Contribution à l'évaluation de la technique de génération d'harmonique par faisceau laser pour la mesure des champs électriques dans les circuits intégrés (EFISHG)

• Auteur / Autrice : Thomas Fernandez
• Direction : Dean Lewis, Vincent Pouget
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 25/09/2009
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Labat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Ermeneux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Perdu, Jean-Michel Portal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microélectronique

Optique non linéaire

Champs électriques

Harmoniques (ondes électriques)

Mots clés libres

Génération de seconde harmonique induite par laser (EFISHG)

Optique non linéaire

« Negative Bias Temperature Instability » (NBTI)

Mesure de champs électriques dans les circuits intégrés

Piégeage de charge à l’interface Si/SiO2

Electric field induced second harmonic generation (EFISHG)

Electric field measurement in integrated circuits

Charge trapping at Si/SiO2 interface

Résumé

Ce travail contribue à l’évaluation de la technique de génération de seconde harmonique induite par un champ électrique quasi statique, ou technique EFISHG, appliquée au domaine de la microélectronique. Une description du principe de la technique EFISHG, basé sur l’optique non linéaire, permet d’appréhender l’origine physique de cette méthode. Un état de l’art a permis d’identifier deux champs d’applications liés à la microélectronique : l’analyse de défaillance, via la mesure en temps de réelle des variations de champs électriques internes dans les circuits intégrés, et la fiabilité par l’étude du piégeage de charges à l’interface Si/SiO2 et de la dégradation dite de « Negative Bias Temperature Instability » ou NBTI. Ce manuscrit présente les différentes étapes qui ont permis l’élaboration d’un banc de test en vue de l’évaluation de l’applicabilité de la technique EFISHG à ces problématiques. Les résultats expérimentaux obtenus avec ce montage ont permis de mettre en avant les possibilités qu’offre la technique EFISHG à caractériser et à accélérer le vieillissement NBTI.

This work concerns the elaboration of an industrial method for Single Event Effect (SEE) sensitivity testing on integrated circuits. The concerned SEEs are those produced by heavy ions and are mainly Single Event Upset (SEU) and Single Event Latchup (SEL). The original test approach chosen in this study relies on the use of infrared laser pulses striking the backside of the tested device. Laser pulse and heavy ion interaction with semiconductor materials are described and a presentation of the particle accelerator test and some former laser test methods is also given. Advantages and drawbacks of those two techniques are discussed. The developed experimental setup uses a near infrared fiber coupled Neodyme/YAG pulsed laser. Its different elements are described. Using this tool to characterise the SEU sensitivity of several modern SRAMs has allowed to define a test methodology. Its efficiency is discussed and illustrated by different experimental results.