三维量子芯片硅通孔热应力对阻止区的影响

基于材料的温度相关特性,研究了0.02~300 K极限温度范围内三维超导量子芯片中热导硅通孔(TTSV)热应力对有源层阻止区(KOZ)的影响。利用有限元模拟方法,基于单个TTSV的KOZ特性,发现阵列TTSV间的相对角度(θ_(R))和间距(L)的变化会改变热应力相互作用的方式和程度。增大θ_(R)可减小Si衬底的电子迁移率变化以及KOZ的连通度和面积。θ_(R)为0°时,TTSV排布整齐,MOSFET易于布置,增大L可减小电子迁移率变化以及KOZ的连通度和面积;θ_(R)为45°时,可用于布置MOSFET的区域较零散,但减小L可减小电子迁移率变化和KOZ面积,且L对特征点处电子迁移率和KOZ连通度影响很小。研究结果可为三维超导量子芯片中TTSV和读出/控制电路的优化布置提供指导。

三维集成电路中TTSV热仿真分析

为更好地研究三维集成电路中的热问题,以两层芯片为例,建立了一维热阻分析模型,在MATLAB软件进行建模与数值计算,分析不含热硅通孔、含热硅通孔两种情况下芯片的热特性,并将数据与COMSOL Multiphysics平台的仿真结果作对比。实验结果表明,两者数据的相对误差小于1%,说明建立的热分析模型有效且可靠,加入热硅通孔后各层芯片温度下降,更有利于三维集成电路的热传导。