熱レーザー刺激

熱レーザー刺激は、レーザーを使用して半導体デバイスに熱変化を引き起こす欠陥画像化技術の一種です。^{[1]この技術は、半導体の}故障解析に使用できます。熱レーザー刺激に関連する技術には、光ビーム誘起抵抗変化 (OBIRCH)、^[2]熱誘起電圧変化 (TIVA)、^[3]外部誘起電圧変化 (XIVA) ^[4]ゼーベック効果画像化 (SEI) の 4 つがあります。

光ビーム誘起抵抗変化 (OBIRCH) は、レーザー ビームを使用してデバイスに熱変化を誘発するイメージング技術です。レーザー刺激により、欠陥のある領域と欠陥のない領域の間の熱特性の違いが強調されます。レーザーが電流を流している金属ライン上の欠陥領域を局所的に加熱すると、デバイスへの入力電流を監視することで、結果として生じる抵抗変化を検出できます。OBIRCH は、オープン メタル ラインを引き起こすエレクトロマイグレーション効果を検出するのに役立ちます。

被試験デバイス (DUT) に一定の電圧が印加されます。デバイス上の対象領域が選択され、レーザー ビームを使用してその領域がスキャンされます。このプロセス中に、デバイスによって引き出される入力電流の変化が監視されます。電流の変化が記録されると、変化が発生したときのレーザーの位置がデバイスの画像上にマークされます。

レーザービームが空隙のない場所に当たると、熱伝導が良好で電気抵抗の変化は小さい。しかし、空隙のある場所では熱伝導が阻害され、抵抗の変化が大きくなります。抵抗の変化の度合いはデバイスの画像上に視覚的に表示され、抵抗の高い部分は明るい点として表示されます。^[5]

熱誘起電圧変化 (TIVA) は、レーザー ビームを使用してデバイスの電気的短絡の位置を正確に特定する画像化技術です。レーザーはデバイス内に局所的な熱勾配を誘発し、その結果、デバイスが使用する 電力量が変化しま す。

電気バイアスがかかった状態で、レーザーをデバイスの表面上でスキャンします。デバイスは定電流源を使用してバイアスされ、電源ピンの電圧の変化が監視されます。レーザーが短絡のある領域に当たると、局所的な加熱が発生します。この加熱により短絡の抵抗が変化し、デバイスの消費電力が変わります。これらの消費電力の変化は、変化が検出された時点でのレーザーの位置に対応する場所のデバイスの画像上にプロットされます。^[6]

外部誘導電圧変化（XIVA）は、テスト対象デバイス上で定電圧バイアスと定電流センシングを維持します。スキャンレーザーが欠陥のある場所を通過すると、インピーダンスが突然変化します。通常、これにより電流が変化することが予想されますが、定電流チョークによりこれが起こるのを防ぎます。これらのイベントを検出することで、欠陥の位置を特定できます。^[7]

ゼーベック効果イメージング (SEI) では、レーザーを使用して導体に熱勾配を生成します。誘起された熱勾配は、対応する電位勾配を生成します。この熱勾配と電位勾配の相関関係は、ゼーベック効果として知られています。SEI 技術は、電気的に浮遊している導体の位置を特定するために使用されます。

レーザーが浮遊導体の熱勾配を変えると、その電位が変化する。この電位の変化は浮遊導体に接続されたトランジスタのバイアスを変え、デバイスの放熱に影響を与える。これらの変化はデバイスの視覚画像にマッピングされ、浮遊導体を物理的に特定する。^[8]

フロリダ大学で概念実証実験が行われ、熱レーザー刺激を使用してSRAMチップを覗き込み機密情報を抽出できる可能性が実証されました。^[9]

• レーザー記事一覧

• Beaudoin, F; Desplats, R; Perdu, P; Boit, C (2004)、「熱レーザー刺激技術の原理」、マイクロエレクトロニクス故障解析、マテリアルズパーク、オハイオ州：ASMインターナショナル：417–425、ISBN 0-87170-804-3。
• Cole, E. I; Tangyunyong, P; Barton, DL (1998)、「オープンおよびショートした IC 相互接続の裏面位置特定」、第 36 回国際信頼性物理シンポジウム、電子デバイス学会および電気電子技術者協会の信頼性学会: 129–136、ISBN 0-7803-4400-6。
• Falk, RA (2001)、「高度な LIVA/TIVA 技術」、第 27 回国際試験および故障解析シンポジウム議事録、マテリアルズ パーク、オハイオ州: ASM インターナショナル: 59–65、ISBN 0-87170-746-2。
• 二川 健、戸崎 誠 (1993)、「電流ストレス下での Al ストライプの欠陥検出のための新しい OBIC 観察法の原理」、第 19 回国際試験および故障解析シンポジウム議事録、マテリアルズ パーク、オハイオ州: ASM インターナショナル: 303–310、ISBN 0-87170-498-6。