Validação de protótipo e análise de falhas no teste com feixe de elétrons : um estudo visando a sua automação

Abstract

O trabalho aqui apresentado descreve algumas pesquisas em teste de circuitos integrados. Estas pesquisas consistem, por um lado, na análise de falhas e por outro, na validação de protótipos, ambas fazendo uso de técnicas de teste com feixe de elétrons. A primeira parte deste trabalho apresenta uma revisão dos princípios do teste com feixe de elétrons, bem como descreve as pesquisas correntemente em desenvolvimento no laboratório TIM3-INPG. Também são abordados temas como o tratamento de imagem em contraste de potencial e projeto visando a testabilidade de circuitos no teste com feixe de elétrons. Quanto a este último assunto, sua inclusão neste trabalho visou apresentar, aqueles que trabalham na área de projetos de circuitos, desconhecedores dos problemas do MEV, idéias de como realizar seu projeto a fim de tornar a tarefa de depuração do protótipo pelo feixe de elétrons o mais fácil possível. A segunda parte descreve experimentos práticos na área de validação de protótipos, onde duas técnicas pertinentes foram utilizadas e o estudo de um caso real foi apresentado. A primeira técnica é baseada na adaptação de uma ferramenta de comparação de múltiplas imagens adjacentes, que foi originalmente desenvolvida para o processo de análise de falhas. A segunda técnica utilizada faz uso de um sistema especialista que, baseado no conhecimento adquirido do circuito, gera o diagnóstico automático de falha. Os desempenhos destas duas ferramentas são apresentados e discutidos, bem como é fornecido o diagnóstico de falha para o circuito protótipo utilizado. Como conclusão, são propostos futuros desenvolvimentos no processo de validação de protótipo. Estes melhoramentos objetivam tanto a completa automação do processo quanto o enriquecimento da informação provida no final do processo de diagnóstico de falha, de forma a obter-se um ambiente de teste para validação de protótipos apresentando um alto grau de integração e automação.

The work reported herein describes some IC testing research. This research concerns on one hand, failure analysis and on the other hand IC prototype validation, both making use of e-beam testing techniques. The first part of this work presents a review of e-beam testing as well as describes the researches currently in progress at the TIM3-INPG Laboratory. Subjects like voltage contrast image treatment and design for testability in e-beam testing are also discussed. Considering the last theme, it was included in this work in order to provide to the IC designers, whose knowledge about the SEM problems is not enough, some ideas on the way of how to accomplish their design to make the prototype validation process as easy as possible. The second part describes practical experiments in the prototype validation domain, where two approaches were used and a real case study was presented. The first approach is based on the multiple adjacent images comparison process adaptation, firstly developed to be used in the failure analysis process. The second technique makes use of an expert system, based on the acquired knowledge of the device under test in order to provide the fault diagnosis. The performances of these two approaches are presented and discussed, as well as, the fault diagnosis to the prototype circuit is presented. As conclusion, it is proposed further developments in the prototype validation approach. These improvements deal with the automation of the entire process as well as the enhancement of the information provided at the end of the fault diagnosis process, in order to obtain a testing environment for prototype validation with high integration and automation degrees.