三維積體電路的電磁問題分析和關鍵技術研究

《三維積體電路的電磁問題分析和關鍵技術研究》是依託浙江大學，由李爾平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：三維積體電路的電磁問題分析和關鍵技術研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：李爾平
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目圍繞國家對積體電路產業發展的重大需求，瞄準微電子業中三維積體電路系統級封裝關鍵技術，藉助模擬和實驗手段系統並深入地分析其所面臨的複雜電磁問題。首先將重點研究三維積體電路系統封裝中的電磁波與半導體器件中的載流子、電磁與熱耦合機理及建模方法,並開展基於矽通孔的系統級封裝電磁特性試驗研究。在此基礎之上,進而研發多層、多模垂直互連結構實現高頻信號的低損耗傳輸,同時設計新型的電磁禁止-散熱多功能一體結構，綜合改善三維集成系統封裝內的電磁環境及熱分布。為三維積體電路設計提供系統級封裝的電磁理論、分析方法、測試技術及結構最佳化設計工具，最終為我國三維積體電路發展提供自主智慧財產權的關鍵核心技術及設計理論。

結題摘要

隨著電晶體的特徵尺寸不斷減小，互連線性能的瓶頸效應，以及摩爾定律對尺寸極限的制約，呼喚一種新的積體電路系統架構的出現，以垂直互連為基礎三維積體電路。三維積體電路技術，已成為國際公認的微電子業中可持續發展的關鍵性前沿技術，而矽通孔結構作為三維積體電路核心技術，更是成為國際研究的熱點。本項目針三維積體電路封裝存在的關鍵電磁科學問題進行研究，該項目的主要研究內容及重要成果為： （1）開發了三維積體電路系統封裝中的電磁波與半導體器件中的載流子的耦合機理及建模方法，得到的重要內容和關鍵數據包括矽通孔周圍耗盡層電容隨偏壓變化關係、金屬-半導體歐姆接觸的套用條件和對應的等效模型、利用重摻雜環構造地矽通孔-矽歐姆接觸的閾值與該結構的禁止效能，以及利用金屬-半導體歐姆接觸在“再布線層”上套用的禁止效能，並獲得實驗數據，其科學意義在於為給矽通孔建立精細模型、設計及使用基於金屬-半導體歐姆接觸的禁止結構提供了詳盡的科學依據； （2）開發了電磁與熱耦合機理及建模方法，得到的重要內容和關鍵數據包括套用新型熱界面材料的封裝性能的實驗數據，以及套用機器學習進行電、熱性能最佳化的計算時間成本與最佳化效果，其科學意義在於為三維積體電路的電磁與熱協同最佳化提供了新的思路； （3）開展了基於矽通孔的系統級封裝電磁特性試驗研究，得到的重要內容和關鍵數據包括使用“L-2L”的去嵌入方法測量多連線埠矽通孔電特性時需要注意的問題、加入禁止矽通孔對測試結構的影響以及最終獲得的較為準確的多連線埠矽通孔的電特性測試結構和實驗數據，其科學意義在於提供了一種較為準確的多連線埠矽通孔電特性的測試方法。