การทำชิปเซมิคอนดักเตอร์ให้สมบูรณ์นั้นมีหลายขั้นตอน และสิ่งสำคัญคือต้องกรองชิปที่ชำรุดออกผ่านการทดสอบ มีการทดสอบหลายอย่างในระหว่างกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

- EDS (Electrical Die Sorting) หรือที่เรียกว่าการทดสอบเวเฟอร์หรือการทดสอบโพรบ จะดำเนินการเมื่อการประมวลผลเวเฟอร์เสร็จสมบูรณ์ในขั้นตอน FAB
- การทดสอบขั้นสุดท้ายจะดำเนินการหลังจากบรรจุชิปแล้ว

วันนี้เราจะมาเรียนรู้เกี่ยวกับ EDS ซึ่งเป็นการทดสอบชุดแรกที่จะรับประกันคุณภาพของชิปเซมิคอนดักเตอร์
EDS เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงผลผลิตของเซมิคอนดักเตอร์

EDS เกิดขึ้นระหว่างขั้นตอน FAB (โดยที่วงจรถูกดึงลงบนเวเฟอร์) และขั้นตอนการบรรจุภัณฑ์ (โดยที่ชิปมีลักษณะของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย) ตามชื่อที่แนะนำ การทดสอบทางไฟฟ้าจะดำเนินการบนชิปแต่ละตัวเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามระดับคุณภาพที่ต้องการ วัตถุประสงค์ของ EDS มีดังนี้:

- คัดกรองชิปเซมิคอนดักเตอร์ที่มีข้อบกพร่องในระดับเวเฟอร์ เพื่อปรับปรุงขั้นตอนการบรรจุและการทดสอบในภายหลัง และประหยัดค่าใช้จ่าย

- ซ่อมแซมชิปที่ชำรุดเพื่อเพิ่มผลผลิตและประหยัดต้นทุน

- แก้ไขปัญหาที่พบในการออกแบบหรือ FAB

ขั้นแรก ให้ทดสอบคุณลักษณะทางไฟฟ้าเพื่อให้แน่ใจว่าชิปแต่ละตัวมีคุณสมบัติตรงตามระดับคุณภาพที่ต้องการ ชิปที่ชำรุดแต่สามารถซ่อมแซมได้จะได้รับการซ่อมแซม และชิปที่ชำรุดซึ่งไม่สามารถซ่อมแซมได้จะมีเครื่องหมาย "หมึก" ชิปที่มีข้อบกพร่องจะถูกลบออกจากกระบวนการถัดไปเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการ

EDS มีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงผลผลิตเซมิคอนดักเตอร์ อัตราผลตอบแทนคือเปอร์เซ็นต์ของแม่พิมพ์ที่ดีที่ตรงตามข้อกำหนดด้านคุณภาพโดยสัมพันธ์กับจำนวนชิปสูงสุดบนเวเฟอร์เดี่ยว (GDPW, ดายรวมต่อเวเฟอร์) และเป็นตัวบ่งชี้โดยตรงของประสิทธิภาพการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

กระบวนการ EDS ดำเนินการโดยการสัมผัสกันระหว่างแผ่นเวเฟอร์และการ์ดโพรบ หมุดขนาดเล็กจำนวนนับไม่ถ้วนบนการ์ดโพรบสัมผัสกับเวเฟอร์และส่งสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถกรองชิปที่ชำรุดออกได้

มีสี่ขั้นตอนหลักในกระบวนการ EDS แม้ว่ากระบวนการเล็กๆ จำนวนมากจะประกอบขึ้นเป็น EDS ก็ตาม

ขั้นตอนที่ 1 - การทดสอบทางไฟฟ้าและการเผาไหม้ของเวเฟอร์ (ET และ WBI)

การทดสอบทางไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับการวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงและคุณลักษณะกระแสของส่วนประกอบต่างๆ (ทรานซิสเตอร์ ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และไดโอด) ที่จำเป็นสำหรับการทำงานของวงจรรวมเซมิคอนดักเตอร์

หลังจากการทดสอบทางไฟฟ้าจะเป็นการทดสอบการเบิร์นอินของแผ่นเวเฟอร์ แผ่นเวเฟอร์จะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด จากนั้นจึงใช้แรงดันไฟฟ้าทั้ง AC และ DC เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องหรือปัญหาที่อาจเกิดขึ้น ขั้นตอนนี้ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก

ขั้นตอนที่ 2 - การทดสอบร้อน/เย็น

ในการทดสอบแบบร้อน/เย็น ชิปที่มีข้อบกพร่องแต่ละตัวจะถูกตรวจพบบนแผ่นเวเฟอร์โดยใช้สัญญาณไฟฟ้า ชิปที่มีข้อบกพร่องที่สามารถซ่อมแซมได้จะถูกทำเครื่องหมายเพื่อซ่อมแซมในขั้นตอนต่อไป เพื่อให้แน่ใจว่าชิปทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบที่อุณหภูมิต่างๆ ชิปจึงได้รับการทดสอบที่อุณหภูมิสูงกว่าและต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง

ขั้นตอนที่ 3 - การซ่อมแซม/การทดสอบขั้นสุดท้าย

ขั้นตอนการซ่อมแซมอาจเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในกระบวนการ EDS

ในขั้นตอนการซ่อมแซม ชิปที่ถือว่าสามารถซ่อมแซมได้ในขั้นตอนการทดสอบแบบร้อน/เย็นจะได้รับการซ่อมแซม หลังการซ่อมแซม จะมีการทดสอบขั้นสุดท้ายเพื่อตรวจสอบว่าการซ่อมแซมดำเนินการอย่างถูกต้องหรือไม่ ผลการผ่าน/ไม่ผ่านจากขั้นตอนนี้คือผลลัพธ์สุดท้าย

ขั้นตอนที่ 4 - การทำเครื่องหมายด้วยหมึก

ในขั้นตอนการทำเครื่องหมายด้วยหมึก ชิปที่ชำรุดจะถูกทำเครื่องหมายด้วยหมึกพิเศษเพื่อระบุชิป ชิปที่ทำเครื่องหมายด้วยหมึก ได้แก่ ชิปที่ไม่ผ่านการทดสอบร้อน/เย็น ได้รับการซ่อมแซมอย่างไม่เหมาะสมและล้มเหลวในการทดสอบขั้นสุดท้าย หรือไม่ได้เสร็จสิ้นอย่างถูกต้องบนแผ่นเวเฟอร์ (แม่พิมพ์จำลอง) ในอดีตมีการใช้เครื่องหมายหมึกจริงเพื่อติดฉลากชิปที่ชำรุด แต่ปัจจุบันมีเพียงข้อมูลเท่านั้นที่ถูกบันทึกเพื่อระบุชิปที่ชำรุด ชิปที่มีข้อบกพร่องที่ระบุผ่านการทำเครื่องหมายด้วยหมึกจะไม่ได้รับการประมวลผลเพิ่มเติมในบรรจุภัณฑ์ การประหยัดวัสดุ อุปกรณ์ เวลา และแรงงานในกระบวนการบรรจุภัณฑ์และการทดสอบ

หลังจากการมาร์กด้วยหมึก แผ่นเวเฟอร์จะถูกอบ ผ่านการตรวจสอบการควบคุมคุณภาพ (QC) จากนั้นจึงเข้าสู่กระบวนการบรรจุภัณฑ์

ขณะนี้เราเหลืออีกเพียงไม่กี่ก้าวก็จะถึงจุดกำเนิดของชิปเซมิคอนดักเตอร์ที่ไร้ที่ติ ในบทความถัดไป เราจะมาสำรวจกระบวนการบรรจุชิปเซมิคอนดักเตอร์ให้อยู่ในรูปแบบที่เหมาะสมสำหรับการติดตั้งในอุปกรณ์