- 电子薄膜可靠性(精)/先进芯片材料与后摩尔芯片技术丛书
- - 作者：(美)杜经宁|责编:鲁永芳|总主编:周济|译者:王琛//刘影夏//(美)杜经宁
  - 出版社：清华大学
  - ISBN：9787302670360
  - 出版日期：2025/01/01
  - 页数：346
- 售价：59.6

内容大纲
薄膜材料在集成电路行业中得到广泛应用，随着芯片节点迈入亚十纳米和亚纳米级，薄膜材料的可靠性越来越受到关注。本书以《电子薄膜科学》为基础，并基于作者在加州大学洛杉矶分校开设的研究生课程，重点介绍可靠性科学和薄膜加工。前几章讨论了薄膜工艺和可靠性的基本主题，包括沉积、表面能和原子扩散，然后系统地解释了互连和封装技术中的不可逆过程。本书描述了电迁移、热迁移和应力迁移，最后一章专门介绍了失效分析。通过阅读本书，读者将对电子薄膜可靠性有完整的理论和实践理解。本书数学简单、理论清晰、娓娓道来，并配有芯片产业的实例，非常适合本科生、研究生、研究人员和芯片从业人员阅读和参考。
作者介绍
杜经宁博士是享誉全球的薄膜材料科学家，目前担任香港城市大学材料学与电子工程讲席教授。自1968年在哈佛大学获得博士学位后，先后作为高级主管任职于国际商用机器公司沃特森研究中心，作为教授和系主任任职于美国加州大学洛杉矶分校材料科学与工程系，作为台积电讲席教授任职于台湾交通大学等。杜教授是美国物理学会会士、美国金属学会会士、美国材料学会会士、剑桥大学教堂山学院海外会士等。从集成电路诞生起，杜教授一直致力于薄膜材料在微电子器件、封装和可靠性领域的研究，半个世纪以来笔耕不辍，发表论文500余篇，引用超过2.8万次，为领域发展做出杰出贡献，是领域公认的薄膜材料世界级专家，至今年过八旬，仍然在科研一线激情满怀地解决集成电路封装可靠性与失效问题。
目录
第1章  微电子技术中的薄膜应用
  1.1  引言
  1.2  金属氧化物半导体场效应晶体管
    1.2.1  自对准硅化物接触和栅极
  1.3  倒装焊中的薄膜下凸点金属化
  1.4  计算机为什么很少出现可靠性故障
  1.5  从微电子技术到纳米电子技术的发展趋势和转变
  1.6  摩尔定律的终结对微电子学的影响
  参考文献
第2章  薄膜沉积
  2.1  引言
  2.2  薄膜沉积中的通量方程
  2.3  薄膜沉积速率
  2.4  理想气体状态方程
  2.5  气体分子的动能
  2.6  表面上的热平衡通量
  2.7  超高真空对沉积膜纯度的影响
  2.8  气体分子碰撞频率
  2.9  玻尔兹曼速度分布函数和理想气体状态方程
  2.10  麦克斯韦速度分布函数和气体分子的动能
  2.11  影响薄膜微结构的形核和生长参数
  参考文献
  习题
第3章  表面能
  3.1  引言
  3.2  原子间相互作用势能，键能和结合能
  3.3  短程相互作用和准化学假设
  3.4  表面能和潜热
  3.5  表面张力
  3.6  通过毛细效应测量液体的表面能
  3.7  零蠕变法测量固体的表面能
  3.8  表面能系统分类
  3.9  表面能的大小
    3.9.1  热力学方法
    3.9.2  力学方法
    3.9.3  原子方法
  3.10  表面结构
    3.10.1  晶体学及其标志法
    3.10.2  晶向和晶面
    3.10.3  表面结构
  参考文献
  习题
第4章  固体中的原子扩散
  4.1  引言
  4.2  跳跃频率和扩散通量
  4.3  菲克第一定律(通量方程)
  4.4  扩散系数
  4.5  菲克第二定律(连续性方程)
    4.5.1  连续性方程的推导
  4.6  扩散方程的一个解

  4.7  扩散系数
  4.8  扩散系数的计算
  4.9  扩散系数中的参数
    4.9.1  原子振动频率
    4.9.2  活化焓
    4.9.3  指数前因子
  参考文献
  习题
第5章  扩散方程的应用
  5.1  引言
  5.2  菲克第一定律的应用(流量方程)
    5.2.1  齐纳的平面析出物生长模型
    5.2.2  Kidson对薄膜层状生长的分析
  5.3  菲克第二定律的应用(扩散方程)
    5.3.1  扩散对组分均匀化的影响
    5.3.2  体扩散偶中的互扩散
  5.4  固体析出物生长的分析
    5.4.1  Ham的球状析出物生长模型(Cr恒定)
    5.4.2  平均场理论
    5.4.3  通过熟化过程生长球形纳米颗粒
  参考文献
  习题
第6章  薄膜中的弹性应力和应变
  6.1  引言
  6.2  弹性的应力-应变关系
  6.3  应变能
  6.4  薄膜中的双轴应力
  6.5  薄膜中双轴应力的斯托尼方程
  6.6  测量Al薄膜中的热应力
  6.7  斯托尼方程在热膨胀测量中的应用
  6.8  非谐效应和热膨胀
  6.9  薄膜中内应力的起源
  6.10  失配位错的弹性能
  参考文献
  习题
第7章  薄膜表面动力过程
  7.1  引言
  7.2  表面上的吸附原子
  7.3  表面上的平衡蒸气压
  7.4  表面扩散
  7.5  阶梯介导的同质外延生长
  7.6  非晶薄膜的沉积和生长
  7.7  同质外延生长模式
  7.8  表面圆盘的同质成核
  7.9  图案化表面上的物质输运
    7.9.1  图案化表面扩散的早期阶段
    7.9.2  图案化结构上传质后期阶段
  7.10  表面上半球形粒子的熟化
  参考文献
  习题

第8章  薄膜中的互扩散与反应
  8.1  引言
  8.2  硅化物的形成
    8.2.1  顺序硅化镍的形成
    8.2.2  硅化物形成的第一相
  8.3  薄膜反应中界面反应控制生长动力学
  8.4  两层相竞争生长动力学
  8.5  金属间化合物生成中的标记物分析
  8.6  单层金属与硅片的反应
  参考文献
  习题
第9章  晶界扩散
  9.1  引言
  9.2  晶界扩散与体扩散的比较
  9.3  费舍晶界扩散分析
    9.3.1  穿透深度
    9.3.2  切片法
  9.4  维普的晶界扩散分析
  9.5  小角度的晶界扩散
  9.6  扩散诱发晶界运动
  参考文献
  习题
第10章  互连和封装技术中的不可逆过程
  10.1  引言
  10.2  通量方程
  10.3  熵的产生
    10.3.1  热传导
    10.3.2  原子扩散
    10.3.3  导电性
  10.4  随温度变化的共轭力
    10.4.1  原子扩散
    10.4.2  电传导
  10.5  焦耳热
  10.6  电迁移、热迁移和应力迁移
  10.7  电迁移中的不可逆过程
    10.7.1  铝条的电迁移和蠕变
  10.8  热迁移中的不可逆过程
    10.8.1  未通电化合物焊点的热迁移
  10.9  热电效应中的不可逆过程
    10.9.1  汤姆孙效应和塞贝克效应
    10.9.2  珀尔帖效应
  参考文献
  习题
第11章  金属中的电迁移
  11.1  引言
  11.2  欧姆定律
  11.3  金属互连中的电迁移
  11.4  电迁移的电子风力
  11.5  有效电荷数的计算
  11.6  背应力的影响及临界长度、临界积、有效电荷数的测量

  11.7  为什么在铝互连中存在背应力
  11.8  电迁移引起的背应力的测量
  11.9  电流拥挤
  11.10  电迁移的电流密度梯度力
  11.11  β-Sn各向异性导体中的电迁移
  11.12  各向异性导体中晶界的电迁移
  11.13  交流电迁移
  参考文献
  习题
第12章  铝和铜互连中电迁移引发的失效
  12.1  引言
  12.2  原子通量发散引起的电迁移失效
  12.3  因电流拥挤的电迁移引起的失效
    12.3.1  电流密度区域的空隙形成
  12.4  铝互连中电迁移引起的失效
    12.4.1  Al微观结构对电迁移的影响
    12.4.2  多层Al线和W过孔磨损的失效模式
    12.4.3  Cu溶质对Al中电迁移的影响
    12.4.4  Al互连的平均故障时间
  12.5  Cu互连中电迁移引起的失效
    12.5.1  微观结构对电迁移的影响
    12.5.2  溶质对电迁移的影响
    12.5.3  应力对电迁移的影响
    12.5.4  纳米孪晶对电迁移的影响
  参考文献
  习题
第13章  热迁移
  13.1  引言
  13.2  SnPb倒装焊点的热迁移
    13.2.1  未通电复合焊点的热迁移
    13.2.2  热迁移的现场观察
    13.2.3  两相共晶结构中相分离的随机状态
    13.2.4  未通电的共晶SnPb焊点的热迁移
  13.3  热迁移分析
    13.3.1  热迁移的驱动力
    13.3.2  共晶两相合金中的热迁移
  13.4  倒装焊点在直流或交流电应力下的热迁移
  13.5  无铅倒装焊点的热迁移
  13.6  无铅倒装焊点的热迁移和蠕变
  参考文献
  习题
第14章  薄膜内应力迁移
  14.1  引言
  14.2  受压固体中的化学势
  14.3  扩散蠕变(纳巴罗-荷尔图方程)
  14.4  拉应力驱动下的Al互连结构的空洞生长
  14.5  压应力驱动下的Sn/Cu薄膜的晶须生长
    14.5.1  Sn晶须自发生长的形态学
    14.5.2  Sn晶须生长中的应力产生(驱动力)
    14.5.3  表面Sn氧化物对应力梯度产生的影响

    14.5.4  同步辐射微区衍射测量应力分布
    14.5.5  蠕变作用导致的应力弛豫：Sn晶须生长中的断氧化物模型
  参考文献
  习题
第15章  可靠性科学和分析
  15.1  引言
  15.2  定体积和非定体积流程
  15.3  不可逆过程中晶格位移对质量通量散度的影响
    15.3.1  电流密度、温度和化学势在器件运行前的初始分布
    15.3.2  器件运行期间分布的变化
    15.3.3  晶格位移对质量通量的影响
  15.4  倒装焊点电迁移失效的物理分析
    15.4.1  焊点结中电流密度的分布
    15.4.2  温度在焊点结中的分布
    15.4.3  电流拥挤效应对薄饼状空洞生长的影响
  15.5  倒装焊点电迁移失效的统计分析
    15.5.1  失效时间和韦布尔分布
    15.5.2  布莱克MTTF方程中的参数计算
    15.5.3  倒装焊点中布莱克方程的修正
    15.5.4  韦布尔分布函数和JMA相变方程
    15.5.5  失效统计分布的物理分析
  15.6  仿真
  参考文献
  习题
附录A  热力学函数的简要回顾
附录B  固体中的缺陷浓度
附录C  亨廷顿电子风力的推导
附录D  弹性常数表及换算
附录E  Si MBE的阶梯状分布
附录F  互扩散系数
附录G  各种材料的物理性质汇总表

内容大纲

作者介绍

目录

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