[发明专利]硅通孔阵列结构的射频模型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路的模型方法，特别是涉及一种硅通孔阵列结构的射频模型方法。

背景技术

硅通孔（Through Si via，TSV）工艺是一种新兴的集成电路制作工艺，如图1所示，是现有硅通孔的结构照片；将制作在硅片101上表面的电路通过硅通孔102中填充的金属连接至硅片101背面并和形成于硅片101背面金属层103连接，从而将硅片101上表面的电路从硅片101的背面引出。硅通孔工艺结合三维封装工艺，使得IC布局从传统二维并排排列发展到更先进三维堆叠，这样元件封装更为紧凑，通过缩短芯片引线距离，可以极大的提高电路的频率特性和功率特性。硅通孔工艺应用广泛，适合用作多方面器件性能提升。如将其用于无线局域网与手机中功率放大器，将极大的提高电路的频率特性和功率特性。

硅通孔的引入会产生寄生电感和寄生电阻，如图2所示，是现有硅通孔的射频模型方法的射频模型，该射频模型一般只适用于块状结构的硅通孔，块状结构的硅通孔为一个个的孤立的结构，各硅通孔之间距离远，没有互相影响，射频模型包括：

硅通孔的寄生电阻R和一寄生电感L，寄生电阻R和寄生电感L串联在硅通孔的上端口和下端口之间。

在上端口位置处硅通孔和衬底之间的寄生电容C和寄生电感G、在下端口位置处硅通孔和衬底之间的寄生电容C和寄生电感G。上下端口处的寄生电容C和寄生电感G分别并联在上下端口和地之间。

如图3A所示，是采用如图2所示的射频模型得到的电感和频率的关系曲线；如图3B所示，是采用如图2所示的射频模型得到的电阻和频率的关系曲线。图3A和图3B的曲线能和块状结构的硅通孔的电感和电阻的频率特征符合的很好。

但是硅通孔实际应用中，并仅仅局限于块状结构，还包括在俯视面上，硅通孔成条形结构，且多个条形硅通孔组合成阵列结构的情形。对于硅通孔阵列结构，由于各邻近的条形硅通孔之间会产生相互影响，采用图2中的射频模型是无法模拟硅通孔阵列结构的高频特性的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硅通孔阵列结构的射频模型方法，能很好的表征硅通孔阵列结构的高频特征，模拟出准确的硅通孔阵列结构的寄生电感、寄生电容与频率的关系。

为解决上述技术问题，本发明提供的硅通孔阵列结构的射频模型方法用于建立硅通孔阵列结构的射频模型，所述硅通孔阵列结构由形成于硅衬底中的多个条形硅通孔组成，所述条形硅通孔为条形硅通孔一，各所述条形硅通孔一等间距的平行排列，各所述条形硅通孔一的长度相等、宽度相等，各所述条形硅通孔一都互相对齐；或者，所述硅通孔阵列结构由形成于硅衬底中的多个条形硅通孔组成，所述条形硅通孔包括多个条形硅通孔一、两个条形硅通孔二和两个条形硅通孔三，各所述条形硅通孔一等间距的平行排列，各所述条形硅通孔一的长度相等、宽度相等，各所述条形硅通孔一都互相对齐，所述条形硅通孔二和所述条形硅通孔三环绕于由所述条形硅通孔一组成的平行排列结构的外侧，且所述条形硅通孔二和所述条形硅通孔一平行、且所述条形硅通孔二的长度大于所述条形硅通孔一的长度，所述条形硅通孔三和所述条形硅通孔一垂直、且所述条形硅通孔三的长度大于由所述条形硅通孔一组成的平行排列结构的长度，所述条形硅通孔二和所述条形硅通孔三的宽度和所述条形硅通孔一的宽度相同。所述射频模型包括：

两个端口，端口一表示各所述条形硅通孔的上端、端口二表示各所述条形硅通孔的下端；所有所述条形硅通孔的上端都连接在一起、所有所述条形硅通孔的下端都连接在一起。

第一电感元件和第二电感元件，用于表征所述硅通孔阵列结构的所形成的两个寄生电感；所述第一电感元件和所述第二电感元件之间存在互感，互感系数为K。

第一耦合电容元件和第二耦合电容元件，所述第一耦合电容元件用于表征所述硅通孔阵列结构的靠近所述端口一的位置处的耦合电容，所述第二耦合电容元件用于表征所述硅通孔阵列结构的靠近所述端口二的位置处的耦合电容。

两个阶梯电阻与电感网络，用于表征所述硅通孔阵列结构的的条形硅通孔的寄生电阻和趋肤效应；第一阶梯电阻与电感网络是由N级子电路并联而成、每一级子电路由一个子电阻和子电感串联而成，第二阶梯电阻与电感网络是由N级子电路并联而成、每一级子电路由一个子电阻和子电感串联而成，N大于等于2。