La Thermal-Induced Voltage Acceleration (TIVA) est une technique utilisée en analyse de défaillance pour isoler et identifier l’origine des pannes dans les circuits intégrés (IC). Cette méthode exploite le stress thermique pour accélérer les mécanismes de défaillance, facilitant ainsi leur détection et leur analyse.
Qu’est-ce que la TIVA ?
La TIVA repose sur le principe que de nombreux modes de défaillance des dispositifs semi-conducteurs, comme les courts-circuits, les ouvertures ou la dégradation des matériaux, sont dépendants de la température. En augmentant la température du circuit, ces défauts se manifestent plus rapidement ou sous des conditions de contrainte réduites, rendant leur identification plus simple.
Étapes clés de la TIVA dans l’analyse des circuits intégrés
- Sélection du circuit défectueux
- Un circuit intégré en panne est identifié et extrait pour analyse.
- Des inspections visuelles, des tests électriques et des tests fonctionnels peuvent être réalisés pour confirmer la présence du défaut.
- Application de la contrainte thermique
- Le circuit est soumis à un échauffement contrôlé, soit par cyclage thermique, chauffage au laser ou plaque chauffante.
- La température est augmentée progressivement et surveillée afin d’éviter toute détérioration excessive.
- Surveillance de la tension :
- Pendant le cyclage thermique, la tension à travers le circuit intégré (ou certaines parties du circuit) est surveillée en continu. À mesure que la température augmente, des points faibles tels que des interconnexions défectueuses, de la délamination ou d’autres mécanismes de défaillance peuvent provoquer des variations de tension, des fuites ou un mauvais fonctionnement du circuit intégré.
- Cela permet d’observer les fluctuations de tension qui sont corrélées avec certains modes de défaillance, tels que la rupture des oxydes de grille ou la défaillance des inter-métalliques.
- Isolation du mode de défaillance
- En analysant soigneusement le comportement dépendant de la température du circuit intégré, le mode de défaillance peut être isolé. Par exemple, si la défaillance est due à une incompatibilité de dilatation thermique entre les matériaux, on peut observer des fissures ou de la délamination qui deviennent plus apparentes à des températures plus élevées.
- Alternativement, si une zone spécifique du circuit chauffe plus rapidement et présente des anomalies de tension, cela peut indiquer des défauts localisés, comme un transistor affaibli ou une piste métallique défectueuse.
- Examen post-analyse :
- Une fois la défaillance induite ou accélérée, une inspection plus détaillée est réalisée à l’aide d’outils comme la microscopie électronique à balayage (SEM), l’imagerie par rayons X ou d’autres techniques avancées d’analyse de défaillance pour identifier la cause exacte de la panne (par exemple, fractures induites par le stress, migration métallique ou contamination).
Avantages de la TIVA en Analyse de Défaillance :
- Identification rapide des pannes : En accélérant les mécanismes de défaillance avec la chaleur, la TIVA permet aux analystes d’identifier plus rapidement la cause racine de la panne que dans des conditions normales de fonctionnement.
- Compréhension améliorée des modes de défaillance : La TIVA aie à découvrir des modes de défaillance sensibles à la température, qui pourraient ne pas être apparents lors des tests standard.
- Test non destructif : Dans de nombreux cas, la TIVA peut être réalisée de manière non destructrice, ce qui permet d’analyser encore le circuit intégré après le test. Cela est crucial pour des investigations supplémentaires ou pour valider la cause de la panne.
Applications :
- Débogage de la conception : La TIVA est souvent utilisée pendant la phase de conception pour identifier les faiblesses potentielles des circuits intégrés avant la production en série.
- Tests de fiabilité : La TIVA peut aider à simuler les conditions réelles de fonctionnement et les contraintes environnementales, permettant ainsi aux fabricants d’améliorer la fiabilité de leurs produits.
- Localisation des défauts : Cette technique aide à localiser les points chauds de défaillance, en particulier dans les circuits intégrés complexes où la cause exacte de la défaillance pourrait être difficile à identifier.
Défis :
- Précision : La TIVA dépend d’un contrôle et d’une surveillance précis de la température. Un chauffage incorrect ou des gradients de température mal gérés peuvent entraîner des résultats erronés.
- Complexité des mécanismes de défaillance : Certains modes de défaillance peuvent ne pas bien réagir à l’accélération thermique, de sorte que la TIVA ne permet pas toujours d’isoler à elle seule le mode de défaillance.
