许多压力影响tsv

太多的压力在人类通常不是有益的,和3 d-ics也是一样在矽通过(tsv)。

压力影响这里来自这样一个事实:铜、tsv的导体的选择,和硅有不同的热膨胀系数。

“如果你可以想象,通过将蚀刻硅、铜沉积然后结构内部会进行各种热处理,”里克博尔赫斯所指出的,在Synopsys对此高级产品营销经理。“根据通过伪造时,可能会有一些额外的wafer-level处理其他设备,如需要更高的温度。但它也可能是包装过程本身的一部分。”

当结构暴露于温度的铜将扩大比硅以更高的速度,因此它将推出针对硅,也将推高顶孔的通过,他解释说。“有点不幸,因为还有许多其他原因铜是一个很好的材料,但大自然不是很好和热膨胀系数相当不同。身体会发生什么是铜正在推动对周围的硅将创建强调的硅。那么是硅暴露在这些应力场时,由于硅是一种压电材料,硅材料的任何部分压力,用于制造晶体管然后做的性能改变。这是没有不同,例如,人工程应变硅的方式,他们故意应力硅来提高性能。在这种情况下,压力是不受欢迎的,因为它将改变性能的方式不是目的。”

设备中使用的电流成正比的浓度运营商(电子或空穴)和流动性(迁移速度或定向迁移在电场的作用下)。这个流动应力影响。

第一次被引入以来,每个人现在使用工程应力增加运营商门地区的流动,使晶体管更快,解释Valeriy Sukharev,首席工程师导师图形。“故意应力产生的应变等工程来源接触蚀刻停止层(华欧国际),应力记忆技术(SMT)、epi-silicon-germanium嵌入源/漏区(Si1-xGex)等。从这个角度来看,压力是好事,但理想情况下我们想都以同样的方式提高了晶体管:你想介绍相同数量的压力到每个晶体管和这是一个挑战,因为压力是一个大规模的现象,局部源所产生的应变能传播长途,,第二,因为无意的芯片布局存在的压力来源,例如,浅槽隔离(STI),表现为各种各样的平面构型。如果我们有两个邻居晶体管和我们想介绍压力为一个nMOS但不是办公室的. .但是压力源工程nMOS会影响管理办公室。然而,一般来说到目前为止对二维应力影响结构一直是处理当前的方法和评估foundry-calibrated电路模拟器。”

因为每层3 d-ic有不同的热膨胀系数、弯曲和弯曲,除此之外,是一个问题。“所以立即考虑之前我们应该承认我们有翘曲。最近人试图引入一些新技术的叠加来减少翘曲。为什么?因为弯曲立即带来压力,也不是最坏的情况下,因为死的是一个大区域的压力几乎是统一的。但我们死后立即腐蚀,死角落交互的死边缘在另一个死,所有这些一起造成压力,”Sukharev继续说道。

遮挡区域
肿块在未充满添加挑战。“如果我们谈论的是纯三维架构,tsv容易处理,因为我们知道它是足够的tsv引入“遮挡”区,和tsv受到的影响将微乎其微。TSV数组时,除了遮挡区域,个人TSV压力的影响很小。如果我们有数万tsv,不是很小,但它仍然是没什么相比,疙瘩。”

在设计方面,努力解决这些问题主要解决tsv对设备性能的影响及其使用非常简单的近似。虽然不是绝对正确的,Sukharev说,如果校准是可用的,它工作得很好。与人有报纸推出更精确的方法来创建模型建模TSV诱导应力——得克萨斯大学奥斯汀分校是一所大学出版。

导师图形认为任何解决方案必须考虑所有已知的压力来源和研究建模技术,压力数据转换成压力对载流子迁移率的影响,因此,晶体管的电特性的变化。

从他的角度来看,博尔赫斯说,分析了影响以模拟方式产生的压力。“我们可以模拟应力场方向硅和会有一些优惠,因为硅晶体;会有一些方向压力表现特定的方式,而在其他方向,它将表现方式不同。然后,当有多个tsv在近距离相互作用,这些应力场也可以交流所以事情变得有点复杂。”

Synopsys对此”技术模拟所有这些,一旦压力模拟完成,他解释说,压力对晶体管性能的影响和驱动电流预测。“所有的物理挺有名的,和这些影响实验测量硅。人们所做的只是地方不同的晶体管阵列接近tsv为了看到他们的表现是如何变化的。当然会有一些测量误差,但足够通过测量设备可以统计提出了轮廓的性能变化,和那些已经很好地模拟相关。”

通过影响特征,通过这些模拟silicon-validated阵列,设计团队可以定义某些地区TSV周围他们不会把晶体管因为有太多的变化。

性能和可靠性风险
不理解的程度影响会导致性能下降。如果没有遮挡区域的特点,有可能将晶体管的太近,这将是容易变化的压力。电,设计最终将不同的东西的目的是什么。

可能影响可靠性。”可能是由于制造的压力水平会高到足以可以有机械故障的结构裂缝,这将是一个大问题的直接或堆栈的长期可靠性,”博格斯说。”也从可靠性的角度来看,重要的是要确保没有压力的热点地区,即。,压力水平都低于安全阈值。”

从晶圆加工的角度来看,重点是热诱导应力的现象在金属full-filled通过。因此,电动汽车集团一直看着大完全注满金属通过,根据Antun Peic,业务发展经理。

“我们观察到的一个问题是热诱导应力之间的高温金属填充和其扩张也冷却时收缩比周围的基质材料,可能是硅或玻璃,“Peic说。“一个特定的问题是诚信电触点或在极端的情况下,整个金属填充的向外通过。”

这可能破坏电触点以及通过上方的子结构。为了避免这种情况,EV组认为最好的方法是外套的通过聚合物衬垫填充金属接触之前,它介绍了基材之间的一个缓冲,洞中钻,金属填充,吸收压力由于热膨胀或收缩。

结论
随着行业技术节点旅行下来,Sukharev说新的因素变得越来越重要。“缩放和finFETs的引入,我们引入许多额外的热量生成,并在3 d-ic有问题如何消散热量的新热应力会产生因为现有压力来源不会消失。薄模具被使用,我们应该期待压力影响更明显。唯一的方法来管理这是认真对待他们。GDS之前我们需要在这些方面会影响最优的平面布置图,在每个额外的设计阶段分析应该重复和重复。这将有助于避免很多问题时,可以发现设计已经完成,无法改变。”