新型TSV结构的高频电磁特性研究

发布时间：2021-11-20 07:47

　　近年来,基于硅通孔（Through-Silicon Vias,TSV）的三维封装已成为微电子封装的主流技术之一。硅通孔将堆叠芯片垂直互连,从而有效的降低了互连功耗和时延,继而得到了业界的广泛关注。然而,三维封装TSV技术的高密度集成导致TSV面临严重的信号串扰问题,尤其是在高频段。因此,TSV的信号串扰问题是制约该技术发展的关键问题之一。本文针对上述TSV面临的问题展开研究。首先,针对TSV所面临的问题,利用碳纳米材料优良的电、热、机械等性能,在传统TSV结构的基础上提出一种新型TSV结构,并对该结构进行了制备研究和实验,主要包括硅孔刻蚀、功能层沉积、生长碳纳米材料和电镀铜。证明提出的TSV新结构在当前工艺技术上是可行的。其次,建立新型TSV结构的等效电路模型,研究新型TSV结构的寄生参数的提取,并与仿真结果比较,验证所提出的模型及参数提取公式的正确性。采用电磁仿真软件分析新型TSV结构在不同尺寸和工作频率两种情况下的寄生效应。与传统TSV结构比较,新型TSV结构可以有效改善寄生效应。分析新型TSV结构在高频下的传输性能,且与传统模型进行了对比,验证了新型TSV结构的传输性能优于传统模... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

新型TSVGS模型的互感随半径的变化

新型TSV结构的高频电磁特性研究-42-图4.3新型TSVGS与SS模型有效电感对比4.3新型双TSV等效电容新型双TSV结构(GSTSV)的两根TSV都嵌入在硅衬底中，如图4.4所示。因此，在单根TSV的基础上还需加入衬底电容，即平行双圆柱体电容。PTSV硅衬底rTSVTSVcuoxrrtCSi(a)俯视图(b)侧视图SingleTSVGroundTSV图4.4TSVGS等效电容模型由于新型双TSV模型还是圆柱型导体，因此继续使用保角变换来获得衬底电容的表达式。设两TSV间距PTSV大于两TSV的半径和，如图4.5(a)所示，以信号TSV圆心为原点，两TSV圆心连线为x轴建立Z平面坐标系。设两点A,B为对称点，通过对称点定义知：

新型TSV结构的高频电磁特性研究-46-图4.7LM与TSV间距的关系图4.8CSi与TSV半径的关系4.6新型双TSV耦合效应与频率关系对新型双TSV的电参数进行频率分析时，将图4.1中的等效电路进行转换。如图4.9，串联电阻Rnew_TSV和自电感Lnew_TSV与单根新型TSV等效电路中的串联电阻和自感一样，即保持不变。将寄生电容Cnew_TSV与衬底电容和电感进行串并联转换，得到Cd和Gd并联连接，变换后Cd和Gd包含了频率分量ω。根据公式4.7，电容与电导成比例关系，因此只分析Cd即可，由公式4.9和公式4.10可求得Cd与频率f关系式：__111totnewTSVSiSinewTSVZjCGjCjC(4.9)


本文编号：3506882