芯片内互连线电特性研究与应用

摘要

本文的主要研究工作如下:第二章研究了基于有耗介质层上的二维或三维互连线的频变电容和电导参数提取方法,首先采用了全电荷格林函数法结合矩量法进行分析和离散化,得到了矩阵方程,针对这种方法要在导体表面和介质交界面上都有分块,导致矩阶数比较高的特点,本文首次提出采用Hadamard正交变换来对大型稠密矩阵稀疏化,实验结果表明这种稀疏化的效率是高效的,对于稀疏化的矩阵方程,本文采用GMRES迭代的方法进行求解,进一步提高了二维或者三维频变电容、电导参数提取效率.第三章介绍了MIS结构,很多MMIC芯片电路都直接在上面实现,由于受半导体衬底的影响,互连线参数具有明显的频变特性,本章充分利用MIS结构的介质层数少的特点,采用了镜像法的原理,得到了镜像格林函数.在第四章中提出了双介质镜像格林函数法,不仅能解决有四层介质结构层,而且能求解有耗半导体衬底情况,为了提高计算效率,本章基于介质镜像法的特点,即发射、透射次数越多,相应的镜像电荷量越小,将层次法的思想应用在提高双介质镜像格林函数的计算速度.第五章对各种标准CMOS工艺的介质结构情况分析后,发现这些结构或者已经是或者合理简化都形成了四层不同的介质层,与上章不同的地方是金属层位于保护层和半导体衬底层之间的SiO<,2>中,因此,本章将双镜像介质格林函数法的思想加以应用,得到了专门针对CMOS工艺的格林函数,从而很顺利地提取出了芯片中的二维和三维互连线的频变电容和电导.第六章首先是对芯片内的各类传输线进行了建模,然后通过实验的方法进行了验证,实验过程中采用了片上的SLOT进行完全二端口校正,最后在矢量网络分析仪上测出S参数,通过一系列的转换得到频变的RLGC分布参数.