[發明專利]一種基于碳納米管的三位TSV及其參數提取方法

在審

• 申請號: 202011490765.X
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112652574A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 呂紅亮;關文博;嚴思璐;趙冉冉;張玉明
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/538;G06F30/398;G06F30/367;G06F111/14
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

1.一種基于碳納米管的三位TSV，其特征在于，包括設置在襯底中的TSV結構以及設置在所述TSV結構頂部的三個信號墊，其中，

所述TSV結構包括開設在所述襯底中的通孔以及均勻填充在所述通孔內部的多束碳納米管；

所述三個信號墊以相互間隔的方式鋪設在所述TSV結構頂部的不同位置處，且分別與其下方的多壁碳納米管連通，以在一個TSV結構上形成三個信號傳輸通道。

2.根據權利要求1所述的基于碳納米管的三位TSV，其特征在于，所述碳納米管為多壁碳納米管，所述三個信號墊均為多層石墨烯材料。

3.根據權利要求1所述的基于碳納米管的三位TSV，其特征在于，所述三個信號墊為直徑相同的扇形結構，所述扇形結構的扇形角度均為120°。

4.一種基于碳納米管的三位TSV的參數提取方法，其特征在于，用于提取權利要求1至3中任一項所述的基于碳納米管的三位TSV的寄生參數，所述方法包括：

S1：利用仿真軟件搭建基于碳納米管的三位TSV的物理模型；

S2：利用所述三位TSV中信號傳輸時的電子有效平均自由程提取所述三位TSV的阻抗參數；

S3：提取所述三位TSV的等效復電導率；

S4：提取所述三位TSV的電容參數；

S5：建立該三位TSV的等效電路模型并對所述三維TSV的物理模型和等效電路進行S參數仿真。

5.根據權利要求4所述的基于碳納米管的三位TSV的參數提取方法，其特征在于，所述S2包括：

S21：獲取TSV結構內填充的多壁碳納米管的壁數及每層壁的直徑；

S22：獲取所述多壁碳納米管的第i層壁的導電溝道數：

其中，D_i表示第i層壁的直徑，T表示環境溫度，D_T為常數，D_T＝1300nm·K，K表示開爾文溫度單位；

S23：獲取所述多壁碳納米管中信號傳輸時的電子有效平均自由程；

S24：利用所述電子有效平均自由程獲得所述多壁碳納米管中單層壁的自阻抗；

S25：利用所述多壁碳納米管中單層壁的自阻抗獲得三位TSV的阻抗。

6.根據權利要求5所述的基于碳納米管的三位TSV的參數提取方法，其特征在于，所述S23包括：

S231：獲取電子因聲子散射產生的平均自由程：

其中，D_out為多壁碳納米管的最外層壁的直徑，T表示環境溫度；

S232：獲取聲子吸收的平均自由程：

其中，λ_op表示電子發射聲子的平均長度，f_op遵循玻色-愛因斯坦分布，f_op(300)表示當溫度取300K時的玻色-愛因斯坦分布函數值；

S233：獲取電場引起聲子發射的平均自由程：

其中，表示聲子能量，q表示電子的電荷量，V表示電場電壓，H表示所述TSV結構的高度；

S234：獲取吸收光學聲子而引起聲子發射的平均自由程：

S235：獲取所述多壁碳納米管中信號傳輸時的電子有效平均自由程：

7.根據權利要求6所述的基于碳納米管的三位TSV的參數提取方法，其特征在于，所述多壁碳納米管中單層壁的自阻抗為：

其中，R_mc、R_Q、R_S、和L_K分別表示單個多壁碳納米管的不完全接觸電阻、量子接觸電阻、散射電阻和動力學電感，h表示普朗克常數，v_F表示費米速度，j表示復數的虛部，ω表示三維TSV內傳播信號的角頻率。

8.根據權利要求7所述的基于碳納米管的三位TSV的參數提取方法，其特征在于，所述三位TSV的阻抗為：

其中，N_shell表示所述多壁碳納米管的壁數。