Từ cát đến chip.

[Paddy]

Ingot 2

Khi ingot đã làm song thì nó được đưa qua tiện cho đúng kích thước như 150mm, 200mm, 300mm, vv.

Từ wafer loại 150mm hoặc nhỏ hơn thì có cạnh "flat". Các loại từ 200mm trở lên thì không có.

Cho các loại 150mm hay nhỏ hơn, sau khi tiện thì được cắt cạnh "flat" (như đã nói ở phần đầu). Những flat này dùng để chỉ loại wafer gì.
Loại P-111 thì chỉ có 1 flat chính thôi.
Loại P-100 thì có 1 flat chính và 1 flat phụ tại 90 độ theo chiều kim đồng hồ. Nếu flat chính tại 12H thì flat phụ tại 3H.

Loại N-111 thì có flat chính và flat phụ 45 độ theo chiều kim đồng hồ từ flat chính.
Loại N-100 thì flat chính và phụ đối diện nhau.



Hình trên là wafer loại 150mm N-100


Hình trên là loại 150mm P-111

Vì wafer được làm tùy theo hướng của thạch anh (miller indices) cho nên nó có "sớ" y như miếng thịt bò. Khi một wafer loại 100 bị làm bể thường nó bể theo sớ ra những miếng hình chữ nhật. Khi loại 111 bị bể nó hay bể ra những miếng hình tam giác.

Khâu kế tiếp là cưa cục ingot ra từng miếng wafer mỏng. Những miếng wafer này sẽ được đưa qua phần đánh bóng (cho mất vết trầy khi bị cưa). Mặt để làm IC thì rất bóng như một tấm kính, còn mặt bên kia thì nhìn mầu xám đục. Đa số các nhân viên (nhất là mấy bà) hay lấy wafer din (mới ra lò, kêu là prime wafer) dán vào tủ đồ hoặc phòng làm việc để làm gương soi mặt. Một số người VN/Tầu còn lấy về gắn trên cửa làm gương đuổi tà ma.

[nhatson.elec]

Anh paddy có dư cái nào cho em cái đuổi tà với

thấy mí cái này cũng có liên wan nên post vào đây

cận cảnh atmega 88




còn nhiều con khác nữa ở đây

http://www.flylogic.net/blog/

b.r

[Paddy]

Sub-micron

Trước khi đi sâu thêm để tớ nói thêm về transistor trên wafer. Xem hình vẽ tay ở dưới.



Đây là n-channel MOSFET. Đế substrate là loại P. Drain và source là loại N. Các bác chắc biết rành cái này rồi không cần nói thêm nữa.

Phần tớ muốn nói tới đây là khoảng cách giữa source và drain (kêu là gate length hay channel length: L) và độ rộng của transistor W (width). Quan trong nhất là L vì L càng ngắn thì thời gian điện đi từ drain qua source sẽ ngắn hơn (chạy nhanh hơn). Với L và W càng nhỏ thì transistor càng nhỏ, và có thể bỏ nhiều transistor lên một IC. Đối vớ uC, uP thì L đã xuống dưới 1um từ hơn chục năm qua. Các bác chắc nghe nói sub-micron technology, đó là nói về độ dài L giữa 2 source và drain trong MOSFET.

Phần phụ thêm cho biết là miếng gate oxide độn giữa gate và drain/source (làm bằng SiO2, silicon dioxide) mà tớ vẽ đậm lên. Khi ESD làm hư con IC của các bác là tại vì dòng điện lớn từ gate bắn "thủng" qua lớp oxide này. Lớp này chỉ dầy chừ vài chục - vài trăm angstrom (1 micron = 10,000 angstrom). Tức là khi trời khô, các bác lấy lược chải đầu xong rồi rờ vào con CMOS IC là tĩnh điện trong người làm rách lớp gate oxide đấy. Chỉ cần 1 con transistor ngủm là IC vô thùng rác luôn.

Quên, để tớ bổ túc thêm về cái nghề vẽ này. Tại thung lũng điện tử, có rất nhiều người VN làm nghề vẽ IC layout này lắm. Nghề này là vẽ từ sơ đồ điện xuống thành như hình trên. Cách đây chừng 15 năm, mấy trường VN có dậy lớp IC layout này khoảng chừng 3,000-5,000 USD một khóa 3-4 tuần. Lương được bao nhiêu thì không biết. Người trong nghề nói không khó lắm (dĩ nhiên là khó hơn PCB layout), và cần nhất là tính kiên nhẫn. Có lẽ vì vậy mà nhiều người VN làm. Tôi có quen một người mở hãng này, ông ta khoe rằng một năm (hồi 1997)lấy về hơn 200,000 USD (nổ hay không thì tớ không biết).

[Paddy]

Cleanroom

Kỹ nghệ làm mạch IC càng ngày càng nhỏ hơn cho nên cần tới môi trường sản xuất thật sạch sẽ. Tất cả các IC làm ngày nay được làm trong "phòng sạch" (cleanroom).

Tại sao phải sạch ?

Tưởng tượng các bác vẽ bo điện dùng mực cảm quang. Các mạch điện cách nhau chừng 10mil mà lỡ có một hột cát nằm giữa hai mạch khi bác chụp hình lên bo. Nếu hột nhỏ thì không sao, lỡ gặp một hột to chừng 15 mil thế là chụp lên 2 mạch điện bây giờ bị hột cát làm cho nối lại với nhau.

Các bác coi hình trên thì thấy giữa 2 chân drain va source cách nhau có chưa tới 1 micron. Chỉ cần một hột bụi chừng 1 micron là toi con trans đó rồi, vì quá trình làm IC cũng có khâu chụp hình giống như làm bo.

Cleanroom có nhiều hạng. Hạng 1, 10, 100, vv. Trong các hạng thì hạng 1 là sạch nhất. Không khí bình thường trong nhà là hạng 1,000,000. Các bác coi thêm tại đây http://en.wikipedia.org/wiki/Cleanroom hoặc dùng từ khóa cleanroom mà kiếm.

Tất cả mọi người làm trong cleanroom phải mặc đồ đặc biệt để chống bụi. Đồ này mầu trắng nhìn giống như con thỏ cho nên được đặt tên là bunny suit. Tuy nhiên có nhiều hãng thì operator mặc đồ trắng, còn thợ sửa máy mặc đồ mầu để dễ phân biệt.

Link dưới nói về đồ mặc và cách mặc tại Intel.
http://www.tomshardware.com/forum/26...tel-bunny-suit

Các loại đồ này được làm bằng goretex cho phòng hạng 1. Goretex là tên hiệu làm từ chất teflon. Nó cho phép hơi ẩm đi qua quần áo được, nhưng nước không đi qua được. Tại VN đã có nhiều hãng may đồ ấm goretex dùng cho xứ lạnh và quần áo mặc đi chơi tuyết hoặc trượt tuyết.

Các bà làm trong cleanroom thì bị cấm son phấn vì gây ra bụi. Các tay hút thuốc thì bị bắt xúc miệng ngay sau khi hút thuốc, trước khi vô làm việc. Ai bị gầu khô, được khuyến khích đi trị bịnh ngay.

Các giấy tờ trong fab là loại giấy không bụi (lint free paper), và chỉ được dùng bút mực, không được dùng bút chì.

Họp hành đông người là phải đi ra ngoài, vì hơi nói "văng" ra nhiều Natri (Na) gây hư hại cho IC.

Hãng như AMD thì có cầu tiêu trong fab luôn, vì thay đồ mất 5-10 phút.

Có nhiều người nói phòng cleanroom còn sạch hơn phòng mổ. Cái này là đúng sự thật đấy.

Từ ngoài bước vô phòng thay đồ là phải đưa chân vô máy "đánh giầy" có bàn chải chà bớt đất cát trên giầy. Sau đó bước lên một tấm nhựa có keo kêu là sticky mat để "dính" bớt những chất dơ dưới đế giầy (nó giống y như một miếng băng keo lớn với mặt dính nằm ngửa lên trên, chừng 1m vuông). Cuối cùng là mặt một đôi vớ mỏng để bọc đôi giầy lại (hơi giống như trong phòng mổ).

Sau khi đi "dớ" thì mặc nón chống bụi tóc (hair net)

Sau đó thì dùng loại 1 loại găng tay để mặc đồ. Đồ mặc gồm bộ bunny suit (vừa quần vừa áo), nón che đầu và cổ (hood), khăn che mặt (face mask), và giầy (boot). Mắt thì đeo kiếng (hay dùng trong các phòng hóa học). Mặc đồ song là thay loại găng tay khác để làm việc, còn đôi găng đầu tiên thì vô xọt rác.

Quần áo gọn ghẽ xong thì vô phòng "tắm hơi" (air shower). Phòng này thường rất hẹp để các ống phun hơi nằm xát vô người. Các nhân viên vô phòng tắm này phải quơ chân, giơ tay cho tất cả các hột bụi bị thổi văng ra và hút ra ngoài. Một lần tắm như vậy chừng 30 giây.

Thay đồ xong là không được kéo áo ra thò tay vô trong người gãi ngứa, lấy ĐTDĐ, móc bóp coi hình người yêu, vv. Mấy chuyện này phải ra khỏi fab mới được làm.

[tpdangkhoa]

Paddy chi mình hỏi là công nghệ wafer 150 mm & 200 mm hiện tại còn đang được sử dụng hay không?

[Paddy]

150mm 200mm wafer

Paddy chi mình hỏi là công nghệ wafer 150 mm & 200 mm hiện tại còn đang được sử dụng hay không?

150mm và 200mm vẫn được sử dụng rộng rãi.

Các bác nên biết rằng một cái máy như Etcher của hãng Applied Materials là từ 4 triệu USD trở lên. Đụng tới máy nào cũng hàng triệu trở lên cho nên nhiều hãng nhỏ, họ sắm một đời máy rồi dùng cả 15-20 năm. Thêm vào đó nữa các hãng lớn thì có nhiều vốn để sắm đồ mới cho nên bán rẻ đồ cũ. Các hãng nhỏ thường mua đồ cũ này để dùng. Cho nên dù rằng 150mm wafer đã xưa nhưng rất nhiều hãng vẫn còn dùng.

Đối với hãng sx như Applied Materials họ mua lại những máy cũ này, tân trang lại rồi bán lại với giá rẻ hơn máy mới, nhưng mắc hơn máy cũ (vì có bảo hành trong vòng một thời gian).

Ngay cả những máy loại 125mm mặc dù đã xưa nhưng những hãng bên Tầu, Ấn Độ vẫn còn.

Một cái nên biết là những máy chạy cho 200mm wafer thường được chế ra để chạy cho các wafer nhỏ hơn (150, 125). Những máy cho 300mm wafer có thể chạy cho wafer loại 200, 150, vv. Vì vậy cũng có hãng mua máy chạy cho 300mm wafer nhưng về chỉ dùng cho 200mm wafer (dĩ nhiên phải thay đổi chút đỉnh trong máy). Rồi trong tương lai nếu muốn họ có thể đổi qua chạy wafer loại 300mm.

[Paddy]

Diffusion.

Làm thế nào để tạo được drain và source n ?

Có 2 cách làm, diffusion và implant.

Diffusion là "thấm" một chất gì đó qua một chất khác. Một thí dụ đơn giản nhất cho diffusion là dùng cụch phấn (wafer) để thấm mực. Hoặc ướp thịt. Nồng độ muối trong nước ướp cao hơn thịt cho nên chất muối sẽ thấm vào trong thịt.

Cũng giống như ướp thịt, nồng độ muối càng lớn, thời gian ướp càng lâu thì thịt sẽ mặn hơn. Trong diffusion thì người ta dùng các loại hơi để ướp wafer cho tới nồng độ họ muốn. Vì wafer là chất rắn (không như thịt) cho nên họ ướp trong nhiệt độ cao hơn cho mau thấm. Thường thì một wafer mất 6-12 tiếng để "ướp", dĩ nhiên tùy theo độ "mặn" của wafer.

Mấy lò diffusion thường làm bằng một ống quartz dài/cao chừng 1-2 mm (tùy hãng, máy). Trong đó nó có một giàn (hơi giống như wafer boat) làm bằng quartz để đựng wafer. Khoảng cách giữa các wafer này thường là 1/4 hay 1/8 inch (để cách hơi "ướp" thấm vào). Một lần chạy như vậy thì có chừng 100-200 wafer.

Khi wafer được bỏ vô thì họ bơm hết không khi ra rồi bơm Nitrogen vô, rồi bơm ra, rồi lại bơm Nitrogen vô. Sau vài lần như vậy thì tẩt cả hơi ẩm cùng các chất khác trong không khí đã gần như là không còn trong ống quartz này nữa.

Sau đó thì máy sẽ nâng nhiệt độ lên hơn 1000C và bơm khí "ướp" vô để ướp.

[Paddy]

Implant

Bác nào mà đã ướp thịt làm đồ nhậu thì biết rằng không khéo một tí là thịt quá mặn, lạt, thấm không đều. Đây là một khuyết điểm của khâu diffusion.

Sẵn nói về nấu ăn thì tớ nói luôn về chữ recipe. Nó có nghĩa là công thức nấu ăn. Tất cả các công thức sx wafer trong fab đều được kêu là recipe. Người ta thay đổi ga, áp xuất, điện, từ trường trong một recipe để đạt được mạch điện người ta muốn, y như trong lúc nấu ăn.

Trở lại vấn khâu diffusion. Trong cách ướp đồ ăn có lối ướp làm giảm thời gian bằng cách chích dung dịch ướp vào trong miếng thịt. Như vậy thì sẽ "thấm" lẹ hơn.

Trong fab lối ướp như trên kêu là implant, đúng ra là ion implant.



Hình trên có 2 phần để so sánh giữa diffusion và implant.

Phần trên cùng là diffsion. Phần photoresist là mực cảm quang dùng để che những chỗ trên mặt wafer mà mình không muốn "ướp". Tuy nhiên như các bác có thể đoán ra, giống như một cục phấn thấm mực, nó loang ra mọi nơi. Trong diffusion thì "gas" thấm vô wafer và còn loang ra 2 bên nữa. Có nghĩa là nó loang qua mặt dưới của mực cảm quang, chỗ mà mình không muốn "ướp". Như thế thì khoảng cách "L" có thể bị quá nhỏ làm cho transistor bị hư.

Phần dưới là lối "ướp" bằng implant. Thay vì dùng dung dịch ướp, họ dùng "muối" và "chích" thẳng vô trong mặt wafer. Ly tử (ion) của chất khí ướp được "bắn" thẳng vô mặt wafer. Những ly tử này không bị loang như trong khâu diffusion. Các bác so sánh 2 hình thì thấy bên khâu implant phần "n" không bị loang ra dưới mặt mực cảm quang.

Hơn nữa tùy theo điện, từ trường, người ta có thể bắn mạnh hay yếu, bắn nhiều hay ít, do đó có thể biết độ "mặn" của wafer một cách chính xác hơn so với khâu diffusion.

Tuy nhiên lợi đi theo hại. Máy móc cho implant phức tạp hơn, mắc hơn, nguy hiểm hơn. Bù lại thì nó sx nhiều wafer hơn, và chất lượng cao hơn.

Một cái khuyết điểm chính trong implant là khi bắn ly tử vô trong mặt wafer, nó làm bể các cấu trúc của tinh thể silicon. Do đó sau khâu implant thì wafer phải được đưa qua khâu anneal để "hàn gắn" những chỗ bị bể này.

[Paddy]

Cryogenic pump

Phần dưới là lối "ướp" bằng implant. Thay vì dùng dung dịch ướp, họ dùng "muối" và "chích" thẳng vô trong mặt wafer. Ly tử (ion) của chất khí ướp được "bắn" thẳng vô mặt wafer. Những ly tử này không bị loang như trong khâu diffusion. Các bác so sánh 2 hình thì thấy bên khâu implant phần "n" không bị loang ra dưới mặt mực cảm quang.

Ly tử hay ion chỉ là một nguyên tử bị mất hoặc có dư điện tử. Nó rất là nhẹ cho nên khi "bắn" nó vào mặt wafer nó có thể đụng vào các nguyên tử khác trên đường đi tới wafer (chẳng hạn như không khí trong máy). Đây là lý do chính máy ion implant chỉ hoạt động trong môi trường chân không. Nhưng chân không cỡ nào.

Các bác biết là 760mm thủy ngân, hay 760 Torr là áp suất không khí tại mặt biển. Torr là đơn vị đo áp suất lấy tên bác học Torricelli.

http://en.wikipedia.org/wiki/Evangelista_Torricelli


Trong máy ion implant và đa số các máy móc chạy trong fab thường chạy trong môi trường chân không khoảng {10}^{-8} Torr. Những máy bơm kỹ nghệ thường chỉ đạt được tới vài Torr thôi. Xuống tới áp suất thấp như thế (tiếng Anh kêu là high vacuum hoặc hi vac, lạ nhỉ!!) thì cần dùng loại bơm lạnh kêu là cryogenic pump hoặc kêu tắt là cryo pump.

Loại bơm này dùng hơi lạnh làm cho các nguyên tử chạy chậm lại và bị giữ trong một lớp than (giống như lớp than trong mặt nạ chống hơi độc) vì thế áp suất sẽ được giảm xuống theo công thức của động nhiệt học PV=nRT với T= nhiệt và P là áp suất.

Loại bơm này không dùng freon mà dùng Helium lỏng. Tớ thấy nó xuống tới 8K (độ Kelvin). Tại nhiệt độ này đa số các chất hơi mất gần hết năng lượng (kinetic energy) sẽ chạy chậm hơn và bị giữ lại trong lớp than trong cryo pump.

Các bác có cryo pump ở nhà mà không biết đấy. Nó là cái tủ lạnh đấy. Chắc các bác không để ý chứ sáng ra tủ đựng đá thường phải kéo hơi mạnh tay mới mở ra được, vì qua đêm nhiệt độ xuống thêm vài độ C đủ để làm áp suất xuống một tí tị.

Với cryo pump thì môi trường trong máy có rất ít nguyên tử không khí bay lòng vòng làm cản đường ly tử bị bắn vô mặt wafer.

[core T]

Đoán Bác đãng từng làm việc trong fab hoặc chí ít là process. Bác chắc được học và làm việc ở silicon valey ....

Trước đây T cũng đã từng làm trong fab, chỉ tiếc chưa được training tới nơi tới chốn, hic ...

Bác Paddy nên tổng hợp thêm phần mark và implant chút xíu nưa, em nghĩ thread sẽ hay hơn và tổng quan hơn.

Cảm ơn các bài viết của bác.

[Paddy]

Đoán Bác đãng từng làm việc trong fab hoặc chí ít là process. Bác chắc được học và làm việc ở silicon valey ....

Trước đây T cũng đã từng làm trong fab, chỉ tiếc chưa được training tới nơi tới chốn, hic ...

Bác Paddy nên tổng hợp thêm phần mark và implant chút xíu nưa, em nghĩ thread sẽ hay hơn và tổng quan hơn.

Cảm ơn các bài viết của bác.

Bác nói "mark" là ý gì ? Ý bác là photolithography ấy hả ?

[Paddy]

Bơm

Tiện đang nói về bơm thì tớ nói thêm về một vài loại bơm khác nữa được dùng trong kỹ nghệ làm IC.

Như đã nói ở trên cryo pump dùng cho áp suất rất thấp (high vacuum). Nếu áp suất trong phòng máy như áp suất không khí bên ngoài mà mở cho cryo pump thì sự khác biệt áp suất quá lớn (760 Torr đối với 0.000000001 Torr) sẽ làm cho hư cryo pump ngay lập tức. Vì không khí tràn vào cryo pump quá mạnh làm vỡ tất cả các miếng than và các cảm biến của cryo pump.

Vì thế khi muốn bơm xuống áp suất thấp ( 10-8 tới 10-9 Torr) thì người ta dùng bơm thường bơm nó xuống gần tới áp suất của cryo pump lúc đó mới chuyển qua chạy cryo pump.

Những loại bơm thường này các bác có thể đã thấy hàng ngày như bơm bánh xe hơi (thay vì bơm vô thì mình hút ra), máy hút bụi, bơm trong máy lạnh, tủ lạnh, v.v.

Tớ dùng hình trong link dưới để nói về các loại bơm khác nhau.

http://www.lesker.com/newweb/Vacuum_...calnotes_1.cfm


Một trong những loại bơm áp suất cao (low vacuum) là rotary vane pump. Nó bơm từ 760 Torr xuống tới khoảng chừng 10 Torr cho tới 10-3 Torr. Vì miếng vane của nó dài ngắn tùy theo góc quay cho nên trọng tâm của trục quay không nằm tại tâm của trục. Vì vậy nên loại bơm này bị rung rất mạnh và thường được gắn trên các chân cao su để chống rung. Và họ dùng các ống dẫn hơi "mềm" để sự rung động không chuyền qua các máy bơm khác. Các loại dùng trong fab thường dùng bơm loại này như có thêm dầu để giải nhiệt và làm kín mặt vane/piston và xy lanh (giống như nhiệm vụ của nhớt xe). Cái loại này rất nhỏ chừng 15kg-30 Kg.

Khi áp suất xuống khoạng chừng một vài Torr thì loại bơm khác (nối trực tiếp) bắt đầu chạy để đem áp suất xuống thấp hơn. Loại bơm tớ thường thấy nhất là Roots (Rotary Lobe) Pumps. Dùng chung với bơm rotary vane pump ở trên nó có thể đem áp suất xuống tới 10-4Torr. Nhiều người kêu cái này là turbo pump, trong lúc nói chuyện, nhưng turbo pump là một loại khác nữa. Loại tớ dùng nặng chừng 60Kg.

Có hãng là 2 loại bơm này dính chung vào nhau luôn. Loại tớ thấy thì nặng chừng 150Kg.

Turbo pump hay đúng ra là momentum exchange pump, trong link trên họ kêu là Turbomolecular Pumps. Ý nói là dùng mô măn để bơm (lực mô măn giữa cánh quạt và nguyên tử hơi). Nó nhìn y hệt như một máy phản lực vớ cái cánh quạt quay với vận tốc cao (chừng 50000 RPM). Loại này nhỏ hơn máy xay sinh tố cho tới loại lớn với đường kính chừng 35cm. Nó có thể đem áp xuất suống tới 10-4 - 10-10 Torr.

Một loại bơm áp suất thấp đầu tiên dùng trong kỹ nghệ làm IC là defussion pump. Nguyên tắc nó như bác dùng vòi nước xịt trên nền nhà để rửa sạch đất cát. Nhưng thay vì dùng nước để phun đất cát thì nó dùng một loại dầu để phun không khí ra một chỗ khác. Loại tớ chỉ nghe nói chứ chưa thấy vì hãng tớ không dùng tới nữa.

Một loại bơm lạ nhất là Titanium Sublimation Pump hoặc getter pump. Cái này không động cơ mà dùng phản ứng hóa học để bơm. Các chất hơi phản ứng với chất titanium trong bơm và bị "giữ" lại làm cho áp suất giảm xuống. Dĩ nhiên là loại bơm này rất chậm. Tớ chỉ học về loại bơm này thôi chứ chưa thấy nó bao giờ hết.

Trong tất cả cái loại bơm trên tất cả đều có lỗ hút vô và thổi ra, trừ hai loại cryo và getter pump. Hai loại này sau một thời gian thì bị "đầy hơi" cho nên phải "ợ" ra để còn có sức mà hút tiếp. Cái này kêu là regeneration (gọi tắt là regen). Trong cryo pump thì có 2 lối regen. Quick regen là nâng nhiệt độ lên chừng chục độ K cho những loại ga thường có trong không khí thoát ra bớt. Cái này thường 1 tuần làm 1 lần, mỗi lần chừng 2 tiếng. Loại full regen thì nâng nhiệt độ lên cao tới chừng 20C và dùng bơm như rotary vane để hút hơi "ợ" ra. Cái này thì thường 1 tháng 1 lần, chừng 8 tiếng một lần.

[Paddy]

Vacuum gauge

Thế thì làm thế nào để đo áp suất trong chân không?

Với áp suất thấp (760Torr - 1 mTorr) thì người ta thường dùng Thermocouple Vacuum Gauge (TC). Dân trong fab quen miệng kêu tắt là TC luôn. Cái này dùng một cái dây lesso nung nóng tới một nhiệt độ nhất định. Gần đó thì có một cái TC. Hơi nóng từ lesso truyền qua chất khí tới TC. Càng ít khí (áp suất thấp) thì nhiệt truyền qua TC càng ít. Do đó chỉ cần đọc nhiệt độ cuả TC là có thể biết được áp suất trong máy là bao nhiêu.
http://www.sisweb.com/vacuum/sis/thermcpl.htm

Bác nào muốn chế một cái đo áp suất ở nhà thì coi link dưới.
http://www.belljar.net/tcgauge.htm
Coi chừng đấy nhé, áp suất thấp khi bị nổ (implode) rất nguy hiểm.

Với áp suất thấp hơn 1 mTorr thì người ta dùng ion gauge (tên đúng là hot filament ionization gauge). Nó có thể đo xuống tới 10-10 Torr. Nó là một bóng triode. Khi filament nóng lên bắn sẽ bắn ra các điện tử. Các điện tử này đụng phải cái nguyên tử khí và tạo ra ly tử. Những ly tử này được thu tại chân collector và đổi thành dòng điện. Khi đọc dòng điện này máy biết là áp suất bao nhiêu.
http://en.wikipedia.org/wiki/Hot_fil...nization_gauge

[Paddy]

Ion Implant

Như post trên đã nói, lối "ướp" bằng ion implant cần máy móc rất phức tạp. Thường những khóa huấn luyện cho máy này từ 2 tuần đến 1 tháng cho người thợ sửa máy.

Để dễ hiểu về implant, tớ sẽ dùng vệ tinh nhân tạo và trái đất để giải thích về khâu này. Khi phóng một vệ tinh nhân tạo để chạy quanh trái đất thì nó bị sức hút trái đất kéo xuống, và nó cũng bị lực ly tâm kéo ra khỏi quỹ đạo của nó.

Nếu hai lực này bằng nhau thì vệ tinh sẽ bay quanh trái đất. Nếu trọng lực mạnh hơn thì nó sẽ rơi xuống. Nếu lực ly tâm lớn hơn thì nó sẽ rời quỹ đạo và bay thẳng vô trong không gian.

Lực ly tâm ảnh hưởng bởi 2 thứ chính là sức nặng của vệ tinh và vận tốc của nó. Vận tốc cao thì lực ly tâm cao. Vệ tinh càng nặng thì lực mô măng soắn càng lớn.

Các bác hay nhẩy đầm chắc hiểu rõ về lực mô măng soắn và lực ly tâm này. Khi người yêu "em gầy ngón dài" thì quay nhanh trên sân nhẩy một cách dễ dàng với bất cứ vận tốc nào. Khi người yêu to như bà Phán Tẩm thì quay nhanh quá là sút tay ra và người yêu sẽ có thể bị bay ra khỏi sàn nhẩy luôn.

Trong implant thì cũng như vậy. Hơi ly tử làm từ ga (thường là ga Arsine, Phosphine, Boron Trifluoride, Germanium Tetrafluoride và Silicon Tetrafluoride) được phóng ra với một vận tốc nào đó đi qua một dẫy nam châm được sếp hình vòng cung để "bẻ" tia ly tử cong 90 độ.

Những cục nam châm này là nguồn "trọng lực" để kéo những ly tử (vệ tinh) qua một bên. Những ly tử quá nhẹ sẽ bị hút qua một bên. Những ly tử quá nặng do đó sức ly tâm lớnhơn sức từ trường (trọng lực) sẽ bay thẳng luôn. Chỉ có những ly tử đúng trọng lượng sẽ quẹo 90 độ và nằm đúng trên "quỹ đạo" của máy.

Tại sao phải làm như vậy ? Lý do chính là người ta chỉ muốn đúng loại ly tử được bắn vào wafer thôi. Những thứ khác như Nitơ, Oxy, He, v.v. sẽ không được bắn vào wafer.

Sau khi ly tử được cho lựa qua khúc cua 90 độ, thì chúng nó đi một dẫy nam châm điện nữa để tăng vận tốc cho đủ sức mạnh mà đâm thủng mặt wafer và ghim sâu vào trong.

Các bác coi hình thứ 3 trong link dưới để thấy đại khái máy implant như thế nào.
http://www.aip.org/tip/INPHFA/vol-9/iss-3/p12.html
Ly tử đi vô từ bên trái, quẹo phải rồi đâm vào wafer bên phải của tấm hình.


Implant là khâu độc hại nhất trong nghề fab. Nó dùng ga độc như arsine và phosphine. Một cái mùi cá, một cái mùi tỏi. Khi dân trong fab mà ngửi thấy 2 mùi này là họ bấm còi báo động và toàn thể hãng phải di tản ra khỏi fab.

Ngoài ra điện thế trong những máy này rất cao (cho nam châm điện để bắn ly tử). Những máy này được xếp hạng theo sức điện của nó. Họ dùng đơn vị eV, và máy thường từ vài trăm KeV cho tới vài triệu KeV. Dân trong nghề này không bao giờ dùng tay để chỉ trỏ máy (nhất là khi máy đang chạy mà bị hư cái gì đó). Khi dùng ngón tay để chỉ trỏ thì nó sẽ như là một cột thu lôi có thể bị "sét đánh". Đó là lý do tại sao những máy này có những cây móc làm bằng chất cách điện để lôi những người bị điện giựt ra chỗ an toàn.

Vì ly tử là một loại phóng xạ cho nên tất cả những người làm trong khâu này phải đeo phim phóng xạ (radiation badge) giống như trong lò điện nguyên tử.


Đây là một trong những lý do mà dân làm implant được trả lương cao nhất trong fab.

[Paddy]

Anneal

Một cái khuyết điểm chính trong implant là khi bắn ly tử vô trong mặt wafer, nó làm bể các cấu trúc của tinh thể silicon. Do đó sau khâu implant thì wafer phải được đưa qua khâu anneal để "hàn gắn" những chỗ bị bể này.

Như đã nói, khâu implant làm cho mặt wafer bị rạn ra. Những ly tử khi bắn vào wafer sẽ đụng vào các nguyên tử, làm đứt các liên kết nguyên tử. Những vết rạn này làm ảnh hưởng rất nhiều đến sự hoạt động của IC vì điện tử và lỗ không thể "nhẩy" qua các vết rạn này.

Một cách làm liền các vết rạn này kêu là anneal (có nghĩa là tôi luyện). Việc này rất đơn giản và được cho nằm chung trong khâu implant.

Wafer sẽ được đưa vào lò nướng với nhiệt độ thấp, rồi đưa lên nhiệt độ cao trong vòng vài giây đồng hồ rồi hạ nhiệt xuống. Tất cả các bước trong phần anneal chừng một vài phút cho mỗi wafer.

Thường thì đèn công xuất chừng 1000W được dùng. Một loại máy tớ thấy thì dùng 24 đèn 1000W. 12 ở trên và 12 cái ở dưới wafer. Wafer được đặt trong một hộp làm bằng pha lê (để cho ánh sáng đem hơi nóng vô được). Trong hộp thì khí trơ được bơm vô để chống lại cái phản ứng từ cái loại khí khác có thể gây ra. Sau đó thì đèn bật lên 100% cho nhiệt độ lên trên 1000C, rồi hạ xuống liền chừng 100C để lấy wafer ra. Nếu lấy wafer ra ngoài ngay có thể bị nứt vì còn quá nóng (cái này kêu là thermal shock =~ bị sóc nhiệt). Không những vậy mà wafer chừng 300C sẽ làm cho chẩy cái wafer boat (hộp đựng wafer) loại làm bằng nhựa. Một số hãng thì dùng hộp wafer làm bằng kim loại cho khâu này. Sau khi wafer nguội chừng 25C thì được bỏ qua hộp đựng wafer bằng nhựa.

Một điều quan trọng khi làm anneal là nếu nóng lâu quá thì các chất ướp (từ khâu implant hay diffusion) sẽ di chuyển sâu vào trong wafer và có thể làm cho nó "nhạt" đi không đúng như "vị" mình muốn. Điều này sẽ gây ra IC chạy không đúng theo ý muốn.

Máy anneal loại dùng đèn là một trong những máy đơn giản nhất trong fab. Dễ sửa, dễ chạy, dễ lau chùi.

Tuy nhiên vì dùng đồ pha lê với nhiệt độ cao, một thời gian sau nó sẽ bị lu mờ và ánh sáng đem hơi nóng vô wafer sẽ không vô hết được nữa. Vì vậy mà acid HF sẽ được dùng để làm cho sạch mặt của pha lê. Tuy nhiên cũng chỉ giúp trong một thời gian thôi, cuối cùng cũng phải thay hộp pha lê mới vô.

HF là một loại axit mà ăn thủng được thủy tinh. Vì vậy mà nó chỉ được đựng trong bình nhựa thôi. Độc hại một cái là axit này không làm cháy da, nhưng sẽ đi qua da và ăn thủng xương. Thường thì hơn 6 tiếng sau người bị axit mới thấy đau, lúc đó thì quá trễ rồi vì xương đã bị ăn qua. Dân trong nghề khi dùng HF thường pha thêm một ít axit khác, như vậy khi bị văng vào người thì họ sẽ thấy đau ngay (vì cháy da). Khi bị HF thì họ dùng nước rửa sạch chỗ bị axit văng vô. Sau đó một loại kem có chứa canci được bôi lên da để cho HF trong thịt đi ra ăn các chất can ci này (thay vì ăn vô xương).