垂直硅通孔信號通道的傳輸特性與阻抗匹配研究

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1、財名謂似彳國碩士學(xué)位論文＿國垂直硅通孔信號通道的］傳輸特性與阻抗匹配研究作者姓名趙心乙指導(dǎo)教師姓名、職稱李躍進(jìn)教授申請學(xué)位類別工學(xué)碩士西安電子科技大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性（或創(chuàng)新性）聲明秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研宂工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研宄成果；也不包含為獲得西安電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料一。與我同工作的同事對本研宂所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中

2、作了明確的說明并表示了謝意。一學(xué)位論文若有不實之處，本人承擔(dān)切法律責(zé)任。ｄ本人簽名：ｆｅ曰期：西安電子科技大學(xué)關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解西安電子科技大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研宄生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于西安電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交論文、的復(fù)印件，允許查閱借閱論文；學(xué)校可以公布論文的全部或部分內(nèi)容，允許采用影印。同時本人保證，結(jié)合學(xué)位論文研究成果完成的論、縮印或其它復(fù)制手段保存論文文、發(fā)明專利等成果，署名單位為西安電子科技大學(xué)。保密的學(xué)位論文在年解密后適用本授權(quán)書。＿本人簽

3、名導(dǎo)師簽名：逆１７＾＊６＾日期．：７０日期：７學(xué)校代碼10701學(xué)號1411122672分類號TN4密級公開西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文垂直硅通孔信號通道的傳輸特性與阻抗匹配研究作者姓名：趙心乙一級學(xué)科：電子科學(xué)與技術(shù)二級學(xué)科：微電子學(xué)與固體電子學(xué)學(xué)位類別：工學(xué)碩士指導(dǎo)教師姓名、職稱：李躍進(jìn)教授學(xué)院：微電子學(xué)院提交日期：2017年4月ResearchonTransmissionCharacteristicsandImpedanceMatchingofThrough-SiliconViasAthesissubmittedtoXIDIAN

4、UNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinMicroelectronicsandSolid-StateElectronicsByZhaoXinyiSupervisor:LiYuejinTitle:ProfessorApril2017摘要摘要隨著半導(dǎo)體工藝中特征尺寸的不斷減小，互連線的數(shù)量不斷增加，隨之而來的延遲、干擾與功耗變得越發(fā)嚴(yán)重，成為制約電路性能的主要因素。使用基于垂直硅通孔（ThroughSiliconVia,TSV）互連技術(shù)的三維集成電路可以顯著減少集成電路中

5、互連線的數(shù)量與長度，從而大幅提升集成電路的整體性能。但由于TSV作為垂直方向的互連線，其結(jié)構(gòu)與平面互連線有較大差別，一方面導(dǎo)致其電學(xué)特性變得特殊，另一方面也導(dǎo)致了信號通道中阻抗的變化。之前的研究大多集中在TSV中垂直互連線本身，而對再分布層（RedistributionLayer,RDL）關(guān)注較少，由于RDL作為與TSV直接相連的平面互連線，其特性也會對TSV信號的傳輸造成一定程度的影響。因此本文著重研究包括TSV與RDL的整個TSV信號通道（TSVSignalChannel）的傳輸特性。本文分別對包含微凸塊（Bump）的TSV以及RDL進(jìn)行了電磁特性的分析，充分

6、考慮了TSV信號通道中各部分的耦合效應(yīng)，提取出了電阻、電感、電容、電導(dǎo)（RLCG）等眾多寄生參數(shù)，并且結(jié)合TSV信號通道的三維模型結(jié)構(gòu)，給出了等效電路模型。根據(jù)不同的RDL互連線長度，可以分別使用不同的等效電路模型。通過HFSS三維電磁場求解器與ADS電路仿真軟件的S參數(shù)仿真結(jié)果對比，驗證了TSV信號通道中各部分等效電路模型的有效性，所得結(jié)果的回波損耗誤差在1dB以內(nèi)，插入損耗誤差在0.01dB以內(nèi)。隨后通過等效電路模型，分析了由于TSV與RDL間阻抗失配導(dǎo)致的信號反射現(xiàn)象。為了改善兩者間的阻抗失配問題，分析了TSV與RDL的特征阻抗計算公式，得出了特征阻抗隨幾何

7、尺寸的變化規(guī)律，研究了通過改變幾何尺寸調(diào)整特征阻抗的方法，從而使特征阻抗匹配。通過仿真驗證，改變TSV的半徑與間距后，TSV信號通道中的反射電壓峰值由0.189V下降到0.056V。之后又研究了插入L網(wǎng)絡(luò)匹配節(jié)與漸變傳輸線的方法進(jìn)行阻抗匹配，發(fā)現(xiàn)這兩種匹配方案均可以顯著減小TSV信號通道中的回波損耗：從-30dB左右分別下降到-70dB與-40dB。雖然L網(wǎng)絡(luò)有更好的匹配效果，但其匹配帶寬較窄，僅有3GHz左右，而漸變傳輸線在整個20GHz的仿真范圍內(nèi)，均能達(dá)到一定程度的匹配效果。最后綜合分析了所分析的三種阻抗匹配方案的適用范圍，給出了TSV信號通道中阻抗匹配方案

8、選擇的總體