三维集成电路中硅通孔互连参数提取的研究
发布时间：2021-06-18 21:13
硅通孔技术是通过在芯片与芯片之间、晶圆与晶圆之间制作垂直导通,从而达到芯片之间进行互连的技术,它可以使3D封装在一定尺寸的芯片上实现更多的功能,同时避免高密度下2D封装的长互连导致的RC延迟。作为三维集成电路中互连的硅通孔,其寄生参数的提取将直接影响到集成电路功耗,时延,噪声等方面的性能,因此硅通孔寄生参数提取对高性能芯片的成功设计具有十分重要意义。硅通孔电容参数的提取方法已经较为成熟,本文重点研究硅通孔电阻电感的高效提取方法。数值法是硅通孔电阻电感参数提取的常用方法,多数数值法只适用于分析硅通孔形状规则且表面光滑的情况,对于实际制作中出现的误差等情况无法分析,难以满足三维集成电路对硅通孔参数提取的实际要求,并且数值法计算过程中存在奇异点,而且需要进行矩阵转置等处理,计算量大,所以寻求集成电路模型的解析分析方法是必要的和急需的。本文以数值法结果为基础展开如下工作:（1）以高面率比且表面光滑的硅通孔为研究对象,根据大量计算结果分析其电阻电感参数的影响因素,结合拟合方法得到计算电阻电感随频率变化的解析式;（2）考虑实际制作工艺会出现的误差,建立梯形硅通孔模型,分析其角度对参数提取的影响,得...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．４金属导电焊料填充硅通孔工艺流程??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｖｉａ?ｆｉｌｌｅｄ?ｗｉｔｈ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｓｏｌｄｅｒ??
通孔为研究对象，通过对不同、电感参数值，使用电磁场理论、阻、电感参数提取解析式。??结构呈圆柱体，如图２．１所示。属。其中对于衬底而言，它上Ｓ制作工艺形成，从而形成互连材质为硅片；为了将金属与硅衬此也叫二氧化硅层；一般填充金属比较大，对信号传输阻碍小，多使用铜填充。??和上下两个金属面构成，通过仿并没有太大的影响Ｉ４２］，为了简化
Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｖｉａ??通过Ｑ３Ｄ软件对不同尺寸参数的硅通孔进行仿真，得到其寄生电阻、电感参数仿??真值分别如图２．３?（ａ）和（ｂ）所示：??其中图（ａ）和（ｂ）的挂通孔仿真模型半径为１０ｕｍ，电阻单位均为毫欧（ｍｏｈ）。??，?，?，?３２０－??；???咖－?｜?Ｌ／Ｄ＝１３仿真值｜?＇?｜?—＊—?ＬＡＣ仿苒值?｜?，？??１８０－?＾ＵＤ＝１５仿典值?／?３００＂?｜?一ＬＤＣ仿裒值??棚：二＝盟Ｉ?２８。：?，ｚ，??ｌ２０－?：?｜｜?ｓ２４〇：??１?＾??〇???????—?，Ｔ，＂Ｔ—■?＇＂＇１?????＂１?????１?１４０?■??１０２?１０５?１０４?１０ｓ?１０＊?１０Ｔ?１０＊?１０＊?１０’。????１???１???１???１???１??辦（ＨＺ）?１２?１４?１６?１８?２０?２２??Ｌ／Ｄ??（ａ）?（ｂ）??图２．３高面率比圆柱硅通孔参数仿真结果（ａ）电阻、（ｂ）电感??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｏｆ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（ａ）?ａｎｄ?ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ?（ｂ）ｏｆ?ａ?ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ｓｉｌｉｃｏｎ??ｖｉａ?ｗｉｔｈ?ｈｉｇｈ?ａｓｐｅｃｔ?ｒａｔｉｏ??理想情况下
【参考文献】：
期刊论文
[1]TSV互连结构传输性能分析及故障建模研究[J]. 尚玉玲,钱伟,李春泉,豆鑫鑫. 微电子学与计算机. 2016(06)
[2]高深宽比的TSV制作与填充技术[J]. 余成昇,许高斌,陈兴,马渊明,展明浩. 真空科学与技术学报. 2016(01)
[3]接触电阻的分析与测量[J]. 文美兰. 计量与测试技术. 2014(03)
[4]3D集成的发展现状与趋势[J]. 夏艳. 中国集成电路. 2011(07)
[5]3D-TSV技术——延续摩尔定律的有效通途[J]. 赵璋,童志义. 电子工业专用设备. 2011(03)
[6]整体最小二乘法直线拟合[J]. 丁克良,沈云中,欧吉坤. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2010(01)
[7]3D IC集成与硅通孔（TSV）互连[J]. 童志义. 电子工业专用设备. 2009(03)
[8]正交最小二乘曲线拟合法[J]. 丁克良,欧吉坤,赵春梅. 测绘科学. 2007(03)
[9]电触点材料接触电阻分析[J]. 姚文华. 电工材料. 2005(03)
[10]接触电阻的分析研究[J]. 张海泉. 商丘师范学院学报. 2004(05)
博士论文
[1]集成电路互连线电阻电感参数提取方法研究[D]. 陈宝君.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]面向三维集成的硅通孔互连信号完整性与电气建模研究[D]. 贺翔.南京航空航天大学 2012
本文编号：3237393
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．４金属导电焊料填充硅通孔工艺流程??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｖｉａ?ｆｉｌｌｅｄ?ｗｉｔｈ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｓｏｌｄｅｒ??
通孔为研究对象，通过对不同、电感参数值，使用电磁场理论、阻、电感参数提取解析式。??结构呈圆柱体，如图２．１所示。属。其中对于衬底而言，它上Ｓ制作工艺形成，从而形成互连材质为硅片；为了将金属与硅衬此也叫二氧化硅层；一般填充金属比较大，对信号传输阻碍小，多使用铜填充。??和上下两个金属面构成，通过仿并没有太大的影响Ｉ４２］，为了简化
Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｖｉａ??通过Ｑ３Ｄ软件对不同尺寸参数的硅通孔进行仿真，得到其寄生电阻、电感参数仿??真值分别如图２．３?（ａ）和（ｂ）所示：??其中图（ａ）和（ｂ）的挂通孔仿真模型半径为１０ｕｍ，电阻单位均为毫欧（ｍｏｈ）。??，?，?，?３２０－??；???咖－?｜?Ｌ／Ｄ＝１３仿真值｜?＇?｜?—＊—?ＬＡＣ仿苒值?｜?，？??１８０－?＾ＵＤ＝１５仿典值?／?３００＂?｜?一ＬＤＣ仿裒值??棚：二＝盟Ｉ?２８。：?，ｚ，??ｌ２０－?：?｜｜?ｓ２４〇：??１?＾??〇???????—?，Ｔ，＂Ｔ—■?＇＂＇１?????＂１?????１?１４０?■??１０２?１０５?１０４?１０ｓ?１０＊?１０Ｔ?１０＊?１０＊?１０’。????１???１???１???１???１??辦（ＨＺ）?１２?１４?１６?１８?２０?２２??Ｌ／Ｄ??（ａ）?（ｂ）??图２．３高面率比圆柱硅通孔参数仿真结果（ａ）电阻、（ｂ）电感??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｏｆ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（ａ）?ａｎｄ?ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ?（ｂ）ｏｆ?ａ?ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ｓｉｌｉｃｏｎ??ｖｉａ?ｗｉｔｈ?ｈｉｇｈ?ａｓｐｅｃｔ?ｒａｔｉｏ??理想情况下
【参考文献】：
期刊论文
[1]TSV互连结构传输性能分析及故障建模研究[J]. 尚玉玲,钱伟,李春泉,豆鑫鑫. 微电子学与计算机. 2016(06)
[2]高深宽比的TSV制作与填充技术[J]. 余成昇,许高斌,陈兴,马渊明,展明浩. 真空科学与技术学报. 2016(01)
[3]接触电阻的分析与测量[J]. 文美兰. 计量与测试技术. 2014(03)
[4]3D集成的发展现状与趋势[J]. 夏艳. 中国集成电路. 2011(07)
[5]3D-TSV技术——延续摩尔定律的有效通途[J]. 赵璋,童志义. 电子工业专用设备. 2011(03)
[6]整体最小二乘法直线拟合[J]. 丁克良,沈云中,欧吉坤. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2010(01)
[7]3D IC集成与硅通孔（TSV）互连[J]. 童志义. 电子工业专用设备. 2009(03)
[8]正交最小二乘曲线拟合法[J]. 丁克良,欧吉坤,赵春梅. 测绘科学. 2007(03)
[9]电触点材料接触电阻分析[J]. 姚文华. 电工材料. 2005(03)
[10]接触电阻的分析研究[J]. 张海泉. 商丘师范学院学报. 2004(05)
博士论文
[1]集成电路互连线电阻电感参数提取方法研究[D]. 陈宝君.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]面向三维集成的硅通孔互连信号完整性与电气建模研究[D]. 贺翔.南京航空航天大学 2012
本文编号：3237393
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