三維集成電路中新型互連結構的建模方法與特性研究.pdf

1、過去二十年來，集成電路的發(fā)展一直遵循著摩爾定律，器件尺寸不斷地縮小，且未來若干年內這種趨勢仍將持續(xù)下去。隨著器件特征尺寸的縮小，門延遲不斷減小，而互連線引起的時間延遲卻相應增加。在90 nm節(jié)點，互連線延遲已經超過了微處理器的門延遲，這表明集成電路已經從“晶體管時代”進入到“互連線時代”。因此，如何設計應用于下一代集成電路中的高性能互連線保證其優(yōu)秀性能和可靠性，是目前該領域中研究者關注的焦點。論文重點研究了碳納米和硅通孔互連線，主要研究

2、工作和創(chuàng)新點可歸納為:
　　 1)從石墨烯結構出發(fā)，對單層石墨烯納米帶的能帶結構進行分析，提取了有效溝道數和平均自由程。進一步地，給出了不同類型石墨烯納米帶有效溝道數的等效公式，從而得到了量子接觸電阻和散射電阻值的解析表達式。
　　 2)對多層石墨烯納米帶建立了等效單導體模型，給出了量子電容和動電感的解析公式，并與多壁碳納米管進行了比較和分析。基于其等效單導體模型，對多層石墨烯納米帶的等效電阻率、時延特性及串擾特性進行系

3、統分析。
　　 3)針對硅通孔的物理結構，建立其等效電路模型，并考慮了MOS效應、頻率、溫度以及物理和幾何參數的變化對其傳輸性能的影響。
　　 4)針對高密度硅通孔陣列中的電磁耦合問題，以典型的三根硅通孔單元為例，考慮彼此間的感性耦合、容性耦合以及屏蔽效應，利用解析方法得到有效電導和電容。進一步地，利用多物理場數值方法研究了高密度硅通孔陣列的熱串擾問題。
　　 5)為解決硅通孔陣列中的電磁干擾問題，研究了具有自屏

4、蔽功能的同軸硅通孔結構。考慮到其內部對應MOS電容的影響，建立了相應的等效電路模型。同時，研究了不同介質填充時的傳輸特性，結果表明用BCB材料填充時其傳輸性能可以得到較大提升，但其功率容量會受到很大影響。
　　 6)利用碳納米管束填充硅通孔，可以發(fā)現其傳輸性能及熱性能均得到較大提升。繼而利用傳輸線方法對其進行數值分析，并對其進行電路建模，從而得到了時域的噪聲電壓響應。
　　 此外，論文研究了多壁碳納米管構造的片上電容模型