硅通孔(TSV)中的開(kāi)路-短路故障建模及測(cè)試方法研究.pdf

1、隨著當(dāng)代電子技術(shù)的迅速發(fā)展，具有更短的互連長(zhǎng)度、更小的延時(shí)、更高的集成度等優(yōu)勢(shì)的三維集成電路應(yīng)運(yùn)而生。三維集成需要穿透襯底的硅通孔（Through Silicon Via，TSV）來(lái)完成電學(xué)連接實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，因此TSV技術(shù)是三維集成電路中的關(guān)鍵技術(shù)。由于TSV在制造的過(guò)程中容易出現(xiàn)缺陷，因此需要廣泛的進(jìn)行故障建模和測(cè)試方法研究。本文主要針對(duì)TSV中心導(dǎo)體斷裂造成的開(kāi)路故障和絕緣層破損造成的短路故障進(jìn)行建模及測(cè)試方法研究。
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2、研究主要內(nèi)容包括：⑴分析了高頻電路中的信號(hào)完整性問(wèn)題。以TSV主體結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，在HFSS中建立了TSV的三維模型，改變TSV的結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)合二端口網(wǎng)絡(luò)利用插入損耗來(lái)分析TSV高度、半徑和絕緣層厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對(duì)TSV信號(hào)傳輸性能的影響。⑵分別建立開(kāi)路和短路故障的三維模型，結(jié)合電流密度變化，分析故障的物理參數(shù)變化對(duì)信號(hào)傳輸性能的影響，并研究了故障造成TSV阻抗的變化規(guī)律。結(jié)合高速電路理論和參數(shù)提取法，分別建立存在開(kāi)路和短路故障 T

3、SV的等效電路模型，并仿真驗(yàn)證其正確性。⑶利用故障的等效電路，通過(guò)給等效電路施加激勵(lì)得到不同程度的故障造成的傳輸延時(shí)，利用延時(shí)時(shí)間占上升時(shí)間百分比來(lái)分析不同程度的故障隨延時(shí)的變化規(guī)律，并用最小二乘法擬合曲線。利用故障擬合曲線來(lái)分析 TSV中的微小故障對(duì)信號(hào)延時(shí)造成的影響。⑷提出了一種TSV的測(cè)試方法，通過(guò)布置一條無(wú)故障TSV作為線攻擊線，將被測(cè) TSV作為受害線，檢測(cè)被測(cè) TSV上的耦合信號(hào)大小的變化來(lái)判斷TSV是否發(fā)生故障。利用耦合電