Evaluation de la température de fonctionnement de composants microélectroniques par caméra à comptage de photons et détection synchrone vidéo

Abstract

National audienceLa diminution de la taille des circuits intégrés à semi-conducteurs a permis de multiplier les applications de l'électronique et de rendre en particulier les circuits numériques CMOS très performants. Cependant, avec la miniaturisation, le problème de l'échauffement du circuit est devenu prépondérant. Cette évolution implique la présence d'un dispositif de refroidissement augmentant le coût et le volume du bloc processeur pour assurer sa fiabilité (radiateur, ventilateur). Pour évaluer les niveaux de température atteints dans les circuits et permettre l'optimisation de leur architecture, il est donc nécessaire d'accéder, de manière non destructive, à sa température en cours de fonctionnement. Dans ce cas, la thermographie infrarouge classique ne peut pas être employée, car elle est limitée à des objets dont la taille est compatible avec le critère de Rayleigh (environ 3 µm actuellement). Compte tenu de l'intérêt suscité par l'étude thermique aux micro-échelles d'espace, nous proposons une méthode dont le principe est fondé sur l'utilisation d'une caméra à comptage de photons pour mesurer le rayonnement thermique émis par la surface du composant à caractériser dans le très proche infrarouge. Etant donné le très faible niveau de signal émis à basse température et à courtes longueurs d'onde (T≡573 K, Λ<1µm), nous avons associé à la caméra intensifiée (ICCD) une détection synchrone vidéo. Nous montrons la validité de cette technique en réalisant des micro-thermographies de transistors NPN