硅通孔(TSV)中的開路-短路故障建模及測試方法研究.pdf

1、隨著當代電子技術的迅速發(fā)展，具有更短的互連長度、更小的延時、更高的集成度等優(yōu)勢的三維集成電路應運而生。三維集成需要穿透襯底的硅通孔（Through Silicon Via，TSV）來完成電學連接實現(xiàn)相應的功能，因此TSV技術是三維集成電路中的關鍵技術。由于TSV在制造的過程中容易出現(xiàn)缺陷，因此需要廣泛的進行故障建模和測試方法研究。本文主要針對TSV中心導體斷裂造成的開路故障和絕緣層破損造成的短路故障進行建模及測試方法研究。
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2、研究主要內容包括：⑴分析了高頻電路中的信號完整性問題。以TSV主體結構為研究對象，在HFSS中建立了TSV的三維模型，改變TSV的結構參數(shù)，結合二端口網絡利用插入損耗來分析TSV高度、半徑和絕緣層厚度等結構參數(shù)的變化對TSV信號傳輸性能的影響。⑵分別建立開路和短路故障的三維模型，結合電流密度變化，分析故障的物理參數(shù)變化對信號傳輸性能的影響，并研究了故障造成TSV阻抗的變化規(guī)律。結合高速電路理論和參數(shù)提取法，分別建立存在開路和短路故障 T

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