三維系統(tǒng)級封裝內(nèi)垂直互連的高頻電磁特性研究與設(shè)計.pdf

1、在集成電路與系統(tǒng)低功耗、高性能和超小型化封裝發(fā)展趨勢下，三維集成電路及其系統(tǒng)級封裝（以下簡稱:三維系統(tǒng)級封裝）已被廣泛的認(rèn)為具有很大的應(yīng)用潛能。然而三維系統(tǒng)級封裝比二維封裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致內(nèi)部互連電磁干擾益加嚴(yán)重。針對現(xiàn)階段三維系統(tǒng)級封裝中互連面臨的高頻電磁干擾問題，本論文著重封裝基板參數(shù)的快速算法優(yōu)化、轉(zhuǎn)接板的電磁特性精確建模、電磁屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計及去嵌入式測試平臺設(shè)計四個方面的創(chuàng)新研究，并取得了以下的成果。
　　1)針對基板封裝垂直

2、互連結(jié)構(gòu)的信號/電源完整性問題，利用解析算法計算電源地平面的地阻抗，提出了新的鏡像算法，提高了高頻段解析算法的收斂速度。在此基礎(chǔ)上，提出了鏡像-模式混合算法，該算法在收斂速度和計算準(zhǔn)確度方面優(yōu)于傳統(tǒng)模式算法，在計算資源與速度方面優(yōu)于通用全波算法。基于這種快速算法計算出的地阻抗，本文將帶有互連長線效應(yīng)和過孔寄生參數(shù)的完整基板回路等效電路模型進(jìn)行了拓展和驗證。
　　2)針對三維系統(tǒng)級封裝中轉(zhuǎn)接板內(nèi)部的硅通孔進(jìn)行高頻電磁特性精細(xì)建模。在

3、硅通孔基本物理等效電路建模的基礎(chǔ)上，引入金屬-氧化層-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的精細(xì)建模方法，進(jìn)一步提出金屬-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用條件和對應(yīng)的等效模型。特別是，提出硅轉(zhuǎn)接板襯底內(nèi)地TSV和硅襯底有歐姆接觸或肖特基接觸時的高頻等效電路模型。
　　3)基于金屬-半導(dǎo)體直接接觸的精細(xì)模型，本文提出利用重?fù)诫s環(huán)結(jié)構(gòu)形成地TSV和硅襯底直接歐姆接觸，實現(xiàn)了提高四端口傳輸線屏蔽效能的目的，改善效果最高可達(dá)10dB。進(jìn)而提出等效電導(dǎo)率區(qū)域建模方法，分析該結(jié)構(gòu)的適