout
Advanced Technologies
Semiconductor Devices
Failure Analysis
Integrated Circuits
VLSI
Device Physics
Material Science

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具体描述

A comprehensive treatment of all aspects of CMOS reliability wearout mechanisms This book covers everything students and professionals need to know about CMOS reliability wearout mechanisms, from basic concepts to the tools necessary to conduct reliability tests and analyze the results. It is the first book of its kind to bring together the pertinent physics, equations, and procedures for CMOS technology reliability in one place. Divided into six relatively independent topics, the book covers: Introduction to Reliability Gate Dielectric Reliability Negative Bias Temperature Instability Hot Carrier Injection Electromigration Reliability Stress Voiding Chapters conclude with practical appendices that provide very basic experimental procedures for readers who are conducting reliability experiments for the first time. Reliability Wearout Mechanisms in Advanced CMOS Technologies is ideal for students and new engineers who are looking to gain a working understanding of CMOS technology reliability. It is also suitable as a professional reference for experienced circuit design engineers, device design engineers, and process engineers.

好的，这是一本关于前沿半导体材料与器件可靠性的综合性著作的详细图书简介，内容聚焦于新兴半导体技术中的关键挑战与前沿研究进展，完全不涉及您提供的书名中的特定主题。 --- 书名：先进半导体制造中的量子效应、新材料集成与器件寿命预测：面向下一代计算平台的设计范式图书简介引言：后摩尔时代的设计极限与机遇随着传统硅基CMOS技术逼近物理极限，半导体行业正加速迈向后摩尔时代。这一转型不仅仅是尺寸的缩小，更涉及到对新材料、新架构以及深刻理解量子效应的根本性依赖。本书旨在为半导体工程师、材料科学家以及从事前沿器件研究的学者，提供一套全面、深入且极具前瞻性的知识体系，用以指导下一代高性能、高可靠性计算平台的研发与设计。我们将聚焦于当前制造工艺所面临的结构性挑战、材料兼容性问题以及系统级的寿命预测，这些是决定未来十年电子产品性能和可持续性的核心要素。第一部分：超小尺度下的量子输运与新物理现象本部分深入探讨了当器件特征尺寸进入纳米尺度以下时，经典物理模型失效后所显现的复杂量子效应。第一章：量子限域效应与载流子行为建模本章详细剖析了在极窄沟道晶体管中，载流子动量和能量的量子化现象。内容涵盖了量子阱结构中的能级离散化如何影响阈值电压的精确控制，以及空间电荷效应在亚10纳米节点下的非线性表现。我们将引入先进的非平衡格林函数（NEGF）方法，用于精确模拟隧道电流、热载流子注入（HCI）的增强，并建立更贴合实际的亚阈值摆幅（SS）预测模型，超越了传统的德拜极限分析。第二章：高K/金属栅极堆栈的界面工程与漏电流机制在引入高介电常数（High-k）材料以控制栅氧等效厚度（EOT）的同时，材料界面成为新的可靠性瓶颈。本章重点研究HfO2、ZrO2等材料与硅衬底、以及新一代金属栅极材料（如Ru, TaN）之间的界面陷阱密度（Dit）演变。我们详细阐述了界面态诱导的随机缺陷电荷（RTI）如何导致电压波动（$1/f$噪声）的增加，并提出通过原子层沉积（ALD）的精确界面钝化技术来稳定费米能级和降低接触电阻的策略。第二章核心关注点：界面化学稳定性、高场效应下的电荷捕获与释放动力学。第二部分：新型二维材料与异质结集成：超越硅基的限制硅基CMOS的性能提升速度正在放缓，发展基于新型二维（2D）材料的晶体管是突破现有瓶颈的关键路径。第三章：二维材料晶体管（TFETs与JFETs）的性能潜力与制造挑战本章聚焦于单层过渡金属硫化物（TMDs，如MoS2, WSe2）作为沟道材料的优势，特别是其原子级的厚度控制和内在的垂直电场控制能力。我们将详细比较带间隧穿场效应晶体管（TFETs）与传统MOSFET在亚阈值效率上的理论提升，并深入探讨实现高效源极工程（如掺杂或选择性接触）以优化带隙工程和隧穿概率的技术难题。第四章：异质集成中的晶格失配与应力工程下一代器件往往依赖于异质结构，例如将III-V族材料（如InGaAs）集成到硅基平台上，以提高载流子迁移率。本章的核心在于解决晶格常数不匹配导致的应力集中、位错形成与电学性能退化问题。内容包括应变工程（Strain Engineering）在增强沟道材料迁移率方面的应用，以及使用缓冲层技术（如SiGe缓冲层）来缓解界面应力，确保大面积异质结的均匀性。第三部分：系统级寿命预测、加速测试与智能诊断器件结构和材料的日益复杂化，使得传统的经验性寿命预测模型不再适用。本部分着重于开发基于物理机制的、面向系统的可靠性预测框架。第五章：先进封装与三维（3D）集成中的热-电-机械耦合效应随着芯片堆叠密度的增加，热管理成为决定器件长期寿命的首要因素。本章分析了芯片堆叠（3D IC）中热点（Hot Spots）的形成机制、热扩散路径，以及由热膨胀系数（CTE）失配引起的机械应力积累。我们引入了耦合电迁移（EM）与热效应的动态模型，用以预测先进互连结构（如铜、钴）在混合工作负载下的失效风险。第六章：基于机器学习的加速老化模型与早期缺陷筛选本章转向工业实践，探讨如何利用大数据和先进算法来替代耗时且高成本的加速老化测试（HALT/HASS）。我们将介绍物理驱动的机器学习模型，该模型将实时监测数据（温度、电压、电流特征）与已知的物理退化机制（如NBTI、HCI）相结合，建立起高精度的寿命外推模型。同时，本章提供了一套系统的早期缺陷检测算法，用于在晶圆制造的初期阶段，识别出具有高潜在寿命风险的单元。第七章：新型存储器技术的可靠性维度（MRAM与RRAM）超越易失性存储器，新兴的非易失性存储器（NVM）如磁阻随机存取存储器（MRAM）和电阻随机存取存储器（RRAM）带来了全新的可靠性考量。本章针对磁隧结（MTJ）的退磁化阈值稳定性和RRAM的开关窗口退化（SET/RESET精度漂移）进行了深入分析，并提出了针对这些机制的耐久性和数据保持力提升的材料与结构优化方案。结论：迈向自适应与自修复的未来电子系统本书的最终目标是提供一个全面的技术路线图，指导下一代半导体设计从“发现问题”转向“设计出无虞的系统”。通过对量子效应的深刻理解、对新材料的有效集成，以及对复杂系统级可靠性的精确预测，本书为构建具有超高能效和超长使用寿命的未来计算平台奠定了坚实的理论与工程基础。