一種TSV誘發(fā)應(yīng)力的遷移率模型及其對SRAM性能分析的應(yīng)用研究.pdf

1、近幾年，基于TSV技術(shù)的三維集成電路(3D IC)已經(jīng)逐漸演變?yōu)槲㈦娮蛹呻娐芳夹g(shù)發(fā)展的主要方向之一。TSV技術(shù)是三維集成中芯片之間，晶圓之間的垂直互連技術(shù)，其最大的優(yōu)點是能夠降低互連線的長度，減小互連線的電阻，縮短互連線的延遲，減小互連線之間的耦合效應(yīng)，改善芯片性能，減小芯片面積，提高集成度，以及實現(xiàn)異質(zhì)集成。但是TSV技術(shù)由于通孔互連材料與硅襯底材料的熱膨脹系數(shù)的差異，所誘發(fā)產(chǎn)生的機械熱應(yīng)力，會使硅襯底的載流子遷移率變化,導(dǎo)致MOS

2、管器件的電流特性發(fā)生變化，CMOS反相器的時序特性發(fā)生改變，最終會影響芯片電路以及整個系統(tǒng)的性能。
　　該論文首先提出了TSV矩陣誘發(fā)應(yīng)力及引起的遷移率變化的解析模型；然后基于該模型，研究TSV矩陣誘發(fā)應(yīng)力對器件的影響，包括TSV矩陣誘發(fā)應(yīng)力對MOS管電流特性的影響，和TSV矩陣誘發(fā)應(yīng)力對反相器時序特性的影響，并根據(jù)KOZ區(qū)對MOS管的排布進行優(yōu)化；最后研究TSV矩陣誘發(fā)應(yīng)力對靜態(tài)存儲器(SRAM)電路單元可靠性能的影響，并基于T

3、SV誘發(fā)應(yīng)力對電路性能的影響對SRAM電路中的各個單元進行優(yōu)化排布。該論文的主要研究成果概括如下：
　　1.基于單個TSV誘發(fā)應(yīng)力的應(yīng)力分布解析模型及引起遷移率變化的解析模型，根據(jù)線性疊加原理，提出了TSV矩陣按正方形排布和菱形排布兩種模式下的TSV矩陣誘發(fā)應(yīng)力分布解析模型及引起遷移率變化的解析模型。分析討論 TSV矩陣誘發(fā)應(yīng)力所引起的遷移率的變化與通孔之間的距離與通孔直徑之比，晶向，載流子類型，工藝溫度以及通孔材料之間的關(guān)系。<

4、br>　　2.分析了TSV矩陣誘發(fā)應(yīng)力對器件性能的影響?；赥SV矩陣遷移率變化模型,結(jié)合ISE-TCAD仿真分析了鄰近TSV襯底的MOS管的電流特性的影響,結(jié)合HSPISE軟件仿真分析了TSV應(yīng)力對CMOS反相器上升、下降時間的時序特性的影響。并基于TSV誘發(fā)應(yīng)力產(chǎn)生的遷移率變化的KOZ區(qū)，對器件的排布進行了優(yōu)化。
　　3.進行了TSV矩陣誘發(fā)應(yīng)力對芯片SRAM電路單元的性能分析的應(yīng)用研究?；赥SV矩陣誘發(fā)應(yīng)力所引起的遷移率變