Việc hoàn thiện một con chip bán dẫn bao gồm nhiều bước và điều quan trọng là phải sàng lọc những con chip bị lỗi thông qua quá trình thử nghiệm. Nhiều thử nghiệm được tiến hành trong quá trình sản xuất chất bán dẫn.

- EDS (Phân loại khuôn điện), còn được gọi là kiểm tra tấm bán dẫn hoặc kiểm tra đầu dò, được thực hiện khi quá trình xử lý tấm bán dẫn hoàn tất ở bước FAB.
- Thử nghiệm cuối cùng được thực hiện sau khi chip được đóng gói.

Hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về EDS, đây là thử nghiệm đầu tiên trong chuỗi thử nghiệm đảm bảo chất lượng của chip bán dẫn.
EDS có liên quan đến việc cải thiện hiệu suất của chất bán dẫn.

EDS xảy ra giữa bước FAB (nơi các mạch được vẽ trên các tấm bán dẫn) và bước đóng gói (nơi chip có hình dáng của sản phẩm cuối cùng). Đúng như tên gọi, việc kiểm tra điện được tiến hành trên mỗi con chip để đảm bảo nó đáp ứng mức chất lượng yêu cầu. Mục đích của EDS như sau:

- Sàng lọc các chip bán dẫn bị lỗi ở cấp độ wafer để cải thiện các bước đóng gói và thử nghiệm tiếp theo, đồng thời tiết kiệm chi phí.

- Sửa chữa chip bị lỗi để nâng cao năng suất và tiết kiệm chi phí.

- Khắc phục các vấn đề phát hiện trong thiết kế hoặc FAB.

Đầu tiên, hãy kiểm tra các đặc tính điện để đảm bảo rằng mỗi con chip đều đáp ứng mức chất lượng yêu cầu. Những chip bị lỗi nhưng có thể sửa chữa được sẽ được sửa chữa, những chip bị lỗi không thể sửa chữa được sẽ được đánh dấu bằng "mực". Các chip bị lỗi sẽ được loại bỏ khỏi các quy trình tiếp theo để cải thiện hiệu quả của quy trình.

EDS rất quan trọng để cải thiện năng suất bán dẫn. Hiệu suất là tỷ lệ phần trăm khuôn tốt đáp ứng yêu cầu chất lượng so với số lượng chip tối đa trên một tấm wafer (GDPW, Gross die per wafer) và là chỉ số trực tiếp về hiệu quả sản xuất chất bán dẫn.

Quá trình EDS được thực hiện bằng cách tạo sự tiếp xúc giữa tấm bán dẫn và thẻ thăm dò. Vô số chân nhỏ trên thẻ thăm dò tiếp xúc với tấm bán dẫn và gửi tín hiệu điện có thể sàng lọc các chip bị lỗi.

Có bốn bước chính trong quy trình EDS, mặc dù có nhiều quy trình nhỏ tạo nên EDS.

Bước 1 - Kiểm tra điện và đốt cháy wafer (ET và WBI)

Kiểm tra điện bao gồm việc đo điện áp DC và đặc tính dòng điện của các thành phần khác nhau (bóng bán dẫn, điện trở, tụ điện và điốt) cần thiết cho hoạt động của mạch tích hợp bán dẫn.

Sau thử nghiệm về điện là thử nghiệm đốt cháy tấm bán dẫn. Tấm wafer được làm nóng đến nhiệt độ nhất định và sau đó chịu cả điện áp AC và DC để phát hiện bất kỳ khiếm khuyết hoặc sự cố tiềm ẩn nào. Bước này giúp nâng cao đáng kể độ tin cậy của sản phẩm.

Bước 2 - Kiểm tra nóng/lạnh

Trong thử nghiệm nóng/lạnh, các chip bị lỗi riêng lẻ được phát hiện trên tấm bán dẫn bằng tín hiệu điện. Các chip bị lỗi có thể sửa chữa được sẽ được đánh dấu để sửa chữa ở bước tiếp theo. Để đảm bảo các con chip hoạt động hoàn hảo ở các nhiệt độ khác nhau, chúng được thử nghiệm ở nhiệt độ cao hơn và thấp hơn nhiệt độ phòng.

Bước 3 - Sửa chữa/Kiểm tra lần cuối

Bước sửa chữa có lẽ là bước quan trọng nhất trong quy trình EDS.

Trong bước sửa chữa, các chip được cho là có thể sửa chữa được trong bước kiểm tra nóng/lạnh sẽ được sửa chữa. Sau khi sửa chữa, việc kiểm tra cuối cùng sẽ được tiến hành để xác nhận rằng việc sửa chữa đã được thực hiện chính xác. Kết quả đạt/không đạt ở bước này là kết quả cuối cùng.

Bước 4 - Đánh dấu bằng mực

Ở bước đánh dấu mực, chip bị lỗi sẽ được đánh dấu bằng loại mực đặc biệt để nhận biết. Những con chip trải qua quá trình đánh dấu bằng mực bao gồm những con chip không vượt qua thử nghiệm nóng/lạnh, được sửa chữa không đúng cách và không đạt được thử nghiệm cuối cùng hoặc không được hoàn thiện đúng cách trên tấm bán dẫn (khuôn giả). Trước đây, dấu mực thực tế được sử dụng để dán nhãn cho các con chip bị lỗi, nhưng ngày nay, chỉ có dữ liệu được ghi lại để xác định những con chip bị lỗi. Các chip bị lỗi được xác định thông qua việc đánh dấu bằng mực sẽ không được xử lý thêm trong quá trình đóng gói, tiết kiệm vật liệu, thiết bị, thời gian và nhân công trong quá trình đóng gói và thử nghiệm.

Sau khi đánh dấu bằng mực, tấm wafer sẽ được nướng, trải qua quá trình kiểm tra kiểm soát chất lượng (QC) và sau đó tiến hành quy trình đóng gói.

Bây giờ chúng ta chỉ còn vài bước nữa là đến sự ra đời của một con chip bán dẫn hoàn hảo. Trong bài viết tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu quy trình đóng gói chip bán dẫn thành dạng thích hợp để lắp đặt vào các thiết bị.