Étude et mise en œuvre de techniques non destructives pour l'analyse de défaillances en microélectronique

par Frédéric Roullier

Thèse de doctorat en Milieux denses, matériaux et composants

Sous la direction de Bernadette Domengès.

Soutenue en 2008

à Caen .


  • Résumé

    Ce mémoire de thèse est consacré à l’étude et au développement des techniques d’analyses non destructives pour les produits issus de la microélectronique et en particulier des systèmes complexes intégrés dans un même boîtier. L’analyse non destructive est une étape essentielle dans l’analyse de défaillance d’un produit. Cependant la miniaturisation croissante des circuits offrant la possibilité d’associer un maximum de fonctions sur chaque puce en complexifie considérablement l’analyse et nécessite une constante amélioration des possibilités de ces techniques. Ainsi, après avoir, dans une première partie passé en revue les diverses techniques qu’un laboratoire d’analyse de défaillance utilise ainsi que le fonctionnement et les objectifs tenus par celui-ci, ce manuscrit porte plus particulièrement sur deux techniques non destructives : la microscopie acoustique et la spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier. Dans la deuxième partie, l’utilisation et le développement de la microscopie ultrasonore y sont développés. Après un bref rappel des différentes techniques de contrôle par ultrasons, une approche théorique de l’acoustique des milieux condensés est présentée. Vient ensuite une description détaillée du système ultrasonore à balayage du laboratoire dans lequel cette thèse a été réalisée. Une approche originale de caractérisation de défaut est alors proposée par la modélisation semi-empirique de la réponse acoustique des boîtiers étudiés. Ainsi sont présentées des comparaisons de formes d’ondes mesurées et de formes d’ondes simulées pour deux types de transducteurs. Enfin, la dernière partie de cette thèse porte sur le développement et la mise au point d’une application originale de spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier à la métrologie des passifs intégrés dans le silicium (PICS), inscrivant ainsi ce travail de thèse dans un rôle de support à l’unité de développement de procédés de NXP-Semiconductors Caen.

  • Titre traduit

    Study and development of non destructive technics in failure analysis for microelectronic


  • Résumé

    This thesis manuscript deals with the study and development of non destructive analysis techniques for microelectronic products and especially complex system in packages. Non destructive analysis is a main step of failure analysis flow. The problem related to the integration of more and more functions inside the same package makes it much more difficult to analyze and requires a continuous improvement of abilities of these techniques. In a first part, this manuscript reviews various techniques used in a failure analysis laboratory as well as its typical working and objectives. Then it focuses on two non destructive techniques : acoustic microscopy and fast Fourier transform spectrometry. Thus, the second part develops the use and improvement of ultrasonic microscopy. After a brief recall of all the different control techniques based on ultrasonic waves, a theoretical approach of acoustic phenomena in condensed material is given. Then, the ultrasonic system of the laboratory is precisely described and an original procedure of defect characterization is proposed, based on a semi-empirical modelization of acoustic response of the studied packages. Follows the comparison of measured acoustic waves with simulated ones, this for two types of transducers. The final part of this manuscript deals with the development and perfecting of an original application of fast Fourier transform spectrometry to critical dimension measurements in passive integration connective substrates (PICS). This work supported process development activity of NXP-Semiconductors Caen site.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (242 p.)
  • Annexes : 47 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Caen Normandie. Bibliothèque Rosalind Franklin (Sciences-STAPS).
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TCAS-2008-22
  • Bibliothèque : Université de Caen Normandie. Bibliothèque Rosalind Franklin (Sciences-STAPS).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TCAS-2008-22bis
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