三维集成电路中TSV的热特性研究

摘要

基于Comsol Multiphysics平台,通过使用有限元仿真对三维集成电路的硅通孔(TSV)模型进行了热仿真分析。分别探究了TSV金属层填充材料及TSV的形状、结构、布局和插入密度对三维(3D)集成电路TSV热特性的影响。结果表明:TSV金属层填充材料的热导率越高,其热特性就越好,并且采用新型碳纳米材料进行填充比采用传统金属材料更能提高3D集成电路的热可靠性;矩形形状的TSV比传统圆形形状的TSV更有利于3D集成电路散热;矩形同轴以及矩形双环TSV相比其他结构TSV,更能提高TSV的热特性;TSV布局越均匀,其热特性越好;随着TSV插入密度的增加,其热特性越好,当插入密度达6%时,增加TSV的数目对TSV热特性的影响将大幅减小。