Mise en place du test

III.6.1.1. Préparation de l'échantillon

Le circuit utilisé pour l’étude est la mémoire SRAM CY7C1069 CMOS, qui est

réputée pour son extrême sensibilité aux SELs et aux SEUs (“Single Event Upset”)[Darracq

2002]. La face arrière du boîtier a été enlevée pour permettre la stimulation laser par la face arrière au travers du substrat. Le polissage laisse apparaître le substrat de la puce avec une épaisseur moyenne de substrat de 200 m.

III.6.1.2. Mise en place expérimentale

La présence du déclanchement de SELs se manifeste par l'apparition d'une

surconsommation de courant qui devient constante tant que la tension d’alimentation est

maintenue.

Le courant nominal de la mémoire est compris entre 50 à 70mA pour une tension de polarisation nominale de 3,3V. À chaque impulsion laser envoyée on mesure le courant

d’alimentation. Si le courant devient supérieur à 100mA, l’alimentation est automatiquement

éteinte pour protéger le circuit.

III.6.1.3. Protocole de test SEL

Alimentation ON

E voyer l’i pulsio LASER

Mesurer le courant Etei dre l’ali e tatio

Déplacer le LASER I < 100mA I > 100mA Attendre 8 ms Attendre 4 ms Réglage de l’e ergie LASER

Focalisation du LASER Alimentation ON Laser Latch-up Alimentation OFF Trig a) b)

Figure III-17 : a) protocole de test SEL. b) Signatures électrique typique d'un SEL aux bornes d'alimentation du circuit.

Résultats expérimentaux obtenus avec le prototype IMS/ATLAS

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Pour faciliter la visualisation de l’évolution du courant, une résistance de faible valeur

a été mise en série sur l'alimentation. Cela permet de relever la chute de tension observée aux bornes du circuit suite à un déclenchement SEL (Figure III-17b). La chute de tension est la conséquence d'un courant de latchup. La dynamique de la chute de tension découle de la limitation en courant de l'alimentation associée à la décharge du circuit RC créée par les capacités de découplages.

Afin d'avoir une vue globale de sa sensibilité SEL, nous avons réalisé un balayage de toute la surface plan mémoire. Pour cela, nous avons utilisé un microscope confocal équipé d'un objectif 100x et de platines de translations sur lesquelles le circuit est fixé. La séquence de test qui a permis de réaliser la cartographie SEL représentée Figure III-18 est illustrée sur le graphe Figure III-17a.

III.6.1.4. Cartographie Laser SEL 2D

La cartographie Figure III-18 laisse apparaître la matrice du plan mémoire. L'inhomogénéité de la cartographie observée du coté droit met en évidence une sensibilité en fonction de la profondeur de focalisation qui est principalement due au tilt du circuit par rapport au plan des platines de translation.

Pour augmenter l'extension du paramètre confocal lié à l’utilisation de l'objectif 100x,

nous avons travaillé avec une énergie laser légèrement au dessus de l'énergie seuil, ce qui a

permis d’effectuer des pas de 30µm pendant le balayage de la totalité de la puce.

Plusieurs heures d'acquisition ont été nécessaires pour obtenir cette cartographie car la

vitesse de balayage est limitée par le temps des cycles de la mise en marche de l’alimentation.

5

m

m

17 mm

Energie Laser 1 nJ

Mode Stage XY Objectif 100x

Figure III-18 : Cartographie SEL du circuit entier par déplacement du composant sous le faisceau laser.

Résultats expérimentaux obtenus avec le prototype IMS/ATLAS

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En raison des problèmes de positionnement induits par le câblage qui contraint le déplacement du circuit, ce type de microscope ne permet pas de résoudre spatialement la

sensibilité SEL d’un seul point mémoire. Pour s’affranchir de ces contraintes mécaniques,

nous avons utilisé un microscope LSM du banc PROBER de la plateforme ATLAS. Sur ce banc de test le circuit reste fixe, un scanner optique déplace le faisceau via les objectifs de microscope MITUTOYO chargés de la focalisation du faisceau laser dans le substrat (cf chapitre2).

L’utilisation de ce microscope permet de réaliser des cartographies en quelques

minutes avec une résolution sub-micronique. Le microscope LSM PROBER permet de superposer plusieurs faisceaux lasers au faisceau 1300nm continu servant à cartographier les interconnections par réflexion du laser du circuit au travers du substrat. Ce dernier sert de

référence pour l’alignement des autres lasers car son injection a été optimisée afin d’obtenir le

meilleur champ de vue au travers les objectifs.

Pour faire en sorte que la quantité d’énergie transmise par l'objectif reste suffisamment constante dans tout le champ de l’objectif, le champ de vue sera réduit en fonction de

l'objectif utilisé. Les variations d'énergie liées au balayage de la pupille de l'objectif fait que

l’on considère plus d'un tiers du champ de l'objectif comme non utilisable. Par exemple, pour

imager des motifs de sensibilité SELs avec un objectif 100X, on limitera le champ à

20×20 m.

L’utilisation de différents objectifs va permettre d'étudier l'influence de taille du spot

laser sur la résolution. Avec une taille de spot laser importante, les motifs de sensibilité ne seront pas représentatifs de la sensibilité d'un seul point mémoire. Toutefois le déclenchement de plusieurs événements simultanément peut induire des chemins de courant spécifiques.

La stabilisation du courant suite au verrouillage du mécanisme Latchup dépend du courant de Latchup mais aussi des capacités de découplage et de l’alimentation utilisée. En plus de la limitation en courant de l’alimentation, la résistance mise en série sur le chemin d’alimentation protège le circuit en cas de fort appel de courant.

Pour avoir une réponse transitoire la plus représentative, nous observons la chute de

tension qui a lieu aux bornes d’alimentation du circuit lors d’un appel de courant. En observant cette variation de tension il est possible d’obtenir une image des chemins de

Résultats expérimentaux obtenus avec le prototype IMS/ATLAS

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