Ermittlung von Chip-Fehlern

Die sogenannte “Laserprober-Technik” erlaubt es, die Temperaturentwicklung auf einem elektronischen Chip unter Belastung zu messen. Die neue Technologie arbeitet mit einer Auflösung von weniger als einem Mikrometer. So werden Schwachstellen mit höchster Präzision aufgespürt. Für Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 Mikrometer ist Silizium durchsichtig, daher bedient man sich eines Lasers mit dieser Wellenlänge um den Chip von seiner Rückseite her zu testen. Genauer gesagt sind es zwei Strahlen, wobei der erste für die eigentliche Messung verantwortlich ist, der zweite dient als Referenz, er wird beispielsweise an eine kalte Stelle des Chips gesetzt, an der kein Strom fließt. Für die Messung wird das zurückgeworfene Licht der beiden Laser von Detektoren aufgefangen und verglichen. Fällt der Messstrahl etwa auf eine ebenfalls kalte, weil derzeit unbenutzte Leitung, gibt es keinen Unterschied. Fließt jedoch Strom, erwärmt sich das Silizium und ändert dadurch seinen Brechungsindex, was letztendlich zu einer Phasenverschiebung des Messstrahles gegenüber dem Referenzstrahl führt. Je wärmer es wird, desto größer wird auch der Phasenunterschied. In der einfachsten Versuchsanordnung lässt sich ohne weitere Eingriffe oder Zerstörungen genauer sagen, ob ein bestimmter Transistor in einem Chip funktioniert und wenn ja, zu welchem Zeitpunkt er aktiv ist. Durch zeilenweises Abrastern eines gewünschten Areals auf dem Bauteil lassen sich aber auch detaillierte Karten der Temperaturverteilung zeichnen. Die Auflösung wird dabei von der Wellenlänge begrenzt und liegt für Silizium-Bauteile bei 0,7 Mikrometer. Für neuere Materialien, etwa Silizium-Carbid, ist die Auflösung noch genauer. Durch den Einsatz sehr kurzer Laserblitze liegt die zeitliche Auflösung im Bereich von Nanosekunden.

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