Seong-Woo Bae :

Entwicklung einer Rastersonden-Strom-Messtechnik für die kontaktlose Bestimmung von Strömen in mikroelektronischen Leiterbahnstrukturen basierend auf dem magneto-resistiven Effekt

Dissertation angenommen durch: Gerhard-Mercator-Universität, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechni, 2002-11-26

BetreuerIn: Prof. Dr.-Ing. Erich Kubalek , Gerhard-Mercator-Universität, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik

GutachterIn: Prof. Dr.-Ing. Erich Kubalek , Gerhard-Mercator-Universität, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik
GutachterIn: Prof. Dr.-Ing. Edmund Gerhard , Gerhard-Mercator-Universität, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik

Schlüsselwörter in Deutsch: kontaktlose Stromdetektion, Rastersonden-Strom-Messtechnik, magneto-resistiver Sensor, Rasterkraftmikroskop
Schlüsselwörter in Englisch: contactless current detection, scanning current measurement technique, magneto-reistive sensor, scanning force microscop

  
   
 Klassifikation     
 Abstrakt     
   

Abstrakt in Deutsch

Für die Funktions- und Fehleranalyse integrierter Schaltkreise (IC) ist die zerstörungsfreie, kontaktlose Strombestimmung von größter Bedeutung. Diese Notwendigkeit brachte verschiedene Lösungsansätze hervor, jedoch noch keine entsprechende anwendungsfähige Messtechnik. Ziel der Arbeit war es, eine Rastersonden-Strom-Messtechnik zu realisieren, die eine kontaktlose Strombestimmung auf beliebigen Messpunkten in ICs ermöglicht. Zur Stromdetektion wurden mikrominiaturisierte, magneto-resistive (MR) Sensoren verwendet. Das Messprinzip beruht auf der Messung der Magnetfeldverteilung oberhalb stromführender Leiterbahnen. Basierend auf diesem Sensor wurde eine neue Messsonde entwickelt und realisiert, die neben der Magnetfeldmessung auch eine Topographiemessung erlaubt. Durch Anwendung verschiedener Messtechniken konnte eine Wechselstromdetektion bis hinunter in den µA-Bereich und bis zu Messfrequenzen im MHz-Bereich auf einer Testleiterbahnstruktur demonstriert werden. Abschließend wurde die Einsatzfähigkeit der neuentwickelten Rastersonden-Strom-Messtechnik am Beispiel einer Strompfadverfolgung in einem realen IC demonstriert.

Abstrakt in Englisch

The non-destructive and contactless current detection is highly required for the function- and failure analysis of integrated circuits (ICs). Up to now, different measurement techniques have been proposed and introduced. No commercial measurement technique has been available for the application. The aim of this work was to develop a scanning current measurement technique, that allows to detect currents on ICs contactless. Micro-miniaturized magneto-resistive (MR) sensors were used for the current detection. The measurement principle is detecting and assessing the magnetic fields over the current carrying conducting line. Based on the MR sensors, a new probe was constructed. This probe enables parallel to the current detection, a topography measurement. Furthermore, different measurement techniques were introduced and successfully applied, for the AC-current detection in µA-range and in MHz-range on the test structures. Finally, the functionality of the scanning current measurement technique was demonstrated by the current detection on a real IC.