Elektrische Modellbildung, Charakterisierung und Entwurf von Silizium Durchkontaktierungen für Anwendungen in integrierten Systemen

适用于集成系统应用的硅通孔的电气建模、表征和设计

• 批准号: 220562460
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Klaus-Dieter Lang
• 金额: --
• 依托单位: Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2011-12-31 至 2015-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/220562460?language=en
• 关键词: Elektrische; Modellbildung; Charakterisierung; und; Entwurf

Die Through-Silicon-Via (TSV) Technologie erlaubt seit ca. 10-15 Jahren eine zuverlässige elektrische Durchkontaktierung des Halbleiter-Bulkmaterials von integrierten Schaltkreisen (ICs) oder ganz allgemein Halbleitersubstraten. Ziel dieses Vorhabens von TUHH und TU Berlin im Bereich der elektrischen Modellbildung von TSVs ist es, neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu analytischer und numerischer elektromagnetischer Modellierung, messtechnischer Validierung sowie zu Entwurf und Optimierung von TSV-Strukturen unter Berücksichtigung der Umverdrahtungslagen auf Siliziumsubstraten zu gewinnen. Insbesondere sollen Beiträge erarbeitet werden zu: (1) experimenteller Bestimmung der komplexen Permittivität bzw. komplexen Wellenzahl von Silizium unter Berücksichtigung der Siliziumdotierung von 100 MHz bis 100 GHz; (2) analytischer und numerischer Beschreibung der Wellenausbreitung in Si-Substraten sowohl entlang der TSVs als auch in der Ebene des Substrates; (3) analytischer Bestimmung der elektrischen Parameter von TSVs sowie der Extraktion parametrisierter Modelle (Ersatzschaltbilder); (4) einer Erweiterung der Contour Integral Methode (CIM) zur Erfassung der Wellenausbreitung und Vielfachstreuung in Si-Substraten; und (5) einer numerischen Modellierung von Arrays mit einer hohen Anzahl von TSVs (100- 1000). Nach messtechnischer Charakterisierung der Genauigkeiten sollen die entwickelten Methoden und Modelle angewandt werden, um zuverlässige Entwurfsmaßnahmen für die Übertragung hoher Datenraten über optimale TSV-Strukturen und TSV-Anordnungen abzuleiten.

硅通孔（TSV）技术的研究10-15年，一项关于集成电路或半导体衬底的半导体-块状材料的电气制造技术。TUHH和TU柏林在Bereich对TSV的电模型进行了研究，这是一种新的分析和数值电磁模型的科学方法，也是对TSV结构在硅衬底上的电磁特性进行验证和优化的技术。因此，必须解决以下韦尔登：（1）实验人员对复合材料的介电性能进行测试。本文对硅衬底上硅通孔在100 MHz ~ 100 GHz频率范围内的电特性进行了分析和数值计算，并对硅通孔在硅衬底上的电特性进行了分析和数值计算，最后对硅通孔的电特性参数进行了分析和计算（4）在硅衬底上进行良好的边界条件和边界条件的轮廓积分法（CIM）的数值模拟;（5）用TSV（100- 1000）的高精度模拟对阵列进行数值模拟。根据通用技术的特点，我们可以通过改进方法和韦尔登，使最优的TSV-Strukturen和TSV-Anordnungen的数据处理更加有效。

项目成果

Analysis of wave propagation along coaxial through silicon vias using a matrix method

使用矩阵方法分析沿同轴硅通孔的波传播

• DOI: 10.1109/sapiw.2014.6844539
• 发表时间: 2014
• 期刊: 2014 IEEE 18th Workshop on Signal and Power Integrity (SPI)
• 作者: David Dahl;Anne Beyreuther;Xiaomin Duan;Ivan Ndip;Klaus-Dieter Lang;Christian Schuster
• 通讯作者: Christian Schuster

Efficient analysis of wave propagation for Through-Silicon-Via pairs using multipole expansion method

使用多极展开法有效分析硅通孔对的波传播

• DOI: 10.1109/sapiw.2015.7237387
• 发表时间: 2015
• 期刊: 2015 IEEE 19th Workshop on Signal and Power Integrity (SPI)
• 作者: Xiaomin Duan;David Dahl;Christian Schuster;Ivan Ndip;Klaus-Dieter Lang
• 通讯作者: Klaus-Dieter Lang

Efficient Computation of Localized Fields for Through Silicon Via Modeling Up to 500 GHz

高效计算高达 500 GHz 的硅通孔建模的局域场

• DOI: 10.1109/tcpmt.2015.2490601
• 发表时间: 2015
• 期刊: IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology
• 作者: David Dahl;Xiaomin Duan;Ivan Ndip;Klaus-Dieter Lang;Christian Schuster
• 通讯作者: Christian Schuster

Analytical, Numerical-, and Measurement–Based Methods for Extracting the Electrical Parameters of Through Silicon Vias (TSVs)

• DOI: 10.1109/tcpmt.2013.2279688
• 发表时间: 2014-03
• 期刊: IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology
• 作者: I. Ndip;K. Zoschke;K. Lobbicke;M. Wolf;S. Guttowski;H. Reichl;K. Lang;H. Henke

A Rigorous Approach for the Modeling of Through-Silicon-Via Pairs Using Multipole Expansions

• DOI: 10.1109/tcpmt.2015.2497466
• 发表时间: 2016
• 期刊: IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology
• 作者: X. Duan;David Dahl;I. Ndip;K. Lang;C. Schuster