Méthodologies de test pour la caractérisation radiofréquence et hyperfréquence de composants microélectroniques avancés et systèmes intégrés en vue de leur modélisation et du contrôle non destructif

par Dolphin Abessolo Bidzo

Thèse de doctorat en Électronique et microélectronique

Sous la direction de Philippe Descamps.

Soutenue en 2007

à Caen .


  • Résumé

    Ce mémoire de thèse est consacré à l’étude des méthodologies de test pour la caractérisation radiofréquence et hyperfréquence de composants microélectroniques et des systèmes intégrés. Traditionnellement, cette caractérisation s’effectue dans le domaine fréquentiel. Ce manuscrit met en évidence les atouts certains du domaine temporel bien souvent négligé. La première partie de ce document passe en revue les diverses techniques de calibrage et de suppression des éléments parasites pour la caractérisation RF sous pointes. Dans la deuxième partie, l’utilisation de la réflectométrie dans le domaine temporel (TDR) y est développée. Après un bref rappel du principe de la TDR, cette technique de caractérisation non destructive est appliquée avec succès à la détection, l’identification et la localisation de défaillances électriques dans des boîtiers complexes de circuits intégrés encapsulés ; la vérification et l’amélioration de l’intégrité du signal dans des cartes électroniques y sont également étudiées. Une approche originale de caractérisation RF, le fenêtrage dans le domaine temporel, y est également présentée. Cette méthodologie de test RF utilise les potentialités des analyseurs de réseau vectoriel modernes d’une part, et la transformée en Z d’autre part, afin de fournir des résultats dans le domaine fréquentiel après la suppression d’éléments parasites par fenêtrage dans le domaine temporel. Enfin, la dernière partie de cette thèse traite de la caractérisation RF en vue d’extraire des modèles équivalents d’éléments passifs. Cette étude montre que l’amélioration des résultats nécessite la mise en place de structures de test adaptées par des simulations électromagnétiques.

  • Titre traduit

    Test methodologies for radio frequency and microwave characterization of advanced microelectronics components and integrated circuits for their electrical modelling and non-destructive failure analysis


  • Résumé

    This PhD dissertation is devoted to the study of test methodologies for RF and microwave characterization of microelectronics components and integrated circuits. Traditionally, this type of characterization is performed in the frequency domain. This manuscript highlights that time domain analysis should not be kept away from RF characterization flow. The first part of this paper reviews various calibration techniques and de-embedding methods for on-wafer RF and microwave characterization. In the second part, the use of time domain reflectometry (TDR) is developed. After a brief recall of TDR principle, this non-destructive testing methodology is successfully applied to detect, to identify and to localize electrical failures in complex integrated circuits packages. Then TDR is use to solve signal integrity problems in printed circuit boards (PCBs). A novel RF characterization approach, time domain gating (TDG) is also presented. Digital signal processing (DSP) permits convenient implementation of the Fast Fourier Transform (FFT) known as the chirp Z Transform in modern vector network analyzers. Thus, S-parameters parasitic elements are removed after applying the best adapted time domain gate to raw data and converting back to frequency domain. Finally, the last part of this thesis deals with RF characterization with the aim to extract RF models of passive devices. This study shows that test structures have a great impact on the measurements of an intrinsic device under test (DUT) even after de-embedding, so that to match test structures and improve their optimization, prior electromagnetic simulations are necessary. The measurements are in good agreement with simulations.

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  • Détails : 1 vol. (192 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 182-188

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