三维集成封装的电热特性研究及优化设计
发布时间：2021-07-14 08:45
在技术发展、社会需要以及经济增长的驱动下,“延续摩尔”和“超越摩尔”成为了目前集成电路发展的两大趋势,在这种情况下,三维集成封装技术受到了广泛的认可。目前,三维集成封装技术在多方面都取得了突破性的进展,然而仍然存在由于内部复杂电磁环境导致的电可靠性问题,以及由于堆叠芯片增大了功率密度导致的热可靠性问题,针对这些问题,本文着重于三维集成封装的电热特性以及优化设计方面的创新研究,并取得了如下成果:1)研究了三维集成封装多端口互连的电特性与优化设计。我们首先提出了新型共面波导串扰屏蔽结构,分析其电特性并据此进行了优化设计,然后对结果进行了实验验证;接下来针对基于“地缺陷结构”的共模噪声滤波器,分析了各尺寸参数对于其电特性的影响并提出了应用机器学习进行优化的方法。2)显著的提高了应用去嵌入方法测量三维集成封装多端口硅通孔（TSV）高频电特性的测量精度。我们首先分析了传统去嵌入测量结构与算法,得到将其应用于多端口高频电特性测量的两个补充条件,并通过修正测量结构与加入屏蔽TSV满足了这两个条件,进而提高了测量精度,其中插入损耗的最大相对误差从33.52%降低至4.67%,最后通过实验进行了验证。3...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：174 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２所示，不??同于传统的封装技术，三维集成封装主要通过硅通孔（ＴＳＶ）技术将堆叠的裸片??
晶体管逼近其物理极限的小型化趋势定义为“延续摩尔（Ｍｏｒｅ?Ｍｏｏｒｅ）?”，同时将芯??片需承担越来越复杂多样的功能与应用的趋势定义为“超越摩尔（Ｍｏｒｅ?ｔｈａｎ??Ｍｏｏｒｅ）?”，如图１．１所示。这两项趋势同时受到来自技术发展、社会需要以及经??济增长的驱动，但前者面临着尺寸小型化逼近物理极限的问题，而后者也需要解??决“异质集成”引入的挑战。面对这些问题和挑战，业界迫切的需要新的解决方案。?????模拟／射?无源器?高压功?Ｉ传感器?生物芯??频?件?ｉ率器件?激励源?片???：?？??ｉ?１３〇ｎｍ??．９〇ｎｍ??｜?卜?Ｋ＾ＳＬ??■?｜?３２ｎｍ?ｌｉｆｉｆｌｌｆｆｆｃＩＩ＾Ｉ＾Ｖ??ｗＷ??▼?ｍ?★丄?Ｆ??▼?ｉ??图ｕ“延续摩尔”与“超越摩尔”??在这种情况下，三维集成封装技术得到了极大的关注［３］。如图１．２所示，不??同于传统的封装技术，三维集成封装主要通过硅通孔（ＴＳＶ）技术将堆叠的裸片??连接起来，进而将模拟、数字、微波、微机电系统、生物、光电等不同工艺的芯??片集成在一个封装中，目前由于技术上的限制，堆叠的裸片个数有限，因此往往??２??
Ａ．?Ｋｒｕｅｓｕｂｔｈａｗｏｍ团队以及Ｒ．?Ｂｏｊｋｏ团队则通过使用新的结构或者新的材料来解??决［＞１１］，其中Ｍ．?Ｋａｃｈｏｕｔ团队在互相有串扰的传输线间增加不规则屏蔽传输线的??结构如图１．３所示［７］。??不规则?／—ｉｍ￣￣￣ｖ—７??Ｚ?介质?，??图１．３在互相有串扰的传输线间加入不规则屏蔽线结构［７］??１．２．１．２垂直互连间的串扰??垂直互连方面，业界关注的主要是ＴＳＶ，目前己经开展了较多针对ＴＳＶ间??串扰的工作，比如Ａ．?Ｅ．?Ｅｎｇｉｎ使用的“金属－半导体（ＭＳ）?”直接接触的结构，即??去掉地ＴＳＶ外的绝缘层，使其直接与半导体硅接触，同时保留信号ＴＳＶ外的绝??缘层，以在对信号传输影响较小的前提下削弱信号ＴＳＶ间的串扰，其结构如图??１．４［１２］所示。??铜?ｆ?＿Ｉ?ｊ?铜??图１．４对地ＴＳＶ使用ＭＳ接触以屏蔽串扰［１２］??５??
本文编号：3283809
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：174 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２所示，不??同于传统的封装技术，三维集成封装主要通过硅通孔（ＴＳＶ）技术将堆叠的裸片??
晶体管逼近其物理极限的小型化趋势定义为“延续摩尔（Ｍｏｒｅ?Ｍｏｏｒｅ）?”，同时将芯??片需承担越来越复杂多样的功能与应用的趋势定义为“超越摩尔（Ｍｏｒｅ?ｔｈａｎ??Ｍｏｏｒｅ）?”，如图１．１所示。这两项趋势同时受到来自技术发展、社会需要以及经??济增长的驱动，但前者面临着尺寸小型化逼近物理极限的问题，而后者也需要解??决“异质集成”引入的挑战。面对这些问题和挑战，业界迫切的需要新的解决方案。?????模拟／射?无源器?高压功?Ｉ传感器?生物芯??频?件?ｉ率器件?激励源?片???：?？??ｉ?１３〇ｎｍ??．９〇ｎｍ??｜?卜?Ｋ＾ＳＬ??■?｜?３２ｎｍ?ｌｉｆｉｆｌｌｆｆｆｃＩＩ＾Ｉ＾Ｖ??ｗＷ??▼?ｍ?★丄?Ｆ??▼?ｉ??图ｕ“延续摩尔”与“超越摩尔”??在这种情况下，三维集成封装技术得到了极大的关注［３］。如图１．２所示，不??同于传统的封装技术，三维集成封装主要通过硅通孔（ＴＳＶ）技术将堆叠的裸片??连接起来，进而将模拟、数字、微波、微机电系统、生物、光电等不同工艺的芯??片集成在一个封装中，目前由于技术上的限制，堆叠的裸片个数有限，因此往往??２??
Ａ．?Ｋｒｕｅｓｕｂｔｈａｗｏｍ团队以及Ｒ．?Ｂｏｊｋｏ团队则通过使用新的结构或者新的材料来解??决［＞１１］，其中Ｍ．?Ｋａｃｈｏｕｔ团队在互相有串扰的传输线间增加不规则屏蔽传输线的??结构如图１．３所示［７］。??不规则?／—ｉｍ￣￣￣ｖ—７??Ｚ?介质?，??图１．３在互相有串扰的传输线间加入不规则屏蔽线结构［７］??１．２．１．２垂直互连间的串扰??垂直互连方面，业界关注的主要是ＴＳＶ，目前己经开展了较多针对ＴＳＶ间??串扰的工作，比如Ａ．?Ｅ．?Ｅｎｇｉｎ使用的“金属－半导体（ＭＳ）?”直接接触的结构，即??去掉地ＴＳＶ外的绝缘层，使其直接与半导体硅接触，同时保留信号ＴＳＶ外的绝??缘层，以在对信号传输影响较小的前提下削弱信号ＴＳＶ间的串扰，其结构如图??１．４［１２］所示。??铜?ｆ?＿Ｉ?ｊ?铜??图１．４对地ＴＳＶ使用ＭＳ接触以屏蔽串扰［１２］??５??
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