三維集成電路中硅通孔的建模與仿真研究.pdf

1、隨著半導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、噪聲和功耗問題愈加嚴重，因而需要發(fā)展三維集成技術來延續(xù)甚至超越摩爾定律。作為三維集成電路的核心技術，硅通孔可實現(xiàn)信號在堆疊層器件間的電學連接，從而縮短互連長度，減小延遲和功耗，縮小芯片占用面積，實現(xiàn)高度集成及異質(zhì)芯片集成。本論文針對硅通孔開展電路建模研究，發(fā)展準確、快速的電學參數(shù)提取技術，研究硅通孔信號傳輸性能及優(yōu)化方法，

2、相關工作可分為三部分：
　　在第一部分中，研究碳納米管作為硅通孔填充導體材料對電學性能的影響，給出碳納米管填充硅通孔的等效電路模型，結合等效復電導率概念分析信號傳輸性能。考慮碳納米管中動電感變化所帶來的負面影響，證明將傳統(tǒng)銅材料與碳納米管混合構造新型導體材料，用于填充硅通孔以抑制碳納米管動電感變化對高頻性能穩(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)展相應的參數(shù)提取技術。基于提出的等效電路模型，研究了設計參數(shù)及溫度變化對電學性能的影響，相關成果對硅通孔的優(yōu)化設計有所幫助。
　　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，結合非線性電容效應分析瞬態(tài)電壓響應。同時還研究了內(nèi)部為浮硅基底的同軸硅通孔，分析設計參數(shù)對非線性電容的影響。研究表明，浮硅基底下的硅通孔同樣可通過在工藝中引入氧化層固定電荷，使硅通孔寄生