Développement et applications de techniques laser impulsionnelles pour l'analyse de défaillance des circuits intégrés PDF Download
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Book Description
Les techniques de localisation de défauts basées sur la stimulation laser restent aujourd'hui les techniques parmi les plus avancées qui existent. Elles permettent la stimulation thermique ou photoélectrique de façon très localisée sans contact physique. Les travaux dans ce mémoire sont consacrés au développement et à l'application de techniques d'analyse par faisceau laser impulsionnelles destinées à l'analyse des circuits intégrés. Le développement matériel et les investigations de méthodologies d'analyse ont été portés par la motivation du projet MADISON (Méthodes d'Analyse de Défaillances Innovantes par Stimulation Optique dyNamique), qui a pour but d'augmenter le taux de succès des analyses des circuits complexes VLSI par stimulation laser. L'utilisation de systèmes optiques très performants comprenant des sources laser impulsionnelles fibrées nous a permis d'explorer les capacités en termes d'analyse par stimulation laser photoélectrique impulsionelle. Une étude originale de l'étude du phénomène Latchup a montré une augmentation de la résolution latérale avec l'utilisation du processus d'absorption non linéaire.
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Les techniques de localisation de défauts basées sur la stimulation laser restent aujourd'hui les techniques parmi les plus avancées qui existent. Elles permettent la stimulation thermique ou photoélectrique de façon très localisée sans contact physique. Les travaux dans ce mémoire sont consacrés au développement et à l'application de techniques d'analyse par faisceau laser impulsionnelles destinées à l'analyse des circuits intégrés. Le développement matériel et les investigations de méthodologies d'analyse ont été portés par la motivation du projet MADISON (Méthodes d'Analyse de Défaillances Innovantes par Stimulation Optique dyNamique), qui a pour but d'augmenter le taux de succès des analyses des circuits complexes VLSI par stimulation laser. L'utilisation de systèmes optiques très performants comprenant des sources laser impulsionnelles fibrées nous a permis d'explorer les capacités en termes d'analyse par stimulation laser photoélectrique impulsionelle. Une étude originale de l'étude du phénomène Latchup a montré une augmentation de la résolution latérale avec l'utilisation du processus d'absorption non linéaire.
Author: Kevin Sanchez Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 160
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L’utilisation croissante de la microélectronique et ses évolutions technologiques permanentes rendent la fabrication des circuits intégrés de plus en plus difficile, complexe et coûteuse. Le maintien des niveaux de rendement et de qualité passe en partie par la mise en œuvre de laboratoires d’analyses de défaillances performants et adaptés. Le travail présenté s’inscrit dans ce cadre et traite de l’évolution des techniques d’analyses par stimulation laser, utilisées pour injecter au cœur des circuits intégrés une petite quantité d’énergie perturbatrice. Ce travail présente l’évolution et le développement de ces techniques dans le cas de circuits intégrés activés dynamiquement. La mesure de diverses variations électriques en synchronisme avec le balayage laser permet alors d’identifier des zones de sensibilité et d’isoler un grand nombre d’anomalies et de défauts. Les différentes interactions laser – circuit intégré en mode statique et dynamique sont abordées avant d’exposer le développement et l’application de ces techniques au travers de validations expérimentales et d’applications industrielles.
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L'objectif principal du projet est d'étudier les techniques d'analyses de défaillances des circuits intégrés VLSI basées sur l'emploi de laser. Les études ont été effectuées sur l'équipement à balayage laser MERIDIAN (DCGSystems) et le testeur Diamond D10 (Credence) disponible au CNES. Les travaux de thèse concernent l'amélioration des techniques dynamiques dites DLS comme « Dynamic Laser Stimulation ». Les techniques DLS consistent à perturber le fonctionnement d'un circuit intégré défaillant par effet photoélectrique ou effet photothermique, en fonctionnement dynamique, à l'aide d'un faisceau laser continu balayant la surface du circuit. Un faisceau laser modulé avec des impulsions supérieures à la nanoseconde et de façon synchrone avec le test électrique à l'aide d'un signal TTL peut être également avantageusement utilisé pour localiser des défauts non accessibles par des techniques purement statiques (OBIRCh, OBIC etc.). L'analyse de la réponse des paramètres électriques à la perturbation laser conduit à une identification de l'origine de la défaillance dynamique. L'optimisation des techniques DLS actuelles permet d'augmenter le taux de succès des analyses de défaillance et d'apporter des informations difficilement accessibles jusqu'alors, qui permettent la détermination de la cause racine de la défaillance.Dans un premier temps, le travail réalisé a consisté en l'amélioration du processus d'analyse des techniques DLS par l'intégration étroite avec le test de façon à observer tout paramètre électrique significatif lors du test DLS. Ainsi, les techniques de « Pass-Fail Mapping » ou encore les techniques paramétriques de localisation de défauts ont été implémentées sur le banc de test constitué du Meridian et du D10. La synchronisation du déroulement du test opéré par le testeur avec le balayage laser a permis par la suite d'établir des méthodologies visant à rajouter une information temporelle aux informations spatiales. En effet, en utilisant un laser modulé nous avons montré que nous étions capable d'identifier avec précision quels sont les vecteurs impliqués dans le comportement défaillant en modulant l'éclairement du faisceau laser en fonction de la partie de la séquence de test déroulée. Ainsi nous somme capable de corréler la fonction défaillante et les structures du CI impliquées. Cette technique utilisant le laser modulé est appelée F-DLS pour « Full Dynamic Laser Stimulation ». A l'inverse, nous pouvons connaitre la séquence de test qui pose problème, et par contre ne pas connaitre les structures du CI impliquées. Dans l'optique de rajouter cette l'information, il a été développé une technique de mesure de courant dynamique. Cette technique s'est avérée efficace pour obtenir des informations sur le comportement interne du CI. A titre d'exemple, prenons le cas des composants « latchés » où les signaux sont resynchronisés avant la sortie du composant. Il est difficile, même avec les techniques DLS actuelles, d'avoir des informations sur une dérive temporelle des signaux. Cependant l'activité interne du composant peut être caractérisée en suivant sur un oscilloscope l'évolution du courant lorsque le circuit est actif, sous la stimulation laser. L'information sur la dérive temporelle peut être extraite par observation de cette activité interne.Enfin, ces techniques de stimulation laser dynamique, ont également prouvé leur efficacité pour l'étude de la fiabilité des CI. La capacité de ces techniques à détecter en avance d'infimes variations des valeurs des paramètres opérationnels permet de mettre en évidence l'évolution des marges de ces paramètres lors d'un processus de vieillissement accéléré. L'étude de l'évolution de la robustesse des CI face aux perturbations externes est un atout majeur qu'apportent les techniques DLS à la fiabilité.Les méthodologies développées dans cette thèse, sont intégrées dans les processus d'analyse et de caractérisation de CI au laboratoire.
Author: Antoine Reverdy Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 320
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Au cours de ce manuscrit de thèse nous abordons les différentes techniques mises en œuvre dans la localisation de défauts dans la partie interconnexion des circuits microélectroniques avec une attention toute particulière sur la Stimulation Thermique Laser (STL) et ses limitations. Une étude plus théorique sur la modélisation des réponses thermiques de structures élémentaires soumises à un échelon de puissance thermique est ensuite développée. Elle débouche sur un modèle analytique qui va permettre l’identification de paramètres caractéristiques des variations temporelles de la réponse en STL indicielle. Nous démontrons par la suite l’intérêt de cette nouvelle approche sur l’analyse de défaillance des Circuits Intégrés, sur une structure de test non défaillante, caractéristique de la partie d’interconnexion des circuits intégrés. Le troisième chapitre est dédié à l’évolution de la démarche expérimentale, dans le but d’accéder à l’information sur la dynamique de variation du signal de STL modulée, dans un mode image, compatible avec une utilisation au quotidien dans un laboratoire d’analyse de défaillance. Finalement, le dernier chapitre est consacré à l’application de cette nouvelle méthode d’analyse du signal de STL sur des structures de dernière génération, défaillantes, où l’analyse de la dynamique du signal de STL apporte des informations complémentaires indispensables pour la bonne interprétation des signatures.
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L'analyse de défaillances joue un rôle important dans l'amélioration des performances et de la fabrication des circuits intégrés. Des défaillances peuvent intervenir à tout moment dans la chaîne d'un produit, que ce soit au niveau conception, durant la qualification du produit, lors de la production, ou encore lors de son utilisation. Il est donc important d'étudier ces défauts dans le but d'améliorer la fiabilité des produits. De plus, avec l'augmentation de la densité et de la complexité des puces, il est de plus en plus difficile de localiser les défauts, et ce malgré l'amélioration des techniques d'analyses. Ce travail de thèse s'inscrit dans ce contexte et vise à étudier et développer une nouvelle technique d'analyse de défaillance basée sur l'étude de l'onde laser réfléchie le "Laser Voltage Imaging" (LVI) pour l'analyse de défaillance des technologies ultimes (inférieur à 45nm).
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Cette thèse a été effectuée au laboratoire RCCAL de STMicroelectronics Rousset en collaboration avec le CNES et le laboratoire IXL. Le but de ces travaux, réalisés exclusivement sur un site industriel, est de développer et de mettre en place des méthodes optiques de localisation de défaut dans les circuits intégrés (CI) sans contact et non destructives. Les techniques étudiées et développées sont l’émission de lumière, la stimulation thermique laser et la stimulation photoélectrique laser par la face avant et la face arrière des CI. La thématique principale de ces travaux est la localisation des défauts dans les circuits intégrés en milieu industriel. Les principaux sujets de recherche traités dans ce manuscrit sont :-l’état de l’art des techniques de localisation des défauts dans les CI,-le développement des techniques de préparation des échantillons,-le système PHEMOS-1000 (Hamamatsu),-l’interprétation des signatures obtenues par les techniques STL et SPL sur un circuit intégré à l’aide du PHEMOS-1000,-la compréhension et la quantification de l’interaction laser-circuit intégré, -et le développement et la mise en place d’un processus de localisation de défauts résistifs en 3 dimensions dans un CI. Les limitations des techniques de localisation et du PHEMOS-1000 sont établies. Les points d’améliorations encore possibles sur cet équipement sont listés. En perspective aux techniques d’analyses traitées au cours de cette thèse, plusieurs techniques émergente, comme les techniques optiques dynamiques, les techniques magnétiques les techniques dérivées de l'AFM ont été évaluées avec succès et annoncées comme étant un point clé pour l’avenir des laboratoires d’analyses de défaillance.
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L'émission de lumière est une puissante technique de localisation dans le domaine de l'analyse de défaillance des circuits intégrés. Depuis plusieurs années, elle est utilisée comme une technique capable de localiser et d'identifier des défauts émissifs, tels que les courants de fuites, en fonctionnement statique du composant. Cependant, l'augmentation d'intégration et des performances des circuits actuels implique l'apparition d'émissions de défauts dynamiques dus à l'utilisation de fréquences de fonctionnement de plus en plus élevées. Ces contraintes imposent une adaptation de la technique d'émission de lumière qui doit donc évoluer en même temps que l'évolution des circuits intégrés. C'est dans ce contexte que de nouveaux modes de détection, liés à l'émission de lumière, est apparu : PICA et TRE. Ainsi, les photons sont collectés en fonction du temps donnant ainsi une place importante à la technique par émission de lumière dynamique pour le debbug et l'analyse de défaillance en procédant à une caractérisation précise des défauts issus des circuits intégrés actuels. Pour répondre aux exigences dues à l'analyse du comportement dynamique des circuits intégrés, des méthodes ont été identifiées à travers la technique PICA et la technique d'émission en temps résolu connue sous le nom de technique mono-point TRE. Cependant, les techniques PICA et TRE sont exposées à un défi continu lié à la diminution des technologies et donc des tensions d'alimentation. Pour analyser des circuits de technologies futures à faible tension d'alimentation, il est nécessaire de considérer différentes approches afin d'améliorer le rapport signal sur bruit. Deux solutions sont présentées dans ce document : un système de détection optimisé et des méthodes de traitement de signal.
Author: Xavier Begaud Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 1118586573 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 217
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Ultra Wide Band Technology (UWB) has reached a level of maturity that allows us to offer wireless links with either high or low data rates. These wireless links are frequently associated with a location capability for which ultimate accuracy varies with the inverse of the frequency bandwidth. Using time or frequency domain waveforms, they are currently the subject of international standards facilitating their commercial implementation. Drawing up a complete state of the art, Ultra Wide Band Antennas is aimed at students, engineers and researchers and presents a summary of internationally recognized studies.
Author: Agnes Buka Publisher: World Scientific ISBN: 1848167997 Category : Science Languages : en Pages : 299
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The book intends to give a state-of-the-art overview of flexoelectricity, a linear physical coupling between mechanical (orientational) deformations and electric polarization, which is specific to systems with orientational order, such as liquid crystals. Chapters written by experts in the field shed light on theoretical as well as experimental aspects of research carried out since the discovery of flexoelectricity. Besides a common macroscopic (continuum) description the microscopic theory of flexoelectricity is also addressed. Electro-optic effects due to or modified by flexoelectricity as well as various (direct and indirect) measurement methods are discussed. Special emphasis is given to the role of flexoelectricity in pattern-forming instabilities. While the main focus of the book lies in flexoelectricity in nematic liquid crystals, peculiarities of other mesophases (bent-core systems, cholesterics, and smectics) are also reviewed. Flexoelectricity has relevance to biological (living) systems and can also offer possibilities for technical applications. The basics of these two interdisciplinary fields are also summarized.
Author: Alain Sibille Publisher: Academic Press ISBN: 0123821959 Category : Technology & Engineering Languages : es Pages : 385
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Foreword from Arogyaswami Paulraj, Professor (Emeritus), Stanford University (USA) - The first book to show how MIMO principles can be implemented in today's mobile broadband networks and components - Explains and solves some of the practical difficulties that arise in designing and implementing MIMO systems - Both theory and implementation sections are written in the context of the most recent standards: IEEE 802.11n (WiFi); IEEE 802.16 (WIMAX); 4G networks (3GPP/3GPP2, LTE)
Author: Emeric Faraud
Author: Emeric Faraud
Author: Kevin Sanchez
Author: Amjad Deyine
Author: Antoine Reverdy
Author: Guillaume Celi
Author: Abdellatif Firiti
Author: Mustapha Remmach
Author: Xavier Begaud
Author: Agnes Buka
Author: Alain Sibille