三维集成电路中TSV测试与故障诊断方法研究
发布时间：2021-04-29 13:54
随着晶体管特征尺寸的不断缩小,集成电路开始出现发展上的瓶颈。面对集成电路在发展与创新上的需求,基于穿透硅通孔（Through-Silicon Via,TSV）的三维集成电路（Three-dimensional Integrated Circuit,3D IC）通过TSV结构将多层晶片进行垂直互连,以更高的集成度、更小的体积、更低的延迟与功耗成为下一代集成电路的发展趋势。在3D IC中,TSV作为一种新型的互连结构,其工艺尚不成熟,容易在生产和晶片绑定过程中产生多种故障。在晶圆测试（Wafer Probe）阶段,对TSV进行测试与故障诊断,即可保证TSV的有效性与可靠性,又可提高3D IC的良产率,降低制造成本。因此,针对TSV测试与故障诊断问题进行研究,具有较高的学术价值和重要的实际意义。本文针对3D数字IC中的TSV测试与故障诊断问题展开研究,主要创新性工作包括:（1）为了解决TSV缺陷建模缺少参数化模型的问题,提出了基于有限元分析的TSV缺陷建模方法。利用工业级有限元分析工具Q3D和HFSS对空洞、开路、漏电、微衬垫未对齐等常见TSV缺陷进行建模与分析,得到了各缺陷的电阻电感电导电...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的及意义
1.3 研究现状
1.3.1 TSV缺陷建模
1.3.2 绑定前TSV测试
1.3.3 绑定后TSV测试与故障诊断
1.4 存在的问题及分析
1.5 本文主要研究内容
1.6 本章小结
第2章 TSV缺陷建模方法研究
2.1 引言
2.2 基于有限元分析的TSV参数提取
2.2.1 TSV电参数解析公式
2.2.2 TSV电参数仿真提取
2.2.3 TSV电参数比对验证
2.3 TSV缺陷建模与分析
2.3.1 空洞缺陷建模与分析
2.3.2 开路缺陷建模与分析
2.3.3 漏电缺陷建模与分析
2.3.4 微衬垫未对齐及微衬垫缺失缺陷建模与分析
2.4 本章小结
第3章 绑定前TSV测试方法研究
3.1 引言
3.2 基于IEEE1149.1的绑定前TSV探针测试方法
3.2.1 测试机理
3.2.2 可测性设计
3.2.3 仿真结果与分析
3.2.4 半实物仿真实验
3.3 基于开关电容的绑定前TSV片上测试方法
3.3.1 测试机理
3.3.2 可测性设计
3.3.3 仿真结果与分析
3.3.4 半实物仿真实验
3.3.5 实测实验
3.4 本章小结
第4章 绑定后TSV测试与故障诊断方法研究
4.1 引言
4.2 测试机理
4.2.1 基于开关电容原理的TSV电容测量
4.2.2 基于RC放电原理的TSV电阻/电导测量
4.3 基于RGC参量的故障诊断方法
4.4 可测性设计
4.5 仿真结果与分析
4.5.1 TSV电容测量仿真
4.5.2 TSV导通电阻测量仿真
4.5.3 TSV漏电电导测量仿真
4.5.4 TSV故障诊断分析
4.5.5 与现有方法的对比分析
4.6 半实物仿真实验
4.6.1 TSV电容测量
4.6.2 TSV导通电阻测量
4.6.3 TSV漏电电导测量
4.7 TSV故障检测实验
4.7.1 TSV开路缺陷检测
4.7.2 TSV漏电缺陷检测
4.8 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于环形振荡器的TSV故障非接触测试方法[J]. 尚玉玲,于浩,李春泉,谈敏. 半导体技术. 2017(11)
[2]基于环形振荡器的绑定前硅通孔测试[J]. 张鹰,梁华国,常郝,刘永,李黄褀. 计算机辅助设计与图形学学报. 2015(11)
[3]“存储+逻辑”3D集成电路的硅通孔可测试性设计[J]. 叶靖,郭瑞峰,胡瑜,郑武东,黄宇,赖李洋,李晓维. 计算机辅助设计与图形学学报. 2014(01)
[4]TSV绝缘层完整性在线测试方法研究[J]. 缪旻,许一超,王贯江,孙新,方孺牛,金玉丰. 测试技术学报. 2012(06)
[5]计算绝缘电阻的几种方法[J]. 苏景顺. 河北建筑工程学院学报. 2012(03)
[6]功耗约束下的3D多核芯片芯核级测试调度算法[J]. 王伟,林卓伟,陈田,刘军,方芳,吴玺. 电子测量与仪器学报. 2012(07)
[7]一种三维SoCs绑定前的测试时间优化方法[J]. 欧阳一鸣,刘蓓,梁华国. 电子测量与仪器学报. 2011(02)
博士论文
[1]基于硅通孔（TSV）的三维集成电路（3D IC）关键特性分析[D]. 王凤娟.西安电子科技大学 2014
[2]三维集成电路中新型互连结构的建模方法与特性研究[D]. 赵文生.浙江大学 2013
[3]基于硅通孔技术的三维集成电路设计与分析[D]. 钱利波.西安电子科技大学 2013
硕士论文
[1]基于三维结构的SoC低功耗测试技术研究[D]. 杨年宏.合肥工业大学 2011
本文编号：3167650
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的及意义
1.3 研究现状
1.3.1 TSV缺陷建模
1.3.2 绑定前TSV测试
1.3.3 绑定后TSV测试与故障诊断
1.4 存在的问题及分析
1.5 本文主要研究内容
1.6 本章小结
第2章 TSV缺陷建模方法研究
2.1 引言
2.2 基于有限元分析的TSV参数提取
2.2.1 TSV电参数解析公式
2.2.2 TSV电参数仿真提取
2.2.3 TSV电参数比对验证
2.3 TSV缺陷建模与分析
2.3.1 空洞缺陷建模与分析
2.3.2 开路缺陷建模与分析
2.3.3 漏电缺陷建模与分析
2.3.4 微衬垫未对齐及微衬垫缺失缺陷建模与分析
2.4 本章小结
第3章 绑定前TSV测试方法研究
3.1 引言
3.2 基于IEEE1149.1的绑定前TSV探针测试方法
3.2.1 测试机理
3.2.2 可测性设计
3.2.3 仿真结果与分析
3.2.4 半实物仿真实验
3.3 基于开关电容的绑定前TSV片上测试方法
3.3.1 测试机理
3.3.2 可测性设计
3.3.3 仿真结果与分析
3.3.4 半实物仿真实验
3.3.5 实测实验
3.4 本章小结
第4章 绑定后TSV测试与故障诊断方法研究
4.1 引言
4.2 测试机理
4.2.1 基于开关电容原理的TSV电容测量
4.2.2 基于RC放电原理的TSV电阻/电导测量
4.3 基于RGC参量的故障诊断方法
4.4 可测性设计
4.5 仿真结果与分析
4.5.1 TSV电容测量仿真
4.5.2 TSV导通电阻测量仿真
4.5.3 TSV漏电电导测量仿真
4.5.4 TSV故障诊断分析
4.5.5 与现有方法的对比分析
4.6 半实物仿真实验
4.6.1 TSV电容测量
4.6.2 TSV导通电阻测量
4.6.3 TSV漏电电导测量
4.7 TSV故障检测实验
4.7.1 TSV开路缺陷检测
4.7.2 TSV漏电缺陷检测
4.8 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于环形振荡器的TSV故障非接触测试方法[J]. 尚玉玲,于浩,李春泉,谈敏. 半导体技术. 2017(11)
[2]基于环形振荡器的绑定前硅通孔测试[J]. 张鹰,梁华国,常郝,刘永,李黄褀. 计算机辅助设计与图形学学报. 2015(11)
[3]“存储+逻辑”3D集成电路的硅通孔可测试性设计[J]. 叶靖,郭瑞峰,胡瑜,郑武东,黄宇,赖李洋,李晓维. 计算机辅助设计与图形学学报. 2014(01)
[4]TSV绝缘层完整性在线测试方法研究[J]. 缪旻,许一超,王贯江,孙新,方孺牛,金玉丰. 测试技术学报. 2012(06)
[5]计算绝缘电阻的几种方法[J]. 苏景顺. 河北建筑工程学院学报. 2012(03)
[6]功耗约束下的3D多核芯片芯核级测试调度算法[J]. 王伟,林卓伟,陈田,刘军,方芳,吴玺. 电子测量与仪器学报. 2012(07)
[7]一种三维SoCs绑定前的测试时间优化方法[J]. 欧阳一鸣,刘蓓,梁华国. 电子测量与仪器学报. 2011(02)
博士论文
[1]基于硅通孔（TSV）的三维集成电路（3D IC）关键特性分析[D]. 王凤娟.西安电子科技大学 2014
[2]三维集成电路中新型互连结构的建模方法与特性研究[D]. 赵文生.浙江大学 2013
[3]基于硅通孔技术的三维集成电路设计与分析[D]. 钱利波.西安电子科技大学 2013
硕士论文
[1]基于三维结构的SoC低功耗测试技术研究[D]. 杨年宏.合肥工业大学 2011
本文编号：3167650
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3167650.html
