一种金丝互连结构的建模和参数提取方法

摘要

本发明公开了一种金丝互连结构的建模和参数提取方法，包括金丝模型、微带线缺口电路模型、左右两个短传输线模型，金丝模型上设置有金丝键合点，微带线缺口电路模型上设置有微带线缺口，短传输线模型作为金丝键合点和微带线缺口之间的传输线；左短传输线模型、微带线缺口电路模型和右短传输线模型顺序串联后，与金丝模型并联连接；短传输线模型的参数为金丝键合点到微带线缺口的距离c的函数。本发明提供的金丝互连结构的建模和参数提取方法，可以对金丝键合点的位置进行研究，定量分析工艺误差对金丝互连特性的影响，便于分析工艺容差；还可以对金丝键合点的位置进行统计规律演绎，对工艺控制给出指导。

主权项

一种金丝互连结构的建模和参数提取方法，其特征在于：包括金丝模型、微带线缺口电路模型、两个短传输线模型，所述金丝模型上设置有金丝键合点，所述微带线缺口电路模型上设置有微带线缺口，所述短传输线模型作为金丝键合点和微带线缺口之间的传输线；所述两个短传输线模型分别记为左短传输线模型和右短传输线模型，左短传输线模型、微带线缺口电路模型和右短传输线模型顺序串联后，与金丝模型并联连接；所述短传输线模型的参数为金丝键合点到微带线缺口的距离c的函数；所述金丝模型中金丝的数量为单根、两根或三根以上，所述金丝的等效电路为相串联的电阻R和电感L结构；若金丝模型中包括两根或三根以上金丝，则所有金丝并联且每任意两根金丝之间存在互感M；所述电阻R和电感L根据金丝的阻抗和自感的物理性质提取参数，具体为金丝材料的电阻率ρ、金丝的趋肤深度δ、金丝的直径d以及金丝的长度l的函数：$R=\left\{\begin{array}{cc}\frac{4\rho l}{{\mathrm{\pi d}}^2}\cosh \left[0.04l{\left(\frac{d}{\delta }\right)}^2\right]& d/\delta \le 3.394\\ \frac{4\rho l}{{\mathrm{\pi d}}^2}(0.25\frac{d}{\delta }+0.2654)& d/\delta \ge 3.394\end{array}\right.$$L=\frac{{\mu }_{0}l}{2\pi }[ln\frac{4l}{d}+{\mu }_r\delta -1]$其中：μ₀为真空中介质的磁导率，μ_r为金丝材料的相对磁导率；所述互感M根据互感的物理性质提取参数，具体为金丝的直径d、金丝的长度l以及每两根金丝之间的距离a的函数：$M=\frac{{\mu }_{0}l}{2\pi }[ln\frac{4l}{d}+\frac{a}{l}-1]$所述微带线缺口电路模型的等效电路包括电容C₀、电容C₁和电容C₂，所述电容C₁和电容C₂相并联、一端分别接在电容C₀的两侧、另一端接公共基线，所述电容C₀的两端分别连接两个短传输线模型；所述电容C₀、电容C₁和电容C₂根据奇偶模分析法提取参数，具体为微带线宽度w、介质基板厚度b及微带线缺口的宽度g的函数：$C_1=C_2=\frac{1}{2}{C}_{even}$$C_0=\frac{1}{2}(C_{odd}-\frac{1}{2}{C}_{even})$取相对介电常数的范围为2.5≤ε_r≤15，同时令C_even＝C_e、C_odd＝C_o，有：C_e(ε_r)＝C_e(9.6)(ε_r/9.6)^0.9C_o(ε_r)＝C_o(9.6)(ε_r/9.6)^0.8式中C_e(9.6)和C_o(9.6)分别为当ε_r＝9.6且0.5≤w/b≤2时对应的奇偶模电容；将金丝键合点位置到微带线缺口处的左右两段短传输线模型等效为两段长度很短的均匀传输线，根据均匀传输线理论提取参数，具体为微带线的特性阻抗Z₀、导波波长λ_g、工作频率f以及均匀传输线的长度c的函数；所述短传输线模型包括a模型和b模型两种：a模型中，所述短传输线模型的等效电路包括电感L_c、电容C₃和电容C₄，所述电容C₃和电容C₄相联、一端分别接在电感L_c的两侧、另一端接公共基线，所述电感L_c的两端分别连接金丝模型和微带线缺口电路模型；所述电感L_c、电容C₃和电容C₄根据均匀传输线理论提取参数：$\left\{\begin{array}{c}{L}_c=\frac{Z_0}{\omega }sin\left(\frac{2\pi c}{{\lambda }_g}\right)\\ C_3=C_4=\frac{1}{{\mathrm{\omega Z}}_0}tan\left(\frac{\pi c}{{\lambda }_g}\right)\end{array}\right.$b模型中，所述短传输线模型的等效电路包括电感L_c1、电感L_c2和电容C₅，所述电感L_c1和电感L_c2的一端串联相接，电感L_c1和电感L_c2的另一端分别连接金丝模型和微带线缺口电路模型，所述电容C₅一端接在电感L_c1和电感L_c2之间、另一端接公共基线；所述电感L_c1、电感L_c2和电容C₅根据均匀传输线理论提取参数：$\left\{\begin{array}{c}{L}_{c1}=L_{c2}=\frac{Z_0}{\omega }tan\left(\frac{\pi c}{{\lambda }_g}\right)\\ C_5=\frac{1}{{\mathrm{\omega Z}}_0}sin\left(\frac{2\pi c}{{\lambda }_g}\right)\end{array}\right.$式中ω为角频率，