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1、過去二十年來,集成電路的發(fā)展一直遵循著摩爾定律,器件尺寸不斷地縮小,且未來若干年內(nèi)這種趨勢(shì)仍將持續(xù)下去。隨著器件特征尺寸的縮小,門延遲不斷減小,而互連線引起的時(shí)間延遲卻相應(yīng)增加。在90 nm節(jié)點(diǎn),互連線延遲已經(jīng)超過了微處理器的門延遲,這表明集成電路已經(jīng)從“晶體管時(shí)代”進(jìn)入到“互連線時(shí)代”。因此,如何設(shè)計(jì)應(yīng)用于下一代集成電路中的高性能互連線保證其優(yōu)秀性能和可靠性,是目前該領(lǐng)域中研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。論文重點(diǎn)研究了碳納米和硅通孔互連線,主要研究
2、工作和創(chuàng)新點(diǎn)可歸納為:
1)從石墨烯結(jié)構(gòu)出發(fā),對(duì)單層石墨烯納米帶的能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,提取了有效溝道數(shù)和平均自由程。進(jìn)一步地,給出了不同類型石墨烯納米帶有效溝道數(shù)的等效公式,從而得到了量子接觸電阻和散射電阻值的解析表達(dá)式。
2)對(duì)多層石墨烯納米帶建立了等效單導(dǎo)體模型,給出了量子電容和動(dòng)電感的解析公式,并與多壁碳納米管進(jìn)行了比較和分析?;谄涞刃螌?dǎo)體模型,對(duì)多層石墨烯納米帶的等效電阻率、時(shí)延特性及串?dāng)_特性進(jìn)行系
3、統(tǒng)分析。
3)針對(duì)硅通孔的物理結(jié)構(gòu),建立其等效電路模型,并考慮了MOS效應(yīng)、頻率、溫度以及物理和幾何參數(shù)的變化對(duì)其傳輸性能的影響。
4)針對(duì)高密度硅通孔陣列中的電磁耦合問題,以典型的三根硅通孔單元為例,考慮彼此間的感性耦合、容性耦合以及屏蔽效應(yīng),利用解析方法得到有效電導(dǎo)和電容。進(jìn)一步地,利用多物理場(chǎng)數(shù)值方法研究了高密度硅通孔陣列的熱串?dāng)_問題。
5)為解決硅通孔陣列中的電磁干擾問題,研究了具有自屏
4、蔽功能的同軸硅通孔結(jié)構(gòu)。考慮到其內(nèi)部對(duì)應(yīng)MOS電容的影響,建立了相應(yīng)的等效電路模型。同時(shí),研究了不同介質(zhì)填充時(shí)的傳輸特性,結(jié)果表明用BCB材料填充時(shí)其傳輸性能可以得到較大提升,但其功率容量會(huì)受到很大影響。
6)利用碳納米管束填充硅通孔,可以發(fā)現(xiàn)其傳輸性能及熱性能均得到較大提升。繼而利用傳輸線方法對(duì)其進(jìn)行數(shù)值分析,并對(duì)其進(jìn)行電路建模,從而得到了時(shí)域的噪聲電壓響應(yīng)。
此外,論文研究了多壁碳納米管構(gòu)造的片上電容模型
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