circuit integre - Université Bordeaux 1

UNIVERSITE BORDEAUX I
ECOLE DOCTORALE DE SCIENCES PHYSIQUES ET DE L’INGENIEUR
THESE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR
Discipline : ELECTRONIQUE
Présentée publiquement par
MAGDALENA SIENKIEWICZ
METHODOLOGIE DE LOCALISATION DES DEFAUTS SOFT DANS
LES CIRCUITS INTEGRES MIXTES ET ANALOGIQUES PAR
STIMULATION PAR FAISCEAU LASER : ANALYSE DE
RESULTATS DES TECHNIQUES DYNAMIQUES PARAMETRIQUES
Soutenu le 28 mai 2010 devant le jury composé de :
Dean LEWIS Professeur Université de Bordeaux 1 Directeur
Philippe PERDU Chargé de recherches CNES, Toulouse Responsable
Olivier CREPEL Docteur, Manager Freescale, Toulouse Responsable
Abdellatif FIRITI Docteur, Ingénieur Freescale, Toulouse Responsable
Marise BAFLEUR Directrice de recherche LAAS-CNRS, Toulouse Rapporteur
Philippe DESCAMPS Professeur ENSICAEN, Caen Rapporteur
Vincent POUGET Chargé de recherches CNRS Examinateur
Nathalie LABAT Professeur Université de Bordeaux 1 Président

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REMERCIEMENTS
Cette thèse a été realisé dans le laboratoire du Centre National d’Etudes Spatiale (CNES)
au sein du service DCT\AQ\LE et dans le laboratoire de la division Qualité à Freescale
Semiconductor, et en collaboration avec le laboratoire IMS de l’Université de Bordeaux 1.
Ce travail n’aurait pas pu être accompli sans le support de nombreuses personnes à qui je
tiens remercier.
Tout d’abord, je tiens à remercier à Monsieur Patrick SAUNIER, Sous-Directeur de la
division Assurance Qualité au CNES et Monsieur Francis PRESSEQ chef du service
AQ/LE au CNES ainsi qu’à Monsieur Frédéric PUEL, Directeur de la division Qualité à
Freescale, et Monsieur Pascal SEGART, responsable du Laboratoire de Développement
et d’Analyse Produits à Freescale, pour m'avoir accueilli au sein des leur entreprises, site
de Toulouse.
Je remercie également à Monsieur Philippe PERDU, mon responsable côté CNES, pour
toutes les discussions que j’ai pu avoir avec lui, sa confiance et son appui tout au long du
cheminement de cette thèse.
Mes remerciements s’adressent aussi à mes responsables côté Freescale, Messieurs
Abdellatif FIRITI et Olivier CREPEL et à mon Directeur de thèse, Monsieur Dean
LEWIS du laboratoire IMS pour leur support et les conseils durant cette thèse.
Je ne saurais oublier Kevin SANCHEZ du CNES pour son support technique et
nombreuses conseils pratiques qui m’ont fait avancé plus rapidement mes recherches.
Je tiens à remercier Florie MIALHE pour son support technique dans le domaine
d’analyse physique des CI.
Je remercie également à tous mes collègues du laboratoire Qualité de Freescale, de mon
service au CNES ainsi qu’aux teams THALES et NOVAMEMS (en particulier mes

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collègues de bureau Djemel LELLOUCHI et Jérémie DENIN) pour leur accueil
chaleureux, leur convivialité, leur humeur et le soutiens tout au long de ma thèse.
Enfin, mes remerciements s’adressent aussi aux personnes du laboratoire Produits
Automobiles (TSPG) et les designers auprès desquelles j’ai aussi beaucoup appris au
niveau technique mais aussi au niveau humain.

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Table des matières
INTRODUCTION ........................................................................................................................................ 9
CHAPITRE I
ANALYSE DE DEFAILLANCE ET LOCALISATION DE DEFAUTS DANS LES CIRCUITS INTEGRES
1. ANALYSE DE DEFAILLANCE ................................................................................................................. 15
1.1. GENERALITE .......................................................................................................................................... 15
1.2. PROCEDURE .......................................................................................................................................... 16
2. TECHNIQUES DE LOCALISATION DES DEFAUTS DANS LES CIRCUITS INTEGRES : ETAT DE L’ART .......... 24
2.1. MICROSCOPIE MAGNETIQUE .................................................................................................................... 26
2.2. MICROSCOPIE A EMISSION DE LUMIERE....................................................................................................... 27
2.3. MICROSCOPIE A EMISSION THERMIQUE ...................................................................................................... 30
2.4. TECHNIQUES BASEES SUR LE MICRO- & NANOPROBING .................................................................................. 31
2.5. CRISTAUX LIQUIDES ................................................................................................................................ 34
3. LOCALISATION DE DEFAUTS PAR FAISCEAU LASER ............................................................................. 35
3.1. PRINCIPE .............................................................................................................................................. 36
3.2. RESOLUTION SPATIALE D’IMAGERIE LASER ................................................................................................... 38
3.3. PHENOMENES INDUITS ............................................................................................................................ 39
3.3.1. Photoélectrique ......................................................................................................................... 39
3.3.1.a. Absorption .......................................................................................................................................... 40
3.3.1.b. Photo génération des porteurs libres................................................................................................. 43
3.3.1.c. Génération du photocourant en présence du champ électrique ....................................................... 44
3.3.2. Photo-thermique ....................................................................................................................... 46
3.3.2.a. Variation de résistance ....................................................................................................................... 47
3.3.2.b. Effet Seebeck ...................................................................................................................................... 48
3.4. CLASSEMENT DES TECHNIQUES DE STIMULATION LASER .................................................................................. 49
3.4.1. Photo-thermique ou photoélectrique ........................................................................................ 49
3.4.2. Statique ou dynamique ............................................................................................................. 50
3.4.3. Faisceau laser continu, modulé ou pulsé ................................................................................... 53
4. CI ANALOGIQUES ET MIXTES VERSUS CI DIGITAUX ............................................................................. 56
4.1. CARACTERISTIQUE GENERALE .................................................................................................................... 56
4.2. COMPLEXITE VIS-A-VIS DE LA LOCALISATION DE DEFAUTS DANS LE MODE DYNAMIQUE .......................................... 58
5. CONCLUSION ...................................................................................................................................... 60