Contribution au développement et à la mise en place de techniques avancées de localisation de défauts dans les circuits intégrés en milieu industriel

Contribution to the development and to the implementation of advanced fault localization techniques in integrated circuits in industrial environment

• Auteur / Autrice : Abdellatif Firiti
• Direction : Dean Lewis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques et de l'ingénieur. Électronique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détection de défaut (ingénierie)

Applications industrielles

Lasers

Contrôle non destructif

Défauts

Essais (technologie)

Circuits intégrés

Résumé

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.

This thesis was done at RCCAL laboratory of STMicroelectronics Rousset, in collaboration with the CNES and the IXL laboratory. The purpose of this thesis work, realized exclusively in an industrial environment, is to develop and to set up contact-less and non destructive optical methodologies for fault localization in integrated circuits. The studied techniques of fault localization are Emission Microscopy (EMMI), Thermal Laser Stimulation and Photoelectrique Laser Stimulation from the frontside and the backside area of ICs. The main theme of these works is the failure localization in ICs applied in industrial context. The main research subjects treated in this manuscript are: -the state of the art of fault localization techniques in integrated circuits, -improvement and development of the techniques of samples preparation,-the PHEMOS-1000 system from Hamamatsu company,- interpretation of TLS and PLS signatures obtained on ICs by the PHEMOS-1000 system,-understanding and quantification of the interaction between laser beam and IC, -and the development and the implementation of a 3D localization process of resistive defects in the volume of ICs. The limitations of the localization techniques and the PHEMOS-1000 system are established. The remaining possible points of improvements on this industrial tool were highlighted and listed. In term of perspective to the techniques of analyses treated during this thesis, several emergent techniques, like dynamic optical techniques, magnetic techniques and the derivatives techniques from the Scanning Probe Microscopy were successfully evaluated and are announced to be a key point for the future of the failure analysis laboratories.