基于電熱耦合的TSV互連溫度瞬態(tài)響應(yīng)及信號(hào)傳輸性能分析.pdf

1、隨著芯片封裝向著工藝尺寸微小化、功能集成化及工作速度高速化方向的快速發(fā)展,基于硅通孔技術(shù)(Through Silicon Via,TSV)的互連技術(shù)成為了當(dāng)前重要的發(fā)展方向?；赥SV互連的芯片采用了垂直的互連方式,可以有效地提高封裝密度、降低功耗、減小噪聲及提高系統(tǒng)可靠性。但是,由于采用了垂直互連方式,使得其特征尺寸更小、極大地增加了布局密度,并且隨著芯片工作頻率的不斷提高。由此產(chǎn)生的熱問題更加嚴(yán)重。對(duì)TSV的可靠性及信號(hào)傳輸產(chǎn)生嚴(yán)重

2、影響。因此,對(duì)TSV互連的電熱瞬態(tài)響應(yīng)以及由此產(chǎn)生的傳輸性能是一個(gè)迫切需要解決的問題。
　　針對(duì)這個(gè)問題,本文研究了基于TSV互連電熱模型和瞬態(tài)分析方法,并分析了電熱多物理場(chǎng)耦合對(duì)互連性能的影響。具體工作有以下幾點(diǎn):
　　1、TSV互連熱等效電路模型提取
　　根據(jù)熱路的基本原理和TSV的幾何結(jié)構(gòu),首先提取出了TSV的熱等效電路圖,其次通過矩量匹配的方法進(jìn)行模型降階得到一階電熱模型,最后推出了TSV溫度響應(yīng)瞬態(tài)表達(dá)式。<

3、br>　　2、TSV互連電熱多物理場(chǎng)耦合分析
　　在熱等效電路模型的基礎(chǔ)上采用了電熱迭代的方法對(duì)TSV互連進(jìn)行了電熱多物理場(chǎng)耦合分析。使用這個(gè)方法研究了TSV互連在周期性方波激勵(lì)下的溫度響應(yīng)與加載頻率、和幾何結(jié)構(gòu)的關(guān)系。結(jié)果顯示,TSV互連的瞬態(tài)響應(yīng)溫度與加載頻率和氧化層厚度有密切關(guān)系。
　　3、TSV互連傳輸性能分析
　　提取了TSV互連的RLC參數(shù),并分析了溫度和頻率對(duì)這些參數(shù)的影響。同時(shí)把熱等效電路模型計(jì)算出的溫