OUATTARA

Contact : habib.mehrez (at) nulllip6.fr
Du 01/06/2011 au 30/11/2014

Prévision des effets de vieillissement par électromigration dans des bibliothèques et les systèmes sur puces CMOS Directeur de thèse: Habib MEHREZ Doctorant: Boukary OUATTARA Présentation générale : L’électro-migration est un effet de vieillissement qui apparait sur les lignes de cuivre utilisées pour interconnecter les transistors : quand la densité de courant est importante, les atomes de cuivre peuvent être déplacés. Ce déplacement de matière peut aller jusqu’à la création d’un trou dans la ligne de cuivre qui entraine une augmentation de la résistance de cette ligne, ce qui peut perturber le fonctionnement du circuit. Ce phénomène est connu depuis plusieurs décennies mais devient de plus en plus critique. En effet, le document de l’International Technology Roadmap Semiconductors (ITRS) prévoit une augmentation de la consommation due à la course à la performance et à l’intégration de plus en plus de fonctionnalités dans les circuits. Pour une intégration de plus en plus grande des fonctionnalités dans une puce, les transistors sont réalisés avec une gravure de plus en plus fine, ce qui pousse à une miniaturisation des lignes de métaux : la section des lignes de métaux est de plus en plus petite. En conséquence, l’augmentation de la consommation d’une part et la réduction de la section des fils de métaux d’autre part, rendent les règles d’électro-migration de plus en plus critique pour les concepteurs de circuits. Malgré le développement d’outils performants pour vérifier les densités de courant dans les lignes de métaux et l’intégration d’effet limitant l’électro-migration comme l’effet Blech, cet effet devient une limitation majeure pour le développement des nouvelles technologies. Description de l’environnement de thèse La thèse ‘Prévision des effets de vieillissement par électro-migration dans les bibliothèques et les systèmes sur puces CMOS’ s’étend sur plusieurs domaines d’expertises. D’une part, le thésard va étudier le phénomène physique de ce vieillissement et sa modélisation au niveau transistor avec l’équipe D2LR. Dans un deuxième temps, il va travailler sur sa modélisation pour les éléments de bibliothèque et circuits complexes avec l’équipe T2RL. Contributions attendues : Au cours de la thèse, le doctorant aura à proposer des solutions alternatives pour modéliser le comportement électrique associé au mécanisme de dégradation d’Electro-migration et de mesurer son impact sur les performances des bibliothèques et des circuits sur puce. Le but final étant au moins prévoir ces vieillissements, au mieux de pouvoir rendre possible une conception de circuits fiables par construction. La thèse va s’articuler autour des axes suivants : • Etude de la fiabilité et de la sensibilité des cellules de bibliothèques au phénomène de vieillissement d’électro-migration: o Etude du phénomène physique d’électro-migration avec le concours des ingénieurs fiabilité o Etude des méthodes de vérification sur la consommation de courant appliqué au niveau bibliothèque o Analyse du comportement du circuit en fonction des vieillissements dus à l’électro-migration o Développement d’une méthode innovante de détection des faiblesses des circuits à l’électro-migration • Etude de la fiabilité et de la sensibilité des systèmes sur puce au phénomène de vieillissement électro-migration : o Etude des méthodes de vérification sur la consommation de courant appliquées au niveau système o Analyse du comportement du système sur puce en fonction des vieillissements dus à l’électro-migration o Développement d’une méthode de détection innovante des faiblesses des systèmes sur puces à l’électro-migration • Etude et développement de moniteurs pour détecter de façon préventive le vieillissement dû à l’électro-migration. o Déterminer les meilleurs moniteurs d’électro-migration possible en fonction de la sensibilité des circuits o Déterminer les informations utiles pour le système et définir le moyen de les fournir au système o Développer des moniteurs pour l’électro-migration embarqués dans des systèmes sur puce

STMicroelectronics
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habib MEHREZ