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Advanced techniques for high temperature system-on-chip

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Test efficace pour les circuits soumis à de hautes températures

Les puces semi-conductrices actuelles, utilisées dans l'automobile, l'aéronautique et les industries de forage pétrolier doivent fonctionner de façon fiable, même dans des conditions de températures élevées. Une stratégie efficace d'essai a été mise au point pour détecter les défaillances des circuits.

Économie numérique

Dans de nombreuses applications industrielles, la sécurité et l'efficacité des systèmes électroniques sont basées sur des composants miniaturisés, une logique intégrée et des circuits de mémoire. Pour assurer sécurité et fiabilité, ces circuits doivent fonctionner correctement, mêmes exposés à des températures de l'ordre de 200°C. L'automobile, l'aéronautique, l'avionique, les industries de forage et de constructions navales sont des environnements avec des températures extrêmes et où les potentialités de défaillances des circuits électroniques doivent être envisagées sérieusement. Le projet ATHIS a développé des stratégies de dépistage très efficaces capables d'identifier les circuits défectueux. Les circuits intégrés à très grande échelle (VLSI, pour Very Large-Scale Integrated circuits) ont subi une miniaturisation continue. Les films conducteurs en couches minces et leurs interconnexions sont par conséquent soumis à des densités de courant plus élevées. L'électromigration est le phénomène le plus courant de défaillance des circuits dans un environnement à haute température. Le transfert de quantité de mouvement entre les électrons conducteurs et la couche d'ions formant le substrat entraîne un véritable transfert de matière et la rupture inévitable du circuit concerné. L'électromigration n'est pas la seule défaillance apparaissant à haute température. La rupture diélectrique à dépendance chronologique et les effets d'électrons chauds doivent également être pris en considération. Les électrons hautement énergétiques ou électrons chauds sont capables de se frayer un chemin à travers la fine couche de la grille d'oxyde en générant un courant de grille et peuvent entraîner la rupture du circuit. La rupture diélectrique à dépendance chronologique ou TDDB (Time Dependent Dielectric Breakdown) est l'un des phénomènes de défaillance le plus étudié dans le monde des semi-conducteurs. Depuis les années 1960, les chercheurs se sont efforcés de comprendre le mécanisme de la dégradation de l'oxyde au cours du temps. Néanmoins, les deux phénomènes physiques de rupture diélectrique et d'électrons chauds sont relativement indépendants de la température, et l'électromigration reste la cause principale de défaillance dans ce cas. Comme elle se manifeste par un court-circuit ou un circuit ouvert, les mesures du courant et du voltage suffisent à détecter la défaillance du circuit. Les partenaires du projet ont mis au point des modèles sophistiqués de détection d'erreurs intégrés dans les outils automatisés de conception pour créer des profils de tests précis. Le projet ATHIS a ainsi considérablement contribué à l'amélioration de la fiabilité des circuits soumis à de hautes températures.

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