發(fā)布時(shí)間：2021-04-29 13:54

　　隨著晶體管特征尺寸的不斷縮小,集成電路開始出現(xiàn)發(fā)展上的瓶頸。面對集成電路在發(fā)展與創(chuàng)新上的需求,基于穿透硅通孔（Through-Silicon Via,TSV）的三維集成電路（Three-dimensional Integrated Circuit,3D IC）通過TSV結(jié)構(gòu)將多層晶片進(jìn)行垂直互連,以更高的集成度、更小的體積、更低的延遲與功耗成為下一代集成電路的發(fā)展趨勢。在3D IC中,TSV作為一種新型的互連結(jié)構(gòu),其工藝尚不成熟,容易在生產(chǎn)和晶片綁定過程中產(chǎn)生多種故障。在晶圓測試（Wafer Probe）階段,對TSV進(jìn)行測試與故障診斷,即可保證TSV的有效性與可靠性,又可提高3D IC的良產(chǎn)率,降低制造成本。因此,針對TSV測試與故障診斷問題進(jìn)行研究,具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值和重要的實(shí)際意義。本文針對3D數(shù)字IC中的TSV測試與故障診斷問題展開研究,主要創(chuàng)新性工作包括:（1）為了解決TSV缺陷建模缺少參數(shù)化模型的問題,提出了基于有限元分析的TSV缺陷建模方法。利用工業(yè)級有限元分析工具Q3D和HFSS對空洞、開路、漏電、微襯墊未對齊等常見TSV缺陷進(jìn)行建模與分析,得到了各缺陷的電阻電感電導(dǎo)電... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：151 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的及意義
    1.3 研究現(xiàn)狀
        1.3.1 TSV缺陷建模
        1.3.2 綁定前TSV測試
        1.3.3 綁定后TSV測試與故障診斷
    1.4 存在的問題及分析
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
    1.6 本章小結(jié)
第2章 TSV缺陷建模方法研究
    2.1 引言
    2.2 基于有限元分析的TSV參數(shù)提取
        2.2.1 TSV電參數(shù)解析公式
        2.2.2 TSV電參數(shù)仿真提取
        2.2.3 TSV電參數(shù)比對驗(yàn)證
    2.3 TSV缺陷建模與分析
        2.3.1 空洞缺陷建模與分析
        2.3.2 開路缺陷建模與分析
        2.3.3 漏電缺陷建模與分析
        2.3.4 微襯墊未對齊及微襯墊缺失缺陷建模與分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 綁定前TSV測試方法研究
    3.1 引言
    3.2 基于IEEE1149.1的綁定前TSV探針測試方法
        3.2.1 測試機(jī)理
        3.2.2 可測性設(shè)計(jì)
        3.2.3 仿真結(jié)果與分析
        3.2.4 半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)
    3.3 基于開關(guān)電容的綁定前TSV片上測試方法
        3.3.1 測試機(jī)理
        3.3.2 可測性設(shè)計(jì)
        3.3.3 仿真結(jié)果與分析
        3.3.4 半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)
        3.3.5 實(shí)測實(shí)驗(yàn)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 綁定后TSV測試與故障診斷方法研究
    4.1 引言
    4.2 測試機(jī)理
        4.2.1 基于開關(guān)電容原理的TSV電容測量
        4.2.2 基于RC放電原理的TSV電阻/電導(dǎo)測量
    4.3 基于RGC參量的故障診斷方法
    4.4 可測性設(shè)計(jì)
    4.5 仿真結(jié)果與分析
        4.5.1 TSV電容測量仿真
        4.5.2 TSV導(dǎo)通電阻測量仿真
        4.5.3 TSV漏電電導(dǎo)測量仿真
        4.5.4 TSV故障診斷分析
        4.5.5 與現(xiàn)有方法的對比分析
    4.6 半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)
        4.6.1 TSV電容測量
        4.6.2 TSV導(dǎo)通電阻測量
        4.6.3 TSV漏電電導(dǎo)測量
    4.7 TSV故障檢測實(shí)驗(yàn)
        4.7.1 TSV開路缺陷檢測
        4.7.2 TSV漏電缺陷檢測
    4.8 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝
個(gè)人簡歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于環(huán)形振蕩器的TSV故障非接觸測試方法[J]. 尚玉玲,于浩,李春泉,談敏.  半導(dǎo)體技術(shù). 2017(11)
[2]基于環(huán)形振蕩器的綁定前硅通孔測試[J]. 張鷹,梁華國,常郝,劉永,李黃褀.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2015(11)
[3]“存儲+邏輯”3D集成電路的硅通孔可測試性設(shè)計(jì)[J]. 葉靖,郭瑞峰,胡瑜,鄭武東,黃宇,賴?yán)钛?李曉維.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2014(01)
[4]TSV絕緣層完整性在線測試方法研究[J]. 繆旻,許一超,王貫江,孫新,方孺牛,金玉豐.  測試技術(shù)學(xué)報(bào). 2012(06)
[5]計(jì)算絕緣電阻的幾種方法[J]. 蘇景順.  河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào). 2012(03)
[6]功耗約束下的3D多核芯片芯核級測試調(diào)度算法[J]. 王偉,林卓偉,陳田,劉軍,方芳,吳璽.  電子測量與儀器學(xué)報(bào). 2012(07)
[7]一種三維SoCs綁定前的測試時(shí)間優(yōu)化方法[J]. 歐陽一鳴,劉蓓,梁華國.  電子測量與儀器學(xué)報(bào). 2011(02)

博士論文
[1]基于硅通孔（TSV）的三維集成電路（3D IC）關(guān)鍵特性分析[D]. 王鳳娟.西安電子科技大學(xué) 2014
[2]三維集成電路中新型互連結(jié)構(gòu)的建模方法與特性研究[D]. 趙文生.浙江大學(xué) 2013
[3]基于硅通孔技術(shù)的三維集成電路設(shè)計(jì)與分析[D]. 錢利波.西安電子科技大學(xué) 2013

碩士論文
[1]基于三維結(jié)構(gòu)的SoC低功耗測試技術(shù)研究[D]. 楊年宏.合肥工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號：3167650