[PDF] Caractérisation et modélisation de nouvelles capacités «Through

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Pour obtenir le grade de

SpécialitéNano électronique et Nano

Arrêté ministériel

Présentée par

Khadim Dieng

Thèse dirigée par Bernard Fléchet

Cédric Bermond

préparée au sein du Laboratoire IMEP l'École Doctorale C

Thèse soutenue publiquement le

devant le jury composé de M.

Professeur, Université

M. Francis C

Professeur, INSA Lyon, Rapporteur

M. Thierry LE

Maître de conférences, HDR,

M.

Professeur, Université

M.

Maître de confére

M.

Ingénieur

1 2 $ PRXPH PM IMPLOOH PHV IUqUHV HP V±XUVB 3 4

Remerciements

Le travail présenté dans ce manuscrit a été réalisé au sein du Laboratoire d'hyperfréquences et

toutes les discussions, ces réflexions, idées et propositions pour partagés mention spĠciale ă GrĠgory Houzet. J'ai dĠcouǀert le Death Valley

thèse. Merci pour votre disponibilité, vos réponses à mes questions et votre collaboration tout au long

Lauranne, Cyril͗ You, Guys, are awesome (L'anglais, c'est pour toi Robert). 5 6

Table des matières

Introduction générale

Chapitre I͗ Cadre de l'Ġtude

I. Evolution des circuit

Limitation de l'intĠgration 2D

Vers l'intĠgration 3D

Conclusion sur l'Ġǀolution des circuits intĠgrĠs

II. Le réseau de distribution de la puissa

L'impĠdance cible ZTARGET d'un PDN

III. Les condensateurs MIM

Comportement d'un condensateur MIM

tğres de performances d'un condensateur MIM

L'impĠdance d'accğs d'un condensateur

IV Les techniques de caractérisation sous pointe

Les mesures ă l'impĠdance-

7

Les mesures ă l'analyseur de rĠseaudž

Chapitre II

I. Caractéristique géométrique du composant TSC " II. Choix et démarche pour la méthode modélisation II.1. Synoptique de la démarche et modélisation par segments II.2.A. L'approche Full Waǀe................................

II.2.B. L'approche Yuasi-

III. Modélisation des composants "

III.1. Choix des segments pour la modélisation

III.2. Modèle électrique des

III.3. Etape 1͗ Matrice chaine et admittance entre les plans A' et B' III.3.A. Modèle électrique et matrice chaine du corps des TSCCorps III.3.B. MatCapotSUP) et supérieur (ABCDCapotINF).........

III.4. Etape 2ans A'' et B''

IV. Application de la méthode de modélisation

V. Conclusion

Chapitre III

I. PrĠsentation de l'architecture des TSC ͨ

II. Modélisation des composants TSC "

II.1. Choix des segments pour la modélisation

II.2. Schéma électrique équivalent et démarche de modélisation

II.3. Etape 1

II.3.A. Matrice admittance du fond de TSC (culot)

II.3.B. Matrice admittance et impédance des corps des composants TSC " II.3.C. Matrice admittance et impédance des capots des TSC " II.4. Etape 2͗ Calcul de la matrice d'impĠdance au plan B II.5. Etapes 3͗ Calcul de l'impĠdance d'entrĠe du TSC ͨ

III. Résultats de mesures et de modélisati

III.1.ère

8

ère

ère

ème

ième ième

IV. Conclusion

Chapitre IV

I. ModĠlisation de l'impĠdance des matrices de TSC 95

I.1. Optimisation de la sur

I.2. Présentation des deux architectures modélisées

I.3. Présentation des excitations

I.4. Résultats de modélisation

I.4.A. Excitation quasi

I.4.B. Excitation sur le côté des capots

I.4.C. Analyse des résultats et explications des phénomènes observés

I.5. Cas du composant TSC radial

II. Etude de l'impact des TSC sur les performances des Réseaux de Distribution de Puissance 106

II.1.A. Schéma électrique du PDN

II.1.B. DĠfinition de l'impĠdance cible et du bloc YTSC II.2. PrĠsentation d'une cellule ĠlĠmentaire YUNIT d'une matrice de TSC II.2.A. Présentation de la technologie et de la matrice II.2.B. Modèle électrique complet de la cellule QUNIT II.3. Analyse fréquentielles et transitoire du PDN

II.3.B. Analyse transitoire de la tens

9

III. Conclusion

Conclusion générale et perspectives

Liste des publica

Références

Annexes

I PrĠsentation de l'impĠdance-

I.1.Constitution de l'analyseur d'impĠdance

ibrage et compensation ă l'analyseur d'impĠdance

II PrĠsentation de la mesure ă l'aide de l'analyseur de rĠseau Vectoriel.....................

II.1.Principe de mesure de l'analyseur de rĠseaudž ǀectoriel (VNA)

Rés

Abstract

10

Introduction générale

La diminution de la longueur de grille des transistors a été le moteur essentiel de l'Ġǀolution des

circuits intégrés (C.I) microélectroniques durant ces dernières années. Cette diminution de la taille des

transistors a entrainĠ une rĠduction de la taille des puces, conduisant ă l'augmentation des fonctions

intégrables dans une mġme puce. Il en a rĠsultĠ l'amĠlioration des performances globales des circuits

et systèmes microélectroniques.

a été introduite. Elle permet de remplacer les longues lignes d'interconnedžion par des interconnedžions

verticales plus courtes et présentant de meilleures performances électriques.

d'intĠgration 2.5D, permet de bĠnĠficier des premiers aǀantages de l'intĠgration 3D (e.g. utilisation

Via TSV) pour router le signal d'un Ġtage ă l'autre. Cet interposeur est utilisĠ pour le placement côte

- PCB). L'utilisation de cet interposeur

communication entre les puces qui y sont reportées. Toutefois, cette densification des lignes

d'interconnedžions, associĠe ă l'augmentation des performances des circuits et fonctions intĠgrables

dansla puce, entrainent une augmentation de l'impĠdance parasite du rĠseau de distribution de

puissance (Power Distribution NetworkPDN). Cette impĠdance parasite est nĠfaste pour l'intĠgritĠ de

rĠduire l'impĠdance des PDN des

circuits intégrés et favoriser leur montée en fréquence. Pour des opérations de découplage en hautes

de capacitĠs doiǀent ġtre utilisĠes, nĠcessitant ainsi l'utilisation de grandes surfaces de puce. Or,

intégrés3D pour intĠgrer de grandes ǀaleurs de capacitĠ. L'interposeur silicium, offre donc une

nouă traǀers l'interposeur siliciumUvquotesdbs_dbs6.pdfusesText_11

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