[發(fā)明專利]一種基于硅直通孔的三維集成系統(tǒng)熱解析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910815400.0
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110516382B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬奎;楊發(fā)順;王勇勇;林潔馨;傅興華
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州大學(xué)
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F30/30
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 商小川

1.一種基于硅直通孔的三維集成系統(tǒng)熱解析方法，它包括：

步驟1、將三維集成系統(tǒng)分解成單個功率元胞，在該功率元胞中，考慮硅通孔橫向熱阻和縱向熱阻的影響，建立分段熱阻模型；

步驟2、以R1和R3表示堆疊系統(tǒng)中頂層芯片和底層芯片硅襯底的熱阻，R2和R4表示堆疊系統(tǒng)中頂層鍵合層和底層鍵合層的熱阻，R5和R6表示散熱硅通孔的橫向熱阻，R7和R8表示散熱硅通孔的縱向熱阻，根據(jù)基爾霍夫定律得出包含上下層芯片溫度的矩陣方程；

所述矩陣方程的表達(dá)式為

步驟3、根據(jù)傳熱學(xué)中熱阻表達(dá)方式，建立熱阻R₁～R₈的表達(dá)式；

步驟4、將熱阻R₁～R₈的表達(dá)式代入包含上下層芯片溫度的矩陣方程中求解關(guān)于溫度T的方程組，從而得到三維集成系統(tǒng)中各層芯片的溫升情況；熱阻R₁～R₈的表達(dá)式分別為：

式中：q1是堆疊系統(tǒng)中底層芯片功率元胞產(chǎn)生的熱源；q2是堆疊系統(tǒng)中頂層芯片功率元胞產(chǎn)生的熱源；T1～T4是四個監(jiān)測點(diǎn)的溫度；b是包含TSV的方形單元的邊長；d是TSV側(cè)壁氧化層的厚度；a是方形功率元胞的邊長；H1和H2分別為兩層芯片的厚度；r是TSV的半徑；l是傳熱路徑的長度；tb1是兩層芯片之間二氧化硅層的厚度；tb2是底層芯片與熱沉之間二氧化硅層的厚度；α是熱流的傳輸方向與TSV內(nèi)的二氧化硅絕緣層表面之間的夾角；k_si、k_SiO2、k_Cu分別是硅、二氧化硅和銅的熱導(dǎo)率。