三維集成電路中硅通孔的建模與仿真研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸不斷接近材料物理極限，漏電流現(xiàn)象和熱問(wèn)題愈加突出，且隨著互連線尺寸不斷縮小，傳統(tǒng)銅互連的延遲、噪聲和功耗問(wèn)題愈加嚴(yán)重，因而需要發(fā)展三維集成技術(shù)來(lái)延續(xù)甚至超越摩爾定律。作為三維集成電路的核心技術(shù)，硅通孔可實(shí)現(xiàn)信號(hào)在堆疊層器件間的電學(xué)連接，從而縮短互連長(zhǎng)度，減小延遲和功耗，縮小芯片占用面積，實(shí)現(xiàn)高度集成及異質(zhì)芯片集成。本論文針對(duì)硅通孔開(kāi)展電路建模研究，發(fā)展準(zhǔn)確、快速的電學(xué)參數(shù)提取技術(shù)，研究硅通孔信號(hào)傳輸性能及優(yōu)化方法，

2、相關(guān)工作可分為三部分：
　　在第一部分中，研究碳納米管作為硅通孔填充導(dǎo)體材料對(duì)電學(xué)性能的影響，給出碳納米管填充硅通孔的等效電路模型，結(jié)合等效復(fù)電導(dǎo)率概念分析信號(hào)傳輸性能?？紤]碳納米管中動(dòng)電感變化所帶來(lái)的負(fù)面影響，證明將傳統(tǒng)銅材料與碳納米管混合構(gòu)造新型導(dǎo)體材料，用于填充硅通孔以抑制碳納米管動(dòng)電感變化對(duì)高頻性能穩(wěn)定性的影響。
　　第二部分致力于發(fā)展重布線層中水平互連線及差分硅通孔的寬帶建模方法，給出能夠在直流至100GHz頻率范

3、圍內(nèi)適用的等效電路模型，并發(fā)展相應(yīng)的參數(shù)提取技術(shù)?；谔岢龅牡刃щ娐纺Ｐ停芯苛嗽O(shè)計(jì)參數(shù)及溫度變化對(duì)電學(xué)性能的影響，相關(guān)成果對(duì)硅通孔的優(yōu)化設(shè)計(jì)有所幫助。
　　第三部分研究了浮硅基底中硅通孔的寄生電容建模方法，給出了典型三根硅通孔陣列的等效電路模型，結(jié)合非線性電容效應(yīng)分析瞬態(tài)電壓響應(yīng)。同時(shí)還研究了內(nèi)部為浮硅基底的同軸硅通孔，分析設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)非線性電容的影響。研究表明，浮硅基底下的硅通孔同樣可通過(guò)在工藝中引入氧化層固定電荷，使硅通孔寄生