Từ cát đến chip.

[hithere123]

Như vậy, bơm khuếch tán là nhằm mục đích tạo môi trường chân không chứ không phải chỉ có ý nghĩa khi làm công đoạn khếch tán. Cảm ơn bác HTTTTH đã chia sẻ

[Paddy]

Lại Thinfilm

Bài trước là về CMP. Đây là tới phần cuối cùng của một wafer rồi.

Các cổng đã xong (diffusion, implant). Các mạch điện đã xong (CMP, Etch, Thinfilms). Bây giờ thì tới lớp bảo vệ.

Lớp này nằm trong khâu Thinfilms luôn. Lớp cuối cùng này kêu là passivation layer. Nó là từ chữ passive (bị động).

Mục đích chính là che trở cho mạch điện bên dưới: chống rỉ xét và chống trầy truạ.

Thường thì họ dùng silicon nitride tạo ra từ máy CVD. Lớp này dầy mỏng thì tùy theo hãng. Thường thì họ phủ hết wafer rồi sau đó qua khâu Etch để đục lỗ trên mấy cái pad.

Pad là một mặt kim loại sẽ được dùng để:

1. Đầu tiên là thử IC. Khâu này kêu là probe.
2. Thứ 2 là dùng để "nối" dây điện từ "die" ra ngoài "chân" chip/IC cho các bác dùng. Khâu này kêu là wire bonding. Nó nằm trước khâu đóng gói.

http://www.mrc.uidaho.edu/~atkinson/...ns/Hunter2.pdf

Các bác coi trang 5 của link trên để biết pad nhìn như thế nào.

Sẵn đây thì nói luôn về pad. Thường thì hình vuông. Có khi hình chữ nhật (để nối thêm dây điện cho tăng cường độ). Có loại hình lục lăng.

Thường thì pad dùng để probe và wirebond. Tuy nhiên nếu probe nhiều lần sẽ làm hư mặt kim loại này và sẽ không "ăn" khi hàn dây điện trong khâu wire bonding. Thế thì bao nhiêu lần mới hư ? Chừng 3 lần là thấy nó hư rồi. Một wafer đi qua khâu test thường bị probe 2 lần. Một lần cho thử thường và một lần để thử QA (quality assuarance). Vì thế mà có nhiều loại wafer họ làm 2 pad dính với nhau. Một pad để probe trong khâu test và pad kia dùng cho bond. Coi trang thứ 6 để thấy cái probe nó như thế nào. Nó là một đống "kim" để đâm và mặt pad. Coi trang thứ 13 về bond.

Không phải pad nào cũng nối dây ra tới chân IC đâu. Đơn giản thôi. Thí dụ bác làm một con chíp có PROM chứa một chương trình nào đó. Khi đi qua khâu test thì họ sẽ viết code vô đó. Người sử dụng không cần tới chân này vì họ không viết code vô đó.

Bây giờ quay lại chuyện đục lỗ trên lớp passivation. Tới đây các bác đã đoán ra tại sao rồi chứ gì ? Họ đục lỗ để probe và bond. Nếu không thì khó làm lắm.


Tới đây là đa số die đã xong rồi, tức là mạch điện đã xong tất cả chỉ chờ thử nghiệm thôi.

Tuy nhiên một số die khác thì cần thêm phần trimming. Sẽ nói sau trong khâu probe.

[Paddy]

Test

Sau lớp passivation thì wafer được coi là xong rồi. Từ đây wafer sẽ được thử nghiệm, cắt thành die, đóng gói, thử nghiệm, rồi đem bán. Bài này sẽ nói về thử nghiệm.

Tới đây thì wafer sẽ ra khỏi fab và được đưa qua phòng test. Thường thì kêu là test floor. Test floor là một phòng chứa máy test (kêu là tester). Tên thật là ATE - Automated Test Equipment nhưng thường thì được kêu tắt là tester hay tên của hãng làm ra máy tester để phân biệt các máy. Một số hãng thì test floor nằm trong phòng sạch clean room hạng thấp (ngang chừng phòng mổ trong bệnh viện). Một số hãng thì chỉ là phòng thường như phòng làm việc thôi. Nhưng tất cả đều là phòng lạnh (chừng 60 F , 15 độ C) và độ ẩm chừng 40%. Lý do phòng lạnh là họ máy tester tỏa nhiệt rất nhiều. Về đô ẩm thì rất quan trọng vì nó ạnh hưởng đến chip khi chưa đóng gói, và dĩ nhiên cũng ảnh hưởng đến máy tester. Tưởng tượng độ lạnh 15C mà độ ẩm 80% thì hơi ẩm chắc sẽ tụ thành nước trên mặt các bo hết.

Tester là gì ? Nó là DMM, Scope, Logic analyzer, signal generator, voltage source, current source, driver, reciever, v.v. gồm lại làm một và nằm dưới sự điều khiển của một computer. Phần mềm thì do test engineer viết ra dưới guide line của design engineer. Nói gọn thì như vậy, nhưng chi tiết thì rất nhiều và khác nhau cho các loại chip (digital, analog, mixed signal).

Nghe thì thấy là một tester phức tạp hơn một cái DMM rất nhiều (dĩ nhiên rồi, vài trăm ngàn cho đến vài triệu USD đối với môt DMM 20 USD). Tuy nhiên máy tester không tự động hoá như một DMM đâu. Không phải là tại nó "ngu" mà tại người ta cần nó ngu như thế.

VD: các bác muốn đo một điện trở thì chạm 2 que vô 2 đầu của điện trở. Máy DMM sẽ tự động cho ra điện thế, cường độ rồi tính ra điện trở theo luật Ohm. Máy tester thì hoàn toàn khác. Người viết program phải nói tester cho ra bao nhiêu volt (từ voltage source) và nói nó cho cường độ cao nhất là bao nhiêu. Rồi sau đó nói current meter đo coi giòng bao nhiêu. Lấy kết quả rồi dùng luật Ohm mà tính ra.

Nếu cho điện 5V và giòng cao nhất là 1A thì sẽ đo được tới trở nhỏ nhất là 5 Ohm. Dưới 5 Ohm thì giòng sẽ lớn hơn 1A và sẽ ngắt cho lỗi.

Tại sao phải rắc rối thế ? Tại sao không dùng một DMM như của HP rồi dùng bus GPIB lấy kết quả về mà xem ? Một số máy tester đơn giản vẫn dùng lối này.

Một lý do chính mà không dùng thẳng DMM là để bảo vệ cho con chip. VD trên là đơn giản hoá cho dễ hiểu thôi. Thường thì các chân chip đi qua các transistor, diode, v.v. Nếu đưa một DMM vô, nó chơi nguồn cao như vài vôn vài và chục mA mà gặp mấy em transistor yếu ớt chỉ chịu được và mA thì nó sẽ cháy ngay. Vì DMM được nói đo điên trở thì tự động tăng nguôn hay giòng để đo. Nếu máy tester thì người viết program sẽ biết là đo điện trở qua một mạch transistor phức tạp chứ không phải con trở đơn giản. Họ đã biết mấy transistor đấy chịu được bao nhiêu và sẽ tùy cơ ứng biến.


Nói tóm lại là đằng sau một tester là một đống chất xám nói tester cần làm những gì.

Thế thì ai làm nghề này. Đa số là dân điện tử (dĩ nhiên rồi). Và họ phải học thêm ngôn ngữ của máy tester. Có máy dùng Cobol, C, C++, visual C, có cái dùng cả excel trong window nữa. Mỗi máy 1 khác và các món này do hãng dậy lại chứ không có trong trường. Dù đã nói trên như là C hay C++, nhưng trong program của máy sẽ có thêm những lệnh đặc biệt riêng của nó và chỉ có máy đó hiểu thôi. Nói đúng hơn thì standard C chỉ là một subset của C trong máy tester thôi.

Còn tiếp, bây giờ đi ăn trưa cái đã .................................

[bqviet]

Máy tester dùng COBOL thì cũng hơi lạ. Ngôn ngữ này vốn dùng cho bên tài chính mà ?

[Rommel.de]

Anh Paddy giới thiệu về test nghe cao siêu và khó hiểu quá. Em nghĩ đối với những bạn chưa có nhiều kinh nghiệm thì nghe anh viết xong vẫn chưa hiểu gì. Em xin trình bày lại về test theo kiến thức của em. Có lẽ sẽ dễ hiểu hơn với một số bạn.

Thật ra công việc test nói chung là dễ hơn khá nhiều so với thiết kế và phát triển công nghệ. Các hãng lớn có thể nhận sinh viên mới ra trường làm test nhưng làm thiết kế hoặc phát triển công nghệ thường phải có ít nhất 5 năm kinh nghiệm. Có lẽ vì vậy mà Intel quẳng phần test và package về VN. Thế nhưng tớ nghe nói nhân lực ở VN vẫn không đáp ứng được yêu cầu của Intel. Thật quá thất vọng.

Máy test hay ATE thực ra chỉ làm tự động hóa công việc test của một người. Vậy nếu làm thủ công thì người test sẽ làm thế nào. Hết sức đơn giản, người test có một số thiết bị đo và phát. Người test sẽ nối từng máy vào chip, phát tín hiệu vào, và đo tín hiệu ra, ghi lại rồi so sánh xem chip tốt hay hỏng rồi. ATE sẽ làm tự động các công việc này như sau:

1. Đầu tiên ATE gồm một số máy phát như signal generator, logic generator, power supply... máy đo như oscilloscope, spectrum analyzer, network analyzer... Các máy này có thể điểu khiển thu công theo kiểu bấm nút, nhưng chẳng ai làm như vậy cả. Để điều khiển những máy này, người ta phát lệnh cho chúng. Lệnh thực ra chỉ là các chuỗi text tớ lấy ví dụ như "Đo tần số" vậy cũng có thể là một lệnh rồi. Các lệnh này được đưa vào máy qua cable GPIB, hoặc hiện đại hơn là Ethernet (cáp mạng đó). Vì vậy chúng cần có một máy tính để điều khiển (phát chuỗi lệnh). Kỹ sư test chính là viết lệnh cho máy tính này để điều khiển các thiết bị. Hiện nay các lệnh điều khiển thiết bị đều là chuẩn mở nên bất kì ngôn ngữ nào cũng có thể sử dụng để điều khiển. Ngày xưa thì người ta dùng C/C++ rồi basic, nhưng bây giờ thì người ta chuộng script language hơn vì mỗi một dòng lệnh trong script giống như một lệnh điều khiển thiết bị và script language không cần phải compile. Nếu tớ không nhầm thì Intel và nhiều hãng thường dùng Python. Để ghi lại dữ liệu sau khi đo, người ta hay link python với MS excel, nhưng không ai dùng excel để điều khiển thiết bị cả.

2. Ngoài ra ta còn cần một chuyển mạch switch cơ khí, để chuyển đổi các đầu nối (giống như ta đổi từ máy đo dòng điện sang máy đo điện áp vậy). Một số cáp để nối các máy và switch lại với nhau. Có điều là switch này gây ra suy hao, cần phải bù. Để làm việc này người test phải calibrate trước, tức là đo độ suy hao trên các đường truyền tín hiệu (do cáp hoặc switch...) rồi sau đó bù (ví dụ như tăng thêm công suất phát hoặc cộng thêm giá trị ở máy đo...).

3. Cuối cùng là tín hiệu sẽ dược đưa lên một bàn, có rất nhiều đầu đo nhô lên trên. Mỗi đầu đo này là một cái kim (nail) có lò xo. Khi người ta đặt một PCB lên trên các đầu đo này sẽ cắm vào mạch để phát hoặc thu tín hiệu.

4. Vì ta phải dùng máy để đo nhiều chip khác nhau có số lượng chân khác nhau, kích thước khác nhau... nên cái PCB để lắp vào máy đo cũng phải khác nhau đối với từng chip. Việc thiết kế cái PCB này cũng là công việc của kỹ sư test. Để lắp chip vào test người ta dùng một số socket (giống giống socket cho CPU của máy tính đó, nhưng mà không có nắp (vì phần cơ khí không thông minh tới mức có thể lắp vặn cái nắp được), phần nối với máy test chính là qua các đầu đo mà tớ nói phần 3. Còn lại muốn layout, lắp thêm điện trở tụ điện thế nào là tùy người thiết kế. Cái board này cũng có chuẩn sẵn để lắp vào máy, nó dày phải gần 1 cm (rất là dày nhưng tớ không còn nhớ chính xác được nữa), có loại hình tròn, cũng có loại hình chữ nhật.

5. Phần cuối cùng là thiết bị cơ khí để gắp chip bỏ vào socket đo, có thể thêm vào phần tản nhiệt cho chip, cũng có thể có thêm phần chamber, tức là một cái hộp kín bao lấy chip. Sau đó người ta làm lạnh hoặc làm nóng chip để test ở các nhiệt độ khác nhau.

6. Bây giờ người ta còn làm máy đo cho một số chip đặc biệt ví dụ như MEMS (Micro ElectroMechatronic System). Mấy cái máy đo này còn cần có phần tạo tác động cơ khí... Loại này thì vui lắm, nhiều khi xe tải chạy ngoài đường cũng có thể ảnh hưởng đến kết quả đo. Ngày trước tớ có nghe giới thiệu về cái đế khử giao động cho máy cái máy trong fab nhưng mà lâu lắm quên mất rồi. Nghe nói trước khi làm cái đế đấy xe tải, tầu hỏa chạy bên ngoài cũng làm ảnh hưởng đến chất lượng chip.

Máy ATE có giá khoảng vài triệu USD một cái nhưng cái này cũng phải vì mấy cái máy đo phát cũng đều vài chục ngàn một cái rồi. Mà thật ra trong ngành vi điện tử có cái nào là rẻ đâu.

[hithere123]

Máy tester dùng COBOL thì cũng hơi lạ. Ngôn ngữ này vốn dùng cho bên tài chính mà ?

Thông thường mấy bác bên test phải làm việc với số lượng data tương đối lớn, nên dùng cobol để phân tích số liệu theo em cũng không lạ lắm.

[Paddy]

Máy tester dùng COBOL thì cũng hơi lạ. Ngôn ngữ này vốn dùng cho bên tài chính mà ?

Vậy mới lạ. Nếu không nhớ lầm thì là máy của LTX. Cái này chừng hơn 20 tuổi rồi. Từ đó đến giờ thì chưa gặp cái nào khác dùng COBOL.

Lạ hơn nữa là chưa nghe thấy máy nào dùng FOTRAN. Lúc học trong trường thì cứ nghe nói là đụng vô điện tử là thế nào cũng gặp FORTRAN, nhưng chưa bao giờ gặp hết

Có bác nào thấy FORTRAN dùng trong tester chưa ?

[Paddy]

Anh Paddy giới thiệu về test nghe cao siêu và khó hiểu quá. Em nghĩ đối với những bạn chưa có nhiều kinh nghiệm thì nghe anh viết xong vẫn chưa hiểu gì. Em xin trình bày lại về test theo kiến thức của em. Có lẽ sẽ dễ hiểu hơn với một số bạn.


Máy ATE có giá khoảng vài triệu USD một cái nhưng cái này cũng phải vì mấy cái máy đo phát cũng đều vài chục ngàn một cái rồi. Mà thật ra trong ngành vi điện tử có cái nào là rẻ đâu.

Cám ơn bác.

Lý do dài dòng văn tự là để sau này còn nói thêm ra.




Cái kim bác nói kêu là pogo pin. Nó được lấy từ tên của pogo stick (hình trên). Tớ không thấy con nít VN chơi cái này, chắc không thịnh hành.


Cái bo bác nói để gắn chip test thì kêu là load board. Không dầy tới 1cm đâu. Chừng 4mm là cùng à.

Nếu mà bo dùng để cho test wafer thì không kêu là load board mà kêu là probe card.

[Paddy]

Test 2.

Vậy là các bác có khái niệm về tester rồi.

Cũng như máy đo điện, đo giòng, đo trở, đo tụ (không tính DMM nha), máy tester cũng chia ra nhiều thứ tùy theo loại IC muốn thử.

Thí dụ muốn thử một cái transistor thì mua tester dùng cho analog thôì.

Muốn thử con 7404 thì dùng digital tester.

Muốn con PIC thì phải dùng mixed signal tester tức là vừa analog vừa digital.

Muốn thử mấy con PLL cho Iphone thì tester phải có RF option.

Muốn thử mấy bộ nhớ thì dùng loại memory option.

Nói tóm lại là máy nào thì thử cho loại chip đó.

Thế thì tester có như DMM không ? Có những loại tester đó, nhưng đa số là dùng tại R&D. Lý do là nếu dùng trong production mà chỉ thử toàn analog không thì có phải là phí tiền thêm cho những thứ trong máy sẽ không dùng tới.

Tới đây thì nói thêm về test floor. Thường thì chia làm 2 loại chính. Loại cho R&D thì thường kêu là Engineering test floor. Loại này thì có đủ thứ máy cho các KS thử các loại chip khác nhau. Dĩ nhiên là không phải ai cũng thế. Thí dụ như Intel thì sẽ không bao giờ có máy dùng để thử CMOS sensor cho máy chụp hình số. Test floor này là nơi các test engineer ngồi vọc program và sau khi hoàn chỉnh thì sẽ được chuyển qua Production Test Floor cho chạy sản phẩm. Máy tester thì thường là có nhiều options hơn so với production floor. Lý do là một máy nhưng có thể dùng cho nhiều nhóm test engineer cuả hãng. Nhóm thì RF, nhóm thì memory, nhóm thì uP, nhóm thì cho những thứ dùng trong R&D và thử các process cần trong Fab, v.v.

Production test floor thì họ chỉ có một vài loại máy với những options đã được chọn cho sản phẩm của họ. Thí dụ option cho thử phần nhớ hay RF. Nói tóm lại là sự lựa chọn này hoàn toàn dựa trên các bác chóp bu hết. Thấy sản phẩm đó bán chạy thì họ sẽ mua thêm máy cho loại đó, hay thay đổi option của máy đang dùng cho các sản phẩm khác mà không bán được nhiều.

[avr]

Mình thì không hiểu lắm mấy cái này, cũng không định tìm hiểu nhưng thấy Paddy chuyên sâu và cũng hay hoạt động vậy nên muốn hỏi thử chuyện khác: liệu Bqv có thể mới Paddy làm mod cho vấn đề này không?

[Paddy]

Mình thì không hiểu lắm mấy cái này, cũng không định tìm hiểu nhưng thấy Paddy chuyên sâu và cũng hay hoạt động vậy nên muốn hỏi thử chuyện khác: liệu Bqv có thể mới Paddy làm mod cho vấn đề này không?

Cám ơn bác đã đề cử.

Tớ thì nhà nghèo, cha mẹ đông, không có thời gian làm mod nổi đâu.

[Paddy]

Tester 3





Hình trên là máy tester Catalyst của hãng Teradyne. Hơn 15 tuôi rồi. Nó chạy Unix và một loại C.

Phần bên trái là chỗ bỏ chip vào test. Cái này kêu là test head, được viết chữ xanh TH. Nó gồm có các bo đưa tín hiệu ra tới chip và đọc tín hiệu từ chip.


Con chip nằm trong Load Board (chữ xanh LB). Mỗi loại chip thì dùng LB khác nhau (dĩ nhiên rồi). Cái test head này có vòng kim loại để khoá chặt LB vào. Khi khoá và thì máy sẽ biết và cho phép tín hiệu đi ra, đi vô.

Vì TH cần thay đổi tư thế (úp hay ngửa) nên nó được gắn trên hệ thống "cần trục" để người dùng có thể điều chỉnh vị trí. Cái cần trục này kêu là manipulator - từ động từ manipulate (chữ M). Khi thử chíp thì đầu máy TH nằm ngửa như trong hình. Từ đó người dùng có thê gắn chip vô thử hoắc gắn vô máy Handler để nó tự động gắn chip vô test. Nếu nằm up thì dùng cho wafer sort. Lúc này thì gắn vô prober. Đầu máy này rất nặng nên tất cả đều dùng motor điện hết. Không hiểu mấy bác KS nghĩ thế nào khi họ bỏ cái nút EMO (emergency machine off) mầu đỏ nằm phía đầu của TH. Nó nằm ngay tầm đầu gối của người ngồi làm việc cho nên bà con hay đụng đầu gối vào máy, thế là cúp điện tắt đèn ngay.

Đằng sau manipulator là dàn lọc điện kêu là power conditioner (chữ C). Dùng để lọc điện cho sạch sẽ.

3 cái tủ là phần main frame (MF). Nó chứa power supplies, signal generators, DMM, test computer (SPARC), một đống bo để giúp các bo trên TH làm việc. Tùy theo option mà khách hàng muốn. Có máy có thêm 1 tủ nữa đê chứa thêm bo, máy móc.


Bên hông phải của bàn để màn hình là computer. Nó không phải là test computer đâu, nó chỉ là một phần thôi. Cái test computer nằm trong MF. Thường thì máy này khách hàng hay mua 2 màn hình vì họ cần nhiều cửa sổ để làm việc. Cái thì để viết C, cái thì coi tín hiệu, cái thì coi mạch điện, v.v.

[ngominhtri]

Anh Paddy có thể tổng hợp quy trình test wafer (đã có chip trên wafer) được hog.. nguyên nhân của các lỗi trên wafer, phương pháp test, cách khắc phục nữa.
Em có tìm thấy link này http://www.semitracks.com/index.php/...al-examination, em thấy nó nói khá kỹ, chỉ khổ nỗi tiếng anh có hạn, có nhiều thuật ngữ em không hiểu cho lắm..
Mong anh giúp đỡ ^^

[Paddy]

Anh Paddy có thể tổng hợp quy trình test wafer (đã có chip trên wafer) được hog.. nguyên nhân của các lỗi trên wafer, phương pháp test, cách khắc phục nữa.
Em có tìm thấy link này http://www.semitracks.com/index.php/...al-examination, em thấy nó nói khá kỹ, chỉ khổ nỗi tiếng anh có hạn, có nhiều thuật ngữ em không hiểu cho lắm..
Mong anh giúp đỡ ^^

Thuật ngữ nào ?

[loonglinit]

Hi anh Paddy, cảm ơn anh vì các bài viết, các bài của anh viết rất hay và bổ ích, tuy nhiên em vẫn khó hình dung ra được nhiều, nếu như anh có thể viết và cho thêm nhiều hình ảnh minh họa hơn thì em nghĩ sẽ tốt hơn cho những người ít được tiếp xúc như tụi em