Méthodologie standard et limites

Pour chacune des défaillances, il a fallu vérifier si la méthodologie standard d’analyse des produits discrets et IPAD présentée dans la partie 3.2 du chapitre 1, était efficace et applicable à cette nouvelle technologie. Il a donc été nécessaire d’évaluer les éventuelles limites d’application des deux méthodologies de préparation d’échantillon, celle en vue de la localisation de défaut et celle en vue de la caractérisation de ce défaut. Dans ce but, nous avons étudié l’impact, sur ce composant, des méthodes de préparation d’échantillon standards qui peuvent être utilisées en vue de la localisation de défaut et de l’accès au défaut.

2.2.1 Limites de préparation pour la localisation

Le tableau 7 permet de souligner pour chaque mode de défaillance, quelles méthodes de localisation peuvent permettre de solliciter et détecter le défaut ainsi que

la méthode d’accès nécessaire en préparation d’échantillon pour pouvoir l’utiliser, lorsque le composant est en boitier plastique.

Défaillance électrique générée

Méthodes de localisation à utiliser

Accès nécessaire en préparation

d’échantillon

Circuit ouvert Contraste de potentiel Face avant

Défaut résistif Effet Seebeck Face arrière ou face avant

Microscopie magnétique En boitier, face avant ou face arrière Thermographie IR En boitier, face avant ou face arrière

Cristaux liquides Face avant

OBIRCh Face arrière ou face avant

Court-circuit OBIRCh Face arrière ou face avant

Contraste de potentiel Face avant

Microscopie magnétique En boitier, face avant ou face arrière Modification du gain en

RF

Aucune actuellement :la localisation se limite à une interprétation poussée de la caractéristique électrique

Courants de fuite EMMI Face avant ou face arrière

Cristaux liquides Face avant

Thermographie IR En boitier, face avant ou face arrière Microscopie magnétique En boitier, face avant ou face arrière Tableau 7. Méthodes de localisation et accès physique nécessaire pour chaque

mode de défaillance

Chacune des méthodes de localisation décrite dans ce tableau est détaillée en annexe 7. Le tableau 7 révèle, tout d’abord, que pour une même défaillance, plusieurs techniques peuvent être employées. Dans le cas d’une pièce en court-circuit, par exemple, l’OBIRCh, le contraste de potentiel et la microscopie magnétique peuvent permettre de localiser le défaut. Toutes ces techniques ne reposant pas sur le même principe, elles ont chacune leurs propres limites d’application et en deviennent complémentaires [DEB08].

Ce tableau montre, de plus, que lorsque la défaillance est uniquement détectable sous sollicitation RF, les techniques de localisation actuelles ne sont pas applicables. En effet, l’ensemble des techniques de localisation utilisent le déplacement de charges en mode statique ou dynamique dans le composant pour localiser une perturbation de ce signal. Or, si aucune défaillance n’est observée en statique ou en dynamique, ces techniques ne détecteront pas d’anomalie du signal. Par exemple, si deux lignes de métallisation d’une inductance sont connectées, cela va influer sur la valeur de l’inductance et donc sur la réponse en fréquence du circuit RLC mais n’aura pas d’influence sur la réponse en I(V) qui sera toujours un court-circuit.

A ce jour, les laboratoires ne sont pas dotés d’équipement permettant de localiser un défaut à l’origine d’une modification de la réponse en fréquence

uniquement. C’est pourquoi avec une telle défaillance, et comme peut l’indiquer la méthodologie standard du chapitre 1 (question Q3 : Est-ce que l’analyse électrique a

conclu que quelle que soit l’approche de préparation d’échantillon choisie, il est

préférable de réaliser une analyse de construction complète de l’assemblage et de

la puce, focalisée sur une zone d’intérêt bien choisie ?), l’analyse est traitée telle

une analyse de construction. Il s’agit alors d’une limite due aux techniques de localisation et non pas à la préparation d’échantillon. Cette limite d’analyse ne sera donc pas traitée dans cette étude.

Pour les autres défaillances, la dernière colonne du tableau 7 souligne que, comme pour les produits standards, les techniques de localisation nécessitent le plus souvent une préparation du composant, alors en boitier : soit par la face arrière, soit par la face avant. Nous retrouvons ainsi le besoin de réaliser les mêmes préparations d’échantillon que celles présentées dans la méthodologie en vue de la localisation (chapitre 1 paragraphe 3.2). Nous avons donc évalué l’impact de chacune d’elles sur ce type de structure.

Sur les technologies BCB/Cu, l’accès par la face arrière ne se différencie pas

de celui réalisé sur une structure sans BCB/Cu. Aucune difficulté n’a été révélée pour réaliser une préparation par la face arrière de ces produits. Ainsi, lorsque l’accès par la face arrière est nécessaire, la méthodologie standard fonctionne.

Pour l’accès face avant, trois accès sont possibles, en suivant la méthodologie : le retrait total du boitier plastique par voie chimique humide, le retrait local du boitier par voie chimique humide, ou le polissage mécanique du boitier par la face avant.

Cette dernière solution étant utilisée pour atteindre le substrat, elle a pour effet de retirer les couches actives. La présence de BCB/Cu ne pose également aucune difficulté par rapport à une autre technologie.

Les limites de préparation vont en fait être atteintes pour la décapsulation par voie chimique humide du boitier. En effet, cette approche n’est plus applicable lorsque la puce utilise une technologie BCB/Cu comme dans ce cas d’étude. Les solutions acides utilisées (acide nitrique fumant et sulfurique), attaquent autant la résine du boitier que le BCB en surface de puce car il est organique. Ainsi, en utilisant cette préparation, la majorité des couches actives est aussi retirée. Un exemple est donné en figure 49.

Figure 49: Résultat d’une ouverture chimique d’une technologie BCB/Cu en

boitier plastique

Il n’est donc pas possible d’utiliser l’attaque chimique humide standard pour retirer le boitier et accéder à la face avant de la puce. Dans cette situation, cela empêche l’utilisation de l’ensemble des techniques de localisation du tableau 7

nécessitant l’accès à la face avant. Les cas d’analyses décrites par la méthodologie de préparation en vue de la localisation qui nécessitent un accès chimique par la face avant ne peuvent être traités. Il est donc primordial de développer une méthode alternative de préparation pour permettre la localisation des défauts dans tous les cas d’analyse.

2.2.2 Limite de préparation pour l’accès au défaut

En considérant que le défaut a été localisé, il faut alors le caractériser physiquement et le plus souvent y accéder. Or, de même que pour la localisation, dès lors qu’un accès à la face avant de la puce est requis et que l’intégrité des couches actives est indispensable, la méthode standard de préparation d’échantillon n’est

pas efficace.

Dans tous les autres types d’accès (face arrière ou micro-section), aucune difficulté liée à la technologie n’a été relevée. L’ensemble des méthodes utilisées sur les produits standards est efficace. Par conséquent, le développement majeur qui a été réalisé au cours de cette étude sur ces technologies a consisté à trouver une alternative à l’accès face avant par voie chimique.