Fiabilité des diodes de protection ESD soumises à des décharges électrostatiques répétitives

par Marianne Amemagne Diatta

Thèse de doctorat en Micro et nanosystèmes

Sous la direction de David Trémouilles et de Emilien Bouyssou.

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 .

  • Titre traduit

    Reliability of ESD (Electro Static Discharge) protection diodes towards repetitive electrostatic discharges


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  • Résumé

    La sensibilité des composants vis-à-vis des décharges électrostatiques (ESD) reste d'actualité avec la réduction des dimensions technologiques. En effet, les développements industriels et la sévérité de l'environnement subi par les applications électroniques qui sont devenues de plus en plus portatives mènent aujourd'hui au durcissement des conditions de fiabilité requises par les clients. Des spécifications initialement limitées aux systèmes électroniques se voient désormais étendues aux circuits intégrés pour atteindre les composants discrets. Afin de garantir d'excellents niveaux de fiabilité ESD notamment en répétitif, la méthodologie qui a été mise en œuvre consiste à comprendre des mécanismes de dégradation en ESD répétitives à travers les moyens de caractérisation physique, électrique et de simulation électrothermique. En effet, une nouvelle spécification client exige non seulement une immunité ESD de 15 kV pour une norme de type IEC 61000-4-2 mais aussi réclame une garantie de la non dégradation de ses fonctionnalités suite à la répétition de 1000 décharges de 15 kV sur le circuit intégré. Ainsi, la diode bidirectionnelle très souvent localisée en entrée et en sortie des circuits intégrés et permettant ainsi d'assurer leur protection vis-à-vis des décharges électrostatiques (ESD) pouvant surgir durant la durée de vie du système constitue le composant à la base de notre étude. Les investigations physiques de la défaillance ont permis de redessiner le scénario de dégradation en définissant la nature du défaut et sa génération, d'origine structurale pour ainsi décrire son évolution jusqu'à la défaillance. Associer la simulation électrothermique aux résultats expérimentaux permet de confirmer des phénomènes physiques tels que les phénomènes d'électro-thermo-migration surgissant durant une ESD. A l'issue de ces analyses, l'optimisation de la fiabilité de la diode en endurance est confirmée grâce à la suppression du défaut initial par l'amélioration du processus de fabrication.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (178 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.

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