Kiểm tra wafer là gì?

Việc kiểm tra wafer là quá trình thực hiện đo lường điện khí học cho từng chip nhỏ trên wafer. Đầu dòbảng tỷ số bóng đá, được làm từ những sợi dây vàng mỏng tang như tóc, sẽ được gắn vào đầu kiểm tra và tiếp xúc với các điểm nối (pad) của mỗi chip. Qua đó, các đặc tính điện khí học của chip sẽ được đánh giá. Những chip không đạt chuẩn sẽ được đánh dấu ngay lập tức. Sau khi wafer được chia thành từng chip độc lập theo từng khu vực, những chip bị đánh dấu do không đạt chất lượng sẽ bị loại ra khỏi quy trình sản xuất. Điều này giúp tránh việc lãng phí thêm chi phí trong các giai đoạn tiếp theo của sản xuất.

Sau khi quy trình sản xuất wafer hoàn tấtbảng tỷ số bóng đá, việc kiểm tra wafer là một bước vô cùng quan trọng. Đây chính là "bản điểm" của cả quá trình sản xuất wafer. Trong quá trình này, mọi thuộc tính điện và chức năng mạch của từng con chip đều được đánh giá kỹ lưỡng. Kiểm tra wafer còn được gọi là phân loại chip (die sort) hoặc thử điện trên wafer (wafer sort). Ngoài ra, việc thực hiện kiểm tra này không chỉ giúp xác định chất lượng của từng chip mà còn đóng vai trò như một cơ sở để tối ưu hóa các bước tiếp theo trong sản xuất.

Trong quá trình kiểm trabảng tỷ số bóng đá, wafer (tấm bán dẫn) sẽ được giữ chặt trên đĩa hút chân không và căn chỉnh với bộ cảm biến dò tiếp xúc mỏng manh. Đồng thời, các đầu dò của thiết bị sẽ tiếp xúc trực tiếp với từng pads hàn trên chip (hình 4.18). Thiết bị dò điện sẽ hoạt động dưới sự điều khiển của nguồn điện để kiểm tra mạch và ghi lại kết quả. Số lượng, thứ tự và loại kiểm tra đều được kiểm soát bởi chương trình máy tính. Máy kiểm tra được tự động hóa hoàn toàn, vì vậy sau khi bộ cảm biến dò tiếp xúc được căn chỉnh với tấm wafer đầu tiên (bằng tay hoặc sử dụng hệ thống thị giác tự động), toàn bộ quá trình kiểm tra có thể diễn ra mà không cần sự hỗ trợ của kỹ thuật viên. Một số hệ thống hiện đại còn tích hợp thêm công nghệ phân tích dữ liệu trong thời gian thực, giúp tối ưu hóa hiệu suất kiểm tra và phát hiện lỗi nhanh chóng. Điều này không chỉ tăng cường độ chính xác mà còn giảm thiểu thời gian ngừng sản xuất trong quá trình sản xuất hàng loạt.

Việc kiểm tra có ba mục tiêu chính. Đầu tiênbảng tỷ số bóng đá, nó giúp xác định những con chip đạt chuẩn trước khi wafer được chuyển đến nhà máy lắp ráp. Thứ hai, các thông số điện tử của linh kiện/circuit sẽ được đánh giá để đảm bảo chất lượng. Các kỹ sư cần theo dõi sự phân bố của các tham số này để duy trì mức độ ổn định trong quy trình sản xuất. Thứ ba, việc thống kê số lượng chip đạt và không đạt sẽ cung cấp cho đội ngũ sản xuất wafer một cái nhìn toàn diện về hiệu suất công việc. Vị trí của các chip đạt và không đạt trên wafer sẽ được ghi lại dưới dạng bản đồ wafer trên máy tính. Trước đây, công nghệ cũ đã đánh dấu các chip bị lỗi bằng một điểm mực đen.

Việc kiểm tra wafer là một trong những phương pháp thống kê tỷ lệ sản phẩm tốt của chip quan trọng nhất. Khi diện tích của chip tăng lên và mật độ cũng ngày càng được cải thiệnbảng tỷ số bóng đá, chi phí cho việc kiểm tra wafer cũng vì thế mà trở nên lớn hơn. Điều này dẫn đến nhu cầu cần có thời gian thử nghiệm dài hơn và các hệ thống nguồn điện, cơ khí phức tạp hơn cùng với máy tính hiện đại để thực hiện nhiệm vụ kiểm tra và theo dõi kết quả. Hệ thống kiểm tra hình ảnh cũng trở nên tinh vi và đắt đỏ hơn khi kích thước chip ngày càng mở rộng. Các kỹ sư thiết kế chip được yêu cầu đưa các mẫu kiểm tra vào mảng nhớ. Những người làm công tác thiết kế kiểm tra đang nghiên cứu cách tối ưu hóa quy trình kiểm tra sao cho đơn giản và hiệu quả hơn, chẳng hạn như sử dụng chương trình thử nghiệm rút gọn sau khi đánh giá tham số chip đạt tiêu chuẩn, hoặc tiến hành kiểm tra từng hàng chip trên wafer, thậm chí có thể đồng thời kiểm tra nhiều chip cùng lúc. Điều đáng chú ý là với sự phát triển không ngừng của công nghệ, các giải pháp mới đang được tìm kiếm để giảm thiểu chi phí và thời gian kiểm tra. Một số nhà nghiên cứu đã đề xuất sử dụng trí tuệ nhân tạo để tự động hóa quá trình phân tích dữ liệu từ các cảm biến trong quá trình kiểm tra, giúp tăng tốc độ và độ chính xác. Ngoài ra, việc sử dụng các thuật toán tối ưu hóa cho phép điều chỉnh các thông số kiểm tra linh hoạt dựa trên từng loại chip cụ thể, từ đó tối đa hóa hiệu quả và giảm thiểu tổn thất. Như vậy, sự tiến bộ không chỉ dừng lại ở việc cải thiện chất lượng kiểm tra mà còn hướng tới việc giảm thiểu chi phí và nâng cao hiệu quả tổng thể trong quá trình sản xuất chip. Điều này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các chuyên gia thiết kế, kỹ sư phần cứng và lập trình viên để phát triển các công nghệ mới đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp bán dẫn.