基于多音抖动的TSV故障测试方法研究

摘要

为了解决传统二维集成电路在集成规模、速度和功耗方面遇到的瓶颈，三维集成方案应运而生，其中硅通孔（Through Silicon Via，TSV）技术是三维集成电路中的关键技术，因此得到业内越来越多的关注和研究。它为芯片互连提供最短的互连距离以及最小的焊盘尺寸和中心距。在三维集成电路中因 TSV互连线密度大以及制作过程复杂，TSV不可避免地出现与过程相关的缺陷，从而影响三维芯片间的信号传输性能以及长期的可靠性。因此对硅通孔进行信号完整性分析和缺陷故障测试是十分有必要的。本文针对TSV互连结构所做的研究工作概括如下：
　　1.在学习TSV集成和工艺技术的基础上，建立单个TSV结构的三维全波仿真物理模型。深入理解信号完整性理论中的反射理论与S参数理论，对TSV结构参数进行S参数仿真分析，得到各项结构参数变化对TSV传输性能的影响，为TSV结构参数选取提供参考。
　　2.依据高速电路理论以及参数提取方法，并考虑高频情况下的寄生效应对 TSV的影响，建立基于硅基板的TSV等效电路模型。根据当前 TSV制备工艺分析 TSV缺陷产生机理，建立相应的缺陷故障模型，将故障模型与TSV等效电路模型相结合，得到TSV缺陷故障等效电路模型。
　　3.提出多音抖动测试方法，针对TSV空洞和针孔缺陷故障，应用多音抖动测试方法进行故障测试。即利用添加了高斯白噪声的多音信号调制射频载波信号合成测试信号，激励TSV缺陷故障等效电路，将测试电路输出端的峰均电压比作为测试结果，进行故障诊断，得到故障信息。

目录

声明

第一章 绪论

§1.1 论文研究背景和意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3 研究内容和结构安排

第二章 TSV信号完整性分析

§2.1 信号完整性基本概念

§2.2 信号完整性基本理论

§2.3 TSV传输性能分析

§2.4 本章小结

第三章 TSV互连结构缺陷分析及建模

§3.1 硅通孔制作工艺

§3.2 TSV与制作过程相关的缺陷机理

§3.3 TSV电学建模

§3.4 缺陷建模

§3.5 本章小结

第四章 多音抖动测试TSV缺陷故障的方法研究

§4.1 三维集成电路测试

§4.2 TSV故障测试方法

§4.3 多音抖动测试方法的提出

§4.4 多音信号基本理论

§4.5 多音抖动测试方法论述

§4.6 基于多音抖动测试的TSV故障测试流程

§4.7 TSV缺陷故障多音抖动测试仿真

§4.8 本章小结

第五章 总结与展望

§5.1 总结

§5.2 展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果