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Dissertation angenommen durch: Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik, 2002-12-10
BetreuerIn: Prof. Dr.-Ing. Erich Kubalek , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik
GutachterIn: Prof. Dr.-Ing. Erich Kubalek , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik
GutachterIn: Prof. Dr.-Ing. Edmund Gerhard , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik
Schlüsselwörter in Deutsch: kontaktloses Testen, Rasterkraftmikroskop, RKM, Magnetkraftmikroskop, MKM, IC, Strommessung
Schlüsselwörter in Englisch: IC-testing, magnetic force microscopy, contact less, reliability, measurement, integrated circuits, IC, microelectronics, scanning force microscopy
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Abstrakt in Deutsch
Die immer komplexer werdenden ICs und die immer kürzeren Entwicklungszyklen verlangen nach einer schnellen und präzisen Funktions- und Fehleranalyse. Viele etablierte Messtechniken stoßen aufgrund der sinkenden Strukturbreiten und der steigenden Taktfrequenzen an ihre Grenzen. Zur Zeit exsistiert kein kommerzielles Testsystem, das es erlaubt, hochorts- und zeitaufgelöst Ströme innerhalb integrierter Schaltungen zu messen.
Ziel der hier vorgestellten Arbeit war daher die Entwicklung einer hochorts- und zeitaufgelösten Strommesstechnik. Hierzu wurde vorab, basierend auf einem kommerziellen Rasterkraftmikroskop, ein Testsystem realisiert.
Es wird eine Hochfrequenzmesstechnik präsentiert. Strommessungen mit Frequenzen von über 4 GHz konnten hiermit weltweit erstmals demonstriert werden.
Eine neuartige Gleichstrommesstechnik wird vorgestellt. Mit ihr ist es möglich, die Empfindlichkeit der Gleichstrommessung von 15 mA mit Standard-Messsonden auf einige 10 ľA zu verbessern.
Aber auch störende Effekte wie der Spannungseinfluss oder der Einfluss der Hebelarmbeschichtung auf die Strommessung wurden erstmalig entdeckt, theoretisch anhand von Modellerweiterungen erklärt und messtechnisch verifiziert. Einige Alternativen zur Eliminierung dieser Effekte wurden diskutiert und realisiert.
Abschließend konnte die hervorragende Eignung der entwickelten Messtechnik anhand eines konkreten Beispiels aus dem Alltag der Funktions- und Fehleranalyse demonstriert werden.
Abstrakt in Englisch
The increasing complexity of integrated circuits (IC) requires IC internal contactless test-techniques for their function and failure analysis. The magnetic force microscopy-based current contrast imaging test-system makes the measurement of IC
internal currents and current contrast imaging of IC areas possible. In this book a magnetic force microscopy (MFM) based current contrast imaging (CCI) test-system is presented. This new technology offers a promising tool for advanced contactless circuit
internal function and failure analysis of IC. Contactless current images of 100nm wide interconnection lines and currents down to 1.7ľA are presented. In this work the first high frequency current measurements up to 4.7 GHZ are demonstrated. Furthermore, there are some new detrimental effects on the technique which are discovered, explained by a new model and some possibilities for elimination of these effects are developed and presented. At least a failure analysis at a real IC is demonstrated.
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