三維集成電路中新型TSV電容提取方法研究.pdf

1、為了獲得更好的性能，更低的功耗以及更小的尺寸，三維集成電路被看作是可以繼續(xù)降低特征尺寸的有效選擇。而三維集成電路使用硅通孔技術(shù)（TSV）作為不同層之間的互聯(lián)線，該技術(shù)作為三維集成電路中核心的互連技術(shù)，發(fā)揮著舉足輕重的作用。隨著 TSV性能要求的不斷提高，一些新型結(jié)構(gòu)的TSV被陸續(xù)開(kāi)發(fā)出來(lái)，其電學(xué)與熱力學(xué)性能要好于常規(guī)TSV。新型TSV的電容特性對(duì)電路的延時(shí)與頻域特性的影響，就成為T(mén)SV研究中十分重要的一項(xiàng)。
　　本研究目的是建立常

2、規(guī)TSV與新型TSV的通用電容模型，并分析工藝參數(shù)對(duì)新型TSV寄生電容，延時(shí)與頻域特性的影響。首先對(duì)圓柱形/圓錐形TSV與共軸耦合/ air gap TSV相應(yīng)提出兩種電容模型，對(duì)于圓柱/圓錐形TSV電容模型分析其電容相關(guān)的影響因素，針對(duì)TSV高度，半徑與傾斜角等參數(shù)討論了其對(duì)總電容的影響。對(duì)于共軸耦合/air gap TSV電容模型討論工藝參數(shù)對(duì)電容特性的影響，其中air gapTSV可以大大降低TSV總電容。在制造過(guò)程中，可以根據(jù)實(shí)

3、際的情況適當(dāng)調(diào)節(jié)這些物理參數(shù)值，從而得到最優(yōu)的結(jié)果。其次分析了TSV延時(shí)特性，首先建立 TSV的延時(shí)模型并通過(guò)推導(dǎo)得出其等效電路模型，并使用一階RC模型計(jì)算延時(shí)并通過(guò)SPICE仿真以驗(yàn)證，接著討論了三種結(jié)構(gòu)TSV各自的延時(shí)特性，并討論了TSV長(zhǎng)度，air gap個(gè)數(shù)與角度的變化對(duì)于TSV延時(shí)特性的影響。最后研究了air gap TSV的頻域特性，使用HFSS分別對(duì)air gap TSV，常規(guī)TSV與共軸耦合TSV進(jìn)行建模，并分別討論了不