隨著工藝尺寸縮小,互連線長度以及密度增大,增加了全局互連中的阻容(RC)延遲,功耗以及噪聲干擾不可被忽略,這對全局互連延遲產(chǎn)生了逆向影響。硅通孔(Through Silicon Via,TSV)能夠提供更短的傳輸路徑和更高的帶寬,基于TSV的三維集成電路已成為未來發(fā)展的趨勢。由于TSV本身存在寄生電阻、寄生電容和寄生電感,所以當TSV作為互連線傳輸信號時,這些寄生效應會對信號完整性產(chǎn)生影響,從而在三維集成電路的電路級仿真時會影響整個電路的性能。因此十分有必要對TSV建立精確的等效電路模型并對其電學特性進行深入的研究,以便用于整個三維集成電路的設計和仿真。由于普通柱形TSV結(jié)構(gòu)和硅襯底一起構(gòu)成了金屬-絕緣層-半導體結(jié)構(gòu),根據(jù)電磁理論,TSV會根據(jù)工作頻率的不同,表現(xiàn)為慢波模式、準TEM模式以及趨膚效應模式三種工作模式。本課題針對最常用的柱形TSV結(jié)構(gòu),基于準TEM模式下的等效電路方法,提取了寄生參數(shù)模型,建立了慢波模式和趨膚效應模式的等效電路,并采用有限元分析軟件HFSS進行了驗證,采用ADS軟件仿真并分析了 TSV結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對TSV電學參數(shù)的影響,通過S參數(shù)的仿真分析了TSV的傳輸特...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
        1.2.1 TSV模型及寄生參數(shù)提取
        1.2.2 TSV耦合噪聲分析
        1.2.3 TSV傳輸信號分析
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 論文的主要結(jié)構(gòu)
2 TSV基本理論
    2.1 TSV分類
    2.2 傳輸線簡介
        2.2.1 傳輸線理論
        2.2.2 傳輸線場分析
        2.2.3 三種模式的劃分
    2.3 本章小結(jié)
3 TSV等效電路模型及電學特性研究
    3.1 引言
    3.2 TSV寄生參數(shù)的提取
        3.2.1 寄生電阻
        3.2.2 寄生電感
        3.2.3 寄生電容
        3.2.4 襯底寄生參數(shù)
    3.3 準TEM模式等效電路模型及電學特性
        3.3.1 等效電路模型的驗證
        3.3.2 半徑r變化對各個電學參數(shù)的影響
        3.3.3 高度h變化對各個電學參數(shù)的影響
        3.3.4 間距p變化對各個電學參數(shù)的影響
    3.4 準 TEM 模式等效電路模型及電學特性
        3.4.1 準TEM模式等效電路驗證
        3.4.2 半徑r對插入損耗S21的影響
        3.4.3 高度h對插入損耗S21的影響
        3.4.4 間距p對插入損耗S21的影響
    3.5 趨膚效應模式等效電路模型及電學特性
        3.5.1 等效電路模型的驗證
        3.5.2 半徑r變化對各個電學參數(shù)的影響
        3.5.3 高度h變化對各個電學參數(shù)的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 同軸-環(huán)形TSV電學特性研究
    4.1 同軸-環(huán)形TSV電學參數(shù)提取
    4.2 仿真結(jié)果驗證
    4.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對電學特性的影響
        4.3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對CA-TSV的電阻的影響
        4.3.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對CA-TSV的電導的影響
        4.3.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對CA-TSV的電容的影響
        4.3.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對CA-TSV功率的影響
        4.3.5 結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對時間常數(shù)的影響
        4.3.6 結(jié)構(gòu)參數(shù)變化同軸TSV特征阻抗的影響
    4.4 CA-TSV的插入損耗
    4.5 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 研究展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文



本文編號：3945148