利用量子钻石显微镜对 8 nm 工艺节点芯片及三维电流分布进行矢量磁流成像
应用物理
2022-02-17 v1 量子物理
摘要
3D 封装技术的采用亟需开发电子设备失效分析的新方法。为此，我们团队正在开发一种称为量子钻石显微镜（QDM）的工具，其利用金刚石中氮空位（NV）中心系综，在常温常压下实现宽视场、高空间分辨率的矢量磁成像。在此，我们展示 QDM 对 8 nm 倒装芯片 IC 中二维电流分布以及多层 PCB 中三维电流分布的测量。倒装芯片中来自 C4 凸点的磁场在 QDM 测量中占主导，但这些被证明有助于图像配准，并可被减去以在微米尺度上分辨芯片内相邻的电流走线。3D IC 中的硅通孔因其垂直取向仅显示 Bx 和 By 磁场，且难以被仅测量 Bz 分量（垂直于 IC 表面）的磁强计探测。利用多层 PCB，我们表明 QDM 同时测量 Bx、By 和 Bz 的能力有利于分辨电流在层间通过时来自硅通孔的磁场。我们还展示了导电层间距如何由磁场图像确定，以及其如何与 PCB 的设计规范相符。在我们为复杂 3D 电路中电流源提供进一步 z 深度信息的初步努力中，我们展示了如何将各单独层的磁场图像从总结构的磁场图像中减去。这使得信号层得以隔离，并可用于通过求解二维磁反演来映射嵌入式电流路径。此外，本文还讨论了使用神经网络识别二维电流分布及其在分析 3D 结构中的潜力。
引用
@article{arxiv.2202.08135,
title = {Vector Magnetic Current Imaging of an 8 nm Process Node Chip and 3D Current Distributions Using the Quantum Diamond Microscope},
author = {Sean M. Oliver and Dmitro J. Martynowych and Matthew J. Turner and David A. Hopper and Ronald L. Walsworth and Edlyn V. Levine},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.08135},
year = {2022}
}