La estimulación láser térmica representa una clase de técnicas de obtención de imágenes de defectos que emplean un láser para producir una variación térmica en un dispositivo semiconductor . [1] Esta técnica se puede utilizar para el análisis de fallos de semiconductores . Hay cuatro técnicas asociadas con la estimulación láser térmica: cambio de resistencia inducido por haz óptico (OBIRCH), [2] alteración de voltaje inducida térmicamente (TIVA), [3] alteración de voltaje inducida externamente (XIVA) [4] e imágenes por efecto Seebeck (SEI)
El cambio de resistencia inducido por haz óptico (OBIRCH) es una técnica de obtención de imágenes que utiliza un haz láser para inducir un cambio térmico en el dispositivo. La estimulación láser resalta las diferencias en las características térmicas entre las áreas que contienen defectos y las áreas que no los tienen. A medida que el láser calienta localmente un área defectuosa en una línea de metal que transporta una corriente , los cambios de resistencia resultantes se pueden detectar mediante el monitoreo de la corriente de entrada al dispositivo. OBIRCH es útil para detectar efectos de electromigración que resultan en líneas metálicas abiertas.
Se aplica un voltaje constante al dispositivo bajo prueba (DUT). Se selecciona un área de interés en el dispositivo y se utiliza un rayo láser para escanearla. La corriente de entrada que consume el dispositivo se monitorea para detectar cambios durante este proceso. Cuando se detecta un cambio en la corriente, la posición del láser en el momento en que se produjo el cambio se marca en la imagen del dispositivo.
Cuando el haz láser incide en un punto que no contiene ningún vacío, existe una buena transmisión térmica y el cambio en la resistencia eléctrica es pequeño. Sin embargo, en áreas que contienen vacíos, la transmisión térmica se ve impedida, lo que da como resultado un cambio mayor en la resistencia. El grado de cambio de resistencia se muestra visualmente en una imagen del dispositivo, y las áreas de mayor resistencia se muestran como puntos brillantes. [5]
La alteración de voltaje inducida térmicamente (TIVA) es una técnica de obtención de imágenes que utiliza un rayo láser para localizar la ubicación de cortocircuitos eléctricos en un dispositivo. El láser induce gradientes térmicos locales en el dispositivo, que dan lugar a cambios en la cantidad de energía que utiliza el dispositivo.
Se pasa un láser por la superficie del dispositivo mientras está bajo tensión eléctrica . El dispositivo se polariza utilizando una fuente de corriente constante y se monitorea el voltaje del pin de la fuente de alimentación para detectar cambios. Cuando el láser golpea un área que contiene un cortocircuito, se produce un calentamiento localizado. Este calentamiento cambia la resistencia del cortocircuito, lo que da como resultado un cambio en el consumo de energía del dispositivo. Estos cambios en el consumo de energía se trazan en una imagen del dispositivo en ubicaciones correspondientes a la posición del láser en el momento en que se detectó el cambio. [6]
La alteración de voltaje inducido externamente (XIVA) mantiene una polarización de voltaje constante y una detección de corriente constante en el dispositivo bajo prueba. Cuando el láser de escaneo pasa sobre una ubicación defectuosa, se crea un cambio repentino en la impedancia . Esto normalmente daría como resultado un cambio en la corriente, sin embargo, el estrangulador de corriente constante evita que esto suceda. La detección de estos eventos permite determinar la posición del defecto. [7]
La técnica de imágenes por efecto Seebeck (SEI) utiliza un láser para generar gradientes térmicos en conductores . Los gradientes térmicos inducidos generan gradientes de potencial eléctrico correspondientes . Esta correlación de gradientes térmicos y eléctricos se conoce como efecto Seebeck. La técnica SEI se utiliza para localizar conductores que flotan eléctricamente.
Cuando el láser cambia el gradiente térmico de un conductor flotante, su potencial eléctrico cambia. Este cambio de potencial cambiará la polarización de cualquier transistor conectado al conductor flotante, lo que afecta la disipación de calor del dispositivo. Estos cambios se asignan a una imagen visual del dispositivo para poder localizar físicamente los conductores flotantes. [8]
En la Universidad de Florida se llevó a cabo un experimento de prueba de concepto que demostró la posibilidad de utilizar la estimulación láser térmica para examinar los chips SRAM y extraer información confidencial. [9]