Etude, applications et améliorations de la

Etude, application et améliorations de la technique LVI sur les défauts rencontrés dans les technologies CMOS avancées 45nm et inférieur
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THÈSE
PRÉSENTÉE A
L’UNIVERSITÉBORDEAUX 1
Ecole Doctorale des Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Par Guillaume CELI
POUR OBTENIR LE GRADE DE
DOCTEUR
SPÉCIALITÉ : Electronique
Etude, applications et améliorations de la technique LVI sur les
défauts rencontrés dans les technologies CMOS avancées 45nm et
inférieur.
Directeur de recherche : Dean LEWIS
Soutenue le : 26 Mars 2013
 :
Mme Marise BAFLEUR Chargé de Recherche LAAS-CNRS Toulouse (Rapporteur)
Mr Alain BRAVAIX Professeur ISEN-IM2NP Toulon (Rapporteur)
Mr Dean LEWIS Directeur de Recherche Université de Bordeaux (Directeur)
Mr Philippe PERDU Expert Sénior CNES Toulouse (Encadrant)
Mr Sylvain DUDIT Ingénieur ST Microelectronics (Encadrant)
Mme Nathalie MALBERT Professeur Université de Bordeaux 1 (Présidente du jury)
Mr Vincent POUGET Chargé de Recherche Université Montpellier 2 (Invité)

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Remerciements
nology
maturité au Design et au Process à travers deux équipes : EFA Design, EFA Process.
service et qui ont contribué à la réussite de ce travail.
Je tiens à adresser mes sincères remerciements à mon responsable industriel et également
responsable de l'équipe EFA Design, Sylvain DUDIT. Il     
directions durant ces trois années de thèse et ma accordé sa confiance, sans oublier son aide
précieuse, ses conseils techniques, sa pédagogie et son implication tout au long de mon
travail.
Je remercie aussi Jean Pierre HELIOT département.
Je remercie Micintégré au sein de son équipe.
Je tiens à remercier tout particulièrement Thierry PARRASSIN aidé toutau
long de cette thèse              
disponibilité, et ses conseils techniques.
        EFA (Manu, Jérôme, Yann, Philippe, Sophie,
Solenn, Héloïse, Christophe, Nolwenn, Wolf, Marc, Laurent, John) pour leur aide, leurs bons
conseils techniques et les bons momentspassés ensemble.
Enfin,  àtous .
EWIS 
 de cette thèse.
Mes sincères remerciements à Marise BAFFLEUR et Alain BRAVAIX 
les rapporteurs de cette thèse.

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Je remercie tout particulièrement Monsieur Philippe Perdu Ingénieur au CNES qui a
activement contribué à la réussite de ce projet.
Pour finir, mes plus sincères remerciements vont à ma 
toujours soutenu et avoir su me remotiver dans les moments difficiles.

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" L'alpiniste est un homme qui conduit son corps là où, un jour, ses yeux ont
regardé... "
Gaston Rébuffat

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Sommaire
Chapitre I : Etat de l’art et localisation de défauts dans les circuits intégrés ...................... 17
1. Introduction ...................................................................................................................... 19
2. Technologie MOSFET ..................................................................................................... 23
2.1. Principe de fonctionnement du transistor MOS ............................................................... 23
2.1.1. Principe général ........................................................................................................................ 23
2.1.2. Régime de fonctionnement du transistor MOS ...................................................................... 25
2.2. Evolution de la technologie CMOS .................................................................................... 27
3. Propriétés optiques du silicium ........................................................................................ 29
3.1. Propriétés optiques appliquées aux technologies CMOS ................................................. 33
4. Techniques optiques de localisation de fautes par la face arrière ................................. 35
4.1. La microscopie à émission de lumière (EMMI) ............................................................... 35
4.1.1. Principes de l’émission de photons .......................................................................................... 38
4.1.2. Principe de la technique EMMI en cartographie ................................................................... 40
4.1.3. Principe de la technique EMMI en mode acquisition : Time Resolved Emission (TRE) ... 41
4.2. Analyse par stimulation laser ............................................................................................. 43
4.2.1. Stimulation laser thermique ..................................................................................................... 44
4.2.2. Stimulation laser photoélectrique ............................................................................................ 49
4.2.3. Stimulation laser dynamique ................................................................................................... 50
5. Conclusion ........................................................................................................................ 52
Chapitre II: Signatures et problématiques des techniques de localisation traditionnelles
face à un défaut de type Bridge ............................................................................................... 53
1. Introduction ...................................................................................................................... 55
2. Cas du défaut bridge ........................................................................................................ 56
2.1. Description du défaut bridge .............................................................................................. 56
2.2. Description de la structure de test bridge en technologie 45nm ...................................... 58
3. Simulations de la structure bridge ................................................................................... 59