TSV三维集成理论、技术与应用

　　后摩尔时代将硅通孔（through silicon via，TSV）技术等先进集成封装技术作为重要发展方向。《TSV三维集成理论、技术与应用》系统介绍作者团队在TSV三维集成方面的研究工作，包括绪论、TSV工艺仿真、TSV工艺、TSV三维互连电学设计、三维集成微系统的热管理方法、三维集成电学测试技术、TSV转接板技术、TSV三维集成应用、发展趋势。为了兼顾全面性、系统性，《TSV三维集成理论、技术与应用》综述国内外相关技术进展。

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目录
前言
第1章　绪论　1
1.1　发展机遇　1
1.2　TSV集成技术发展历史　3
1.3　TSV三维集成的挑战　14
参考文献　16
第2章　TSV工艺仿真　18
2.1　概述　18
2.2　TSV深孔刻蚀工艺模拟仿真　18
2.2.1　等离子刻蚀的物理模型　18
2.2.2　刻蚀工艺模拟的算法　23
2.2.3　刻蚀模拟软件　25
2.3　TSV深孔氧化硅介质层淀积工艺模拟仿真　27
2.3.1　淀积的物理模型　27
2.3.2　淀积过程的模拟仿真　30
2.4　TSV深孔电镀工艺模拟仿真　31
2.4.1　TSV深孔电镀工艺原理和模型　31
2.4.2　Tafel曲线作为阴极边界条件的实验模型　35
参考文献　38
第3章　TSV工艺　40
3.1　概述　40
3.2　TSV刻孔　40
3.2.1　引言　40
3.2.2　Bosch工艺　41
3.2.3　其他刻孔技术　53
3.2.4　小结　56
3.3　TSV孔绝缘工艺　57
3.3.1　引言　57
3.3.2　PECVD沉积SiOx实现TSV孔绝缘　57
3.3.3　小结　61
3.4　TSV孔金属化　62
3.4.1　电镀铜工艺简介　62
3.4.2　溅射工艺制作TSV孔电镀种子层　66
3.4.3　电镀铜填充TSV孔　68
3.4.4　电镀铜填充TSV孔工艺测试评估方法　72
3.4.5　电镀铜填充TSV孔工艺失效模式　82
3.4.6　小结　83
3.5　硅晶圆减薄与铜平坦化　84
3.5.1　引言　84
3.5.2　TSV三维集成应用中的硅片减薄与铜平坦化　84
3.5.3　硅晶圆减薄　86
3.5.4　减薄硅晶圆的固定与去除　90
3.5.5　铜平坦化　92
3.5.6　小结　96
3.6　微凸点与键合工艺　97
3.6.1　引言　97
3.6.2　微凸点键合工艺原理　97
3.6.3　小结　103
参考文献　103
第4章　TSV三维互连电学设计　108
4.1　概述　108
4.1.1　三维集成给互连技术带来的机遇　108
4.1.2　三维集成电互连设计面临的挑战　110
4.1.3　三维集成典型互连结构　112
4.2　三维互连的电学建模　114
4.2.1　TSV的等效电路参数计算　114
4.2.2　不同频率下的TSV等效电路模型　118
4.2.3　TSV MOS耦合电容效应　121
4.2.4　MOS电容参数扫描分析　129
4.2.5　MOS电容测试验证　133
4.3　三维互连的电学仿真　138
4.3.1　TSV的三维电磁场仿真　138
4.3.2　GSG-TSV仿真分析　139
4.3.3　GS-TSV仿真分析　142
4.4　电源完整性　147
4.4.1　基本原理与分析方法　147
4.4.2　三维集成系统中电源分配网络的基本组成与分析　151
参考文献　156
第5章　三维集成微系统的热管理方法　158
5.1　三维集成微系统中的传热学　158
5.1.1　传热学的基本概念　158
5.1.2　三维集成微系统热管理的发展趋势　161
5.2　被动式热管理方法　162
5.2.1　被动式热管理方法概况　163
5.2.2　扩散热阻　164
5.2.3　热TSV与热线　166
5.2.4　基于等效导热系数的系统级有限元仿真方法　170
5.3　主动式热管理方法　172
5.3.1　集成微系统的主动式热管理技术进展　172
5.3.2　带扰流柱的微流体冷却方法　177
参考文献　194
第6章　三维集成电学测试技术　196
6.1　三维集成电路测试概述　196
6.2　TSV测试　198
6.2.1　TSV电学测量　198
6.2.2　TSV物理缺陷测试　202
6.3　测试访问架构设计与测试调度　216
6.3.1　IEEE P1838标准　216
6.3.2　IEEE P1838标准测试访问架构的扩展设计　222
6.3.3　三维集成电路的测试调度问题：单塔情形　227
6.3.4　三维集成电路的测试调度问题：多塔情形　230
参考文献　240
第7章　TSV转接板技术　243
7.1　引言　243
7.2　面向数字IC三维集成的TSV转接板工艺设计　244
7.3　TSV转接板工艺研究　246
7.4　TSV转接板失效分析　265
7.5　结束语　269
参考文献　269
第8章　TSV三维集成应用　273
8.1　引言　273
8.2　TSV三维立体集成SRAM存储器　274
8.2.1　TSV三维集成SRAM存储器架构设计　274
8.2.2　三维互连电设计分析　277
8.2.3　8MB三维立体SRAM存储器集成工艺与封装方法　282
8.2.4　TSV三维集成SRAM存储器测试分析　289
8.3　基于高阻硅TSV转接板准三维集成四通道接收组件　290
8.3.1　集成架构与电学设计　291
8.3.2　基于高阻硅TSV转接板准三维集成工艺　295
8.3.3　测试分析　297
8.4　结束语　298
参考文献　299
第9章　发展趋势　300
9.1　小尺寸TSV三维集成　300
9.2　异质三维混合信号集成　304
9.3　三维集成新技术　309
9.3.1　三维集成新材料　309
9.3.2　三维集成新工艺　310
9.3.3　三维集成新结构新工艺　312
9.4　三维集成新架构、新器件　312
参考文献　316
彩图