Test plan optimization method for reliability assessment of optoelectronic components
Méthodologie d'optimisation de plan de test pour l'évaluation de la fiabilité de composants optoélectroniques
Résumé
Increasing progress in feature integration (by hybridization, direct bonding, TSV…) leads to more and more complex electronic components. In this context of the evolution of components, the main components concerned are optoelectronic components. The complexity of these optoelectronic components has consequences on the study of their reliability, particularly through the number of tests to be performed and the time required for their realization. In addition, the existing interactions between different elements (e.g., laser diode, photodiode) of an optoelectronic component is also challenging. Therefore, the main objective of this PhD project is to develop a (generic) methodology for optimizing accelerated test plans to evaluate the reliability of complex optoelectronic components. This objective leads to three major scientific issues to be solved. The first one is related to the challenge of optimizing the accelerated test plan for evaluating the reliability of optoelectronic components. The last two scientific issues are more specific to the modeling of the degradation processes of an optoelectronic component's elements by considering different influencing factors and the calculation of the reliability of a whole optoelectronic component by considering the interaction between its elements. For this purpose, we proposed four main contributions: (1) Investigation and formulation of impacts of influence factors (self-heating at the element level and states-interaction at the component level) on the degradation process of optoelectronic elements (laser diode, photodiode); (2) Development of degradation models considering the impact of studied influencing factors (self-heating) for each of the elements; (3) Extension of each of the proposed degradation models at the component level to calculate the reliability of a whole optoelectronic component; (4) Development of an optimal accelerated test plan for each studied optoelectronic component. Finally, these contributions have been validated by real experimental data on optoelectronic components at CEA LETI- Grenoble.
Du fait des récents progrès liés à leur intégration (hybridation, collage direct, TSV…), les composants électroniques deviennent de plus en plus complexes. Dans ce contexte d'évolution des composants, les principaux composants concernés sont les composants de type optoélectroniques. La complexité de ces composants optoélectroniques a des conséquences sur l'étude de leur fiabilité, notamment au travers du nombre de tests à réaliser et du temps nécessaire à leur réalisation. À cela viennent se rajouter de nouvelles problématiques telles que les interactions existantes entre différents éléments (ex. diode laser, photodiode) du composant. L'objectif principal de cette thèse est donc de développer une méthodologie (générique) d'optimisation de plan de test accéléré pour l'évaluation de la fiabilité de composants optoélectroniques. Cet objectif repose sur trois verrous scientifiques majeurs. Le premier verrou s'inscrit en regard du défi d'optimisation du plan de test accéléré pour l'évaluation de la fiabilité des composants. Les deux derniers verrous scientifiques concernent plus spécifiques à la modélisation du processus de dégradation de l'élément en prenant compte des différents facteurs d'influence, et le calcul de la fiabilité d'un composant optoélectronique en prenant en compte l'interaction entre ses éléments. Pour répondre de ces verrous, nous avons proposé quatre contributions principales: (1) Investigation et formulation d'impacts de facteurs d'influence (l'auto-échauffement au niveau élément et l'interaction d'états au niveau composant) sur le processus de dégradation des éléments (diode laser, photodiode) d'un composant optoélectronique; (2) Développement de modèles de dégradation permettant de tenir compte de l'impact de ces facteurs d'influence (auto-échauffement) pour chacun des éléments; (3) Extension de chacun des modèles de dégradation proposés au niveau composant pour calculer la fiabilité d'un composant optoélectronique constitué à partir de ses éléments; (4) Développement d'un plan optimisé de tests accélérés pour chacun des composants optoélectroniques étudiés. Enfin, ces contributions ont été validées par les expérimentations sur des composants optoélectroniques étudiées au sein du CEA LETI de Grenoble.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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