[發明專利]針對屏蔽差分硅通孔的RL無源均衡器結構及其設計方法

有效

• 申請號: 201810575644.1
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108988815B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 趙文生;傅楷;徐魁文;董林璽;王高峰
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H03H7/06
• 分類號: H03H7/06;G06F30/367;G06F30/373;H01L23/48
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.針對屏蔽差分硅通孔的RL無源均衡器結構的器件參數設計方法，其中所述針對屏蔽差分硅通孔的RL無源均衡器結構，由多個單元構成，所述單元由硅襯底到金屬層方向依次包括位于硅襯底中的屏蔽差分硅通孔，位于最底層屏蔽差分硅通孔內部的輸入端口，位于最底部金屬層的輸出端口，連接均衡器的片上過孔和位于最外層金屬層的螺旋電感；

所述屏蔽差分硅通孔由內向外依次包括內部差分硅通孔對和屏蔽外殼；所述內部差分硅通孔對由兩個結構相同的柱狀硅通孔組成，用于三維集成電路中層間差分信號的傳輸，其中柱狀硅通孔由金屬內芯和外圈氧化層組成，金屬內芯用于傳輸電流，外圈氧化層用于隔絕直流泄漏；所述屏蔽外殼由環形金屬內芯和內外兩層氧化層組成，用于充當電流返回路徑的同時隔絕外界干擾，其中環形金屬內芯接地用于充當電流返回路徑，內外圈氧化層用于隔絕直流泄漏；

所述輸入端口位于最底層屏蔽差分硅通孔的內部差分硅通孔；

所述輸出端口與屏蔽差分硅通孔的內部差分硅通孔相連；

差分信號由最底層屏蔽差分硅通孔的內部差分硅通孔流入，經片上過孔和螺旋電感外側端口流入螺旋電感，實現均衡作用后，再由螺旋電感內側端口流入屏蔽差分硅通孔的屏蔽外殼中 ；同時，差分信號經片上過孔由輸出端口輸出；

其特征在于包括以下步驟：

步驟一，輸入屏蔽差分硅通孔的制造工藝信息：

所述屏蔽差分硅通孔的制造工藝信息包括第一氧化層厚度，第二氧化層厚度，硅通孔高度，金屬內芯、環形金屬內芯的半徑以及氧化層、金屬內芯、環形金屬內芯、硅襯底的電學參數；

步驟二，利用步驟（1）的制造工藝信息計算差分屏蔽硅通孔的電學參數

所述的差分屏蔽硅通孔電學參數包括電阻R、電感L、互感L_m、氧化層電容C_ox、襯底電容C_si、襯底電導G_si；

步驟三，利用步驟（2）獲得的差分屏蔽硅通孔的電學參數推導等效電路圖，由于差分屏蔽硅通孔被用于傳輸差分信號，遂由初始等效電路圖再次推導差分信號傳輸時的奇模等效電路；

步驟四，保證屏蔽差分硅通孔傳輸損耗在可接受誤差的條件下，將步驟（3）得出的奇模等效電路化簡，以方便后續推導；

步驟五，在步驟（4）的最簡化奇模等效電路中，求得差分傳輸系統的頻率響應，并計算均衡器參數；

由于常規系統頻率響應均為復頻率的函數，但是為達到均衡目的，需要設計合適均衡器電阻R_eq和電容C_eq，使得系統頻率響應與復頻率無關，此時均衡器工作在最優狀態；故而將系統頻率響應計算公式中包含復頻率的項消去，即可求得電阻R_eq和電容C_eq。