Sperimentazione efficace di circuiti ad alta temperatura
In molte applicazioni industriali, la sicurezza e l'efficienza dei sistemi elettronici si basa su circuiti di memoria e logica integrata miniaturizzata. Per garantire sicurezza e affidabilità, tali circuiti devono funzionare correttamente, anche se esposti a temperature che possono raggiungere i 200°C. Nel settore automobilistico, aerospaziale, nell'avionica e nell'estrazione petrolifera, gli ambienti di lavoro presentano temperature anche maggiori, per cui è indispensabile valutare seriamente le modalità di guasto dei circuiti. Il progetto ATHIS ha sviluppato strategie sperimentali estremamente efficienti, in grado di identificare circuiti difettosi. I circuiti VLSI (Very Large Scale Integrated) sono sottoposti a una continua miniaturizzazione. Di conseguenza, i film di interconnessioni e conduttori estremamente sottili sono sottoposti a densità di corrente più elevate. Abbinando questi fattori ad ambienti a elevata temperatura, la modalità di guasto più importante che si manifesta è l'elettromigrazione. Il trasferimento del momento tra gli elettroni conduttori e gli ioni che formano la griglia del materiale di substrato implica il trasporto effettivo di materiale e l'inevitabile rottura del circuito coinvolto. L'elettromigrazione non rappresenta l'unico problema delle temperature elevate. È necessario considerare anche gli effetti degli elettroni eccitati e della rottura del dielettrico in funzione del tempo (TDDB). Gli elettroni eccitati, altamente energetici, perforano per effetto tunnel la sottile barriera di ossido e si manifestano come corrente di porta, causando un guasto del circuito. Il TDDB (Time Dependent Dielectric Breakdown) è uno dei meccanismi di guasto più studiati per quanto riguarda l'affidabilità dei semiconduttori. Sin dagli anni '60, i ricercatori hanno compiuto sforzi enormi per comprendere la natura del fenomeno di degradazione degli ossidi nel tempo. Ciononostante, entrambi i fenomeni fisici, effetti dell'eccitazione degli elettroni e TDDB, dipendono molto poco dalla temperatura, mentre il meccanismo principale dei guasti resta l'elettromigrazione. Dal momento che l'elettromigrazione si manifesta sotto forma di circuito aperto o in corto, i metodi di test di corrente e tensione sono sufficienti per rilevare il guasto. I partner del progetto hanno sviluppato sofisticati modelli di guasto da utilizzare negli strumenti di automazione della progettazione, al fine di creare modelli sperimentali accurati. Il progetto ATHIS, quindi, ha fornito un sostanziale contribuito al miglioramento dell'affidabilità dei circuiti a temperature elevate.
