3次元LSI設計における局所応力及びCMOS回路特性の温度依存性評価

宮原 昭一  北田 秀樹  田代 浩子  土手 暁  作山 誠樹  

誌名
電子情報通信学会論文誌 C   Vol.J101-C   No.2   pp.74-82
公開日: 2018/01/15
Online ISSN: 1881-0217
DOI: 
論文種別: 特集論文 (次世代モビリティ機器を実現するヘテロインテグレーション技術論文特集)
専門分野: 
キーワード: 
3次元LSI,  CMOS特性,  TSV応力,  温度依存性,  

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あらまし: 
実使用温度やホットスポットなどの温度変動環境下における高密度3次元LSI実装の素子特性は,TSV (シリコン貫通ビア)近傍のような局所応力場で,より大きく変化する.したがって将来の3次元実装の実現には,応力-温度特性を含めた正確な回路設計が重要となる.これまでTSV応力解析とデバイス解析(TCAD),信号伝送回路解析(SPICE)を統合する解析手法を提案し,TSV応力がCMOS特性に与える影響を明らかにしてきた.本研究では,より実回路動作を正確に再現するTCAD-SPICE統合解析技術を達成するため,ROSC (リングオシレータ回路)を用いて遅延時間の実測相関の解析を行った.その結果,CMOS回路特性におけるTSVとパッケージの熱応力モデルが,回路の温度依存性に与える影響を設計条件とする回路設計が必要であることが明らかになった.本研究におけるTSV-パッケージの熱応力モデルのSPICE回路モデルへの展開は,次世代3次元実装技術の高精度なTCAD-SPICE統合解析回路設計の重要性を示している.