[发明专利]基于正交试验的硅通孔TSV阵列温度优化方法

说明书

本发明公开了一种基于正交试验的硅通孔TSV阵列温度优化方法，主要克服了现有三维集成电路温度优化技术效率及精度低的不足，其实现步骤是：设定影响硅通孔阵列温度的因素；选取至少三个作为关键因素；为各个关键因素选取参数；依据选取的因素及参数生成正交试验表；利用有限元仿真软件建立硅通孔几何模型，并按照正交试验表安排试验，将结果添加至正交试验表中；确定各因素影响温度的主次顺序，设计降低硅通孔阵列温度的最优方案。本发明基于正交试验和有限元仿真，能在有限的试验次数内获得比遍历试验精度更高的试验结果，大量节省计算时间并避免了大规模数据处理，提高了硅通孔TSV阵列温度优化效率及精确度,可用于三维集成电路的设计。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种硅通孔TSV阵列温度优化方法，可用于三维集成电路的设计。

背景技术

随着器件的特征尺寸逐渐逼近物理极限，增加芯片的集成度变的越来越困难。基于硅通孔的三维集成电路由于可提供芯片之间的垂直互连，使全局互连长度大大降低，突破了二维集成电路互连延时、功耗的发展瓶颈，成为实现系统高密度集成的关键技术之一。尽管三维集成技术有诸多优势，但由于其器件集成度高及功耗密度大而导致的芯片升温，会使元器件失效率极大的提升。因此，对三维集成电路中硅通孔TSV阵列进行热研究，有利于合理选择芯片中硅通孔TSV阵列的结构参数，降低温度，提高三维集成电路可靠性。

现有三维集成电路温度优化方法有基于等效热导率的理论计算方法以及插入热通孔的物理手段。其中，基于等效热导率计算的方法，其普遍适用性差，对于不同的实际电路结构需要重新进行公式的推导，工作量大导致其效率低；插入热通孔的手段，其获得最优的尺寸结构需要进行参数组合的遍历才能得到，效率低下，且其易受到随机误差的影响，精确度低。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于正交试验的硅通孔TSV阵列温度优化方法，以提高三维集成电路温度优化时的效率及精确度。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)设定影响硅通孔TSV阵列温度的因素，其包括孔的类别、半径、间距、填充材料、排布方式、绝缘层厚度和绝缘层材料；

(2)从影响硅通孔TSV阵列温度的因素中选取至少三个因素作为关键因素；

(3)为各个关键因素选取参数，且每个因素所选取的参数个数是一致的；

(4)依据选取的因素及其参数生成正交试验表；

(5)使用有限元多物理场仿真软件，建立硅通孔TSV阵列的几何模型，并依照正交试验表修改几何模型的结构参数进行仿真，将仿真结果添加至正交试验表中；

(6)根据正交试验结果确定各因素影响温度的主次顺序，设计降低硅通孔TSV阵列温度的最优方案：

6.1)计算各因素的极差值，极差值表示该因素在不同参数下的波动情况，极差值越大的因素为影响硅通孔TSV阵列温度的主要因素，极差值越小的因素为次要因素；

6.2)依据极差值大小确定各因素影响阵列温度的主次顺序；

6.3)对于主要因素，选取其平均温度值最小的参数为最优参数；对于次要因素，随机选取参数作为最优参数；

6.4)按照最优参数设计阵列，即为降低硅通孔TSV阵列温度的最优方案。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明通过使用正交试验和有限元仿真的手段，避免了全面试验以及随机误差，能够在大量减少实验次数的情况下得到降低硅通孔TSV阵列温度的最优方案，极大的减小了方案所需时间，提高了硅通孔TSV阵列温度优化的效率和精确度。

附图说明

图1是本发明的实现流程图；