Термальная лазерная стимуляция
Термическая лазерная стимуляция представляет собой класс методов визуализации дефектов, в которых используется лазер для создания тепловых изменений в полупроводниковом устройстве . [ 1 ] Этот метод может быть использован для анализа отказов полупроводников . Существует четыре метода, связанных с термической лазерной стимуляцией: изменение сопротивления, индуцированное оптическим лучом (OBIRCH), [ 2 ] термоиндуцированное изменение напряжения (TIVA)), [ 3 ] внешнее изменение напряжения (XIVA) [ 4 ] и визуализация с эффектом Зеебека (SEI)
Изменение сопротивления, вызванное оптическим лучом
[ редактировать ]Изменение сопротивления, индуцированное оптическим лучом (OBIRCH) — это метод визуализации, при котором лазерный луч вызывает тепловые изменения в устройстве. Лазерная стимуляция выявляет различия в тепловых характеристиках между областями, содержащими дефекты, и областями без дефектов. Поскольку лазер локально нагревает дефектную область на металлической линии, по которой протекает ток , результирующие изменения сопротивления можно обнаружить путем мониторинга входного тока устройства. ОБИРЧ полезен для обнаружения эффектов электромиграции , приводящих к образованию открытых металлических линий.
постоянное напряжение На тестируемое устройство (DUT) подается . На устройстве выбирается интересующая область, и для ее сканирования используется лазерный луч. Входной ток, потребляемый устройством, отслеживается на предмет изменений во время этого процесса. Когда отмечается изменение тока, на изображении устройства отмечается положение лазера в момент, когда произошло изменение.
Когда лазерный луч попадает в место, не содержащее пустот, происходит хорошая теплопередача и изменение электрического сопротивления невелико. Однако в областях, содержащих пустоты, передача тепла затруднена, что приводит к большему изменению сопротивления. Степень изменения сопротивления отображается визуально на изображении устройства, при этом участки с более высоким сопротивлением отображаются яркими пятнами. [ 5 ]
Термическое изменение напряжения
[ редактировать ]Термически индуцированное изменение напряжения (TIVA) — это метод визуализации, при котором лазерный луч используется для точного определения местоположения короткого замыкания на устройстве. Лазер вызывает локальные температурные градиенты в устройстве, что приводит к изменению количества энергии , потребляемой устройством.
Лазер сканирует поверхность устройства, пока оно находится под электрическим смещением . Устройство смещается с помощью источника постоянного тока, а напряжение на выводе источника питания отслеживается на предмет изменений. Когда лазер попадает на область, содержащую короткое замыкание, происходит локальный нагрев. Этот нагрев изменяет сопротивление короткого замыкания, что приводит к изменению потребляемой мощности устройства. Эти изменения в энергопотреблении наносятся на изображение устройства в местах, соответствующих положению лазера в момент обнаружения изменения. [ 6 ]
Внешнее индуцированное изменение напряжения
[ редактировать ]Внешнее индуцированное изменение напряжения (XIVA) поддерживает постоянное смещение напряжения и постоянный ток измерения на тестируемом устройстве. Когда сканирующий лазер проходит над дефектным местом, внезапное изменение импеданса происходит . Обычно это приводит к изменению тока, однако дроссель постоянного тока предотвращает это. Обнаружение этих событий позволяет определить положение дефекта. [ 7 ]
Визуализация эффекта Зеебека
[ редактировать ]Визуализация с эффектом Зеебека (SEI) использует лазер для создания температурных градиентов в проводниках . Возникающие температурные градиенты генерируют соответствующие градиенты электрического потенциала . Эта корреляция тепловых и электрических градиентов известна как эффект Зеебека. Метод SEI используется для обнаружения электрически плавающих проводников.
Когда лазер изменяет температурный градиент плавающего проводника, изменяется его электрический потенциал. Это изменение потенциала изменит смещение любых транзисторов, подключенных к плавающему проводнику, что повлияет на рассеивание тепла устройством. Эти изменения отображаются на визуальном изображении устройства, чтобы физически обнаружить плавающие проводники. [ 8 ]
Извлечение ключа
[ редактировать ]был проведен эксперимент, подтверждающий концепцию В Университете Флориды , который продемонстрировал возможность использования тепловой лазерной стимуляции для проникновения в чипы SRAM и извлечения конфиденциальной информации. [ 9 ]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Бодуан и др. 2004 г.
- ^ Никава и Тозаки 1993
- ^ Коул, Танюнён и Бартон, 1998 г.
- ^ Фальк 2001
- ^ Никава и Тозаки 1993 , с. 305
- ^ Коул, Танюнён и Бартон 1998 , стр. 131.
- ^ Фальк 2001 , с. 60
- ^ Коул, Танюнён и Бартон 1998 , стр. 130.
- ^ Лорке, Хайко; Таджик, Шахин (16 августа 2018 г.). «Извлечение ключей с помощью термолазерной стимуляции» . Рурский университет в Бохуме . Проверено 14 сентября 2021 г.
Ссылки
[ редактировать ]- Бодуэн, Ф; Деспла, Р; Перду, П; Бойт, К. (2004), «Принципы методов термической лазерной стимуляции», Анализ отказов микроэлектроники , Materials Park, Огайо: ASM International: 417–425, ISBN 0-87170-804-3 .
- Коул, Э.И.; Танюнён, П; Бартон, Д.Л. (1998), «Задняя локализация открытых и закороченных межсоединений ИС», 36-й ежегодный международный симпозиум по физике надежности , Общество электронных устройств и Общество надежности Института инженеров по электротехнике и электронике, Inc.: 129–136, ISBN 0-7803-4400-6 .
- Фальк, Р.А. (2001), «Передовые методы LIVA/TIVA», Труды 27-го Международного симпозиума по тестированию и анализу отказов , Materials Park, Огайо: ASM International: 59–65, ISBN 0-87170-746-2 .
- Никава, К; Тозаки, С. (1993), «Принципы нового метода наблюдения OBIC для обнаружения дефектов в алюминиевых полосах под действием тока», Труды 19-го Международного симпозиума по испытаниям и анализу отказов , Materials Park, Огайо: ASM International: 303–310, ISBN 0-87170-498-6 .