Innen halvledertesting spiller materialvalget for testplattformen en avgjørende rolle i testnøyaktigheten og utstyrets stabilitet. Sammenlignet med tradisjonelle støpejernsmaterialer er granitt i ferd med å bli det ideelle valget for halvledertestplattformer på grunn av sin enestående ytelse.
Enestående korrosjonsbestandighet sikrer langvarig stabil drift
Under halvledertestprosessen er det ofte snakk om forskjellige kjemiske reagenser, som kaliumhydroksid (KOH)-løsning som brukes til fotoresistfremkalling, og svært korrosive stoffer som flussyre (HF) og salpetersyre (HNO₃) i etseprosessen. Støpejern består hovedsakelig av jernelementer. I et slikt kjemisk miljø er det stor sannsynlighet for at oksidasjons-reduksjonsreaksjoner vil forekomme. Jernatomer mister elektroner og gjennomgår fortrengningsreaksjoner med sure stoffer i løsningen, noe som forårsaker rask korrosjon av overflaten, danner rust og fordypninger, og skader plattformens flathet og dimensjonsnøyaktighet.
I motsetning til dette gir mineralsammensetningen i granitt den ekstraordinær korrosjonsbestandighet. Hovedkomponenten, kvarts (SiO₂), har ekstremt stabile kjemiske egenskaper og reagerer knapt med vanlige syrer og baser. Mineraler som feltspat er også inerte i generelle kjemiske miljøer. Et stort antall eksperimenter har vist at i det samme simulerte kjemiske miljøet for halvlederdeteksjon er den kjemiske korrosjonsbestandigheten til granitt mer enn 15 ganger høyere enn for støpejern. Dette betyr at bruk av granittplattformer kan redusere hyppigheten og kostnadene for vedlikehold av utstyr forårsaket av korrosjon betydelig, forlenge utstyrets levetid og sikre langsiktig stabilitet i deteksjonsnøyaktigheten.
Ultrahøy stabilitet, som oppfyller kravene til deteksjonsnøyaktighet på nanometernivå
Halvledertesting har ekstremt høye krav til plattformens stabilitet og må måle brikkens egenskaper presist på nanoskala. Den termiske utvidelseskoeffisienten til støpejern er relativt høy, omtrent 10⁻⁶ × 10⁻⁶/℃. Varmen som genereres ved drift av deteksjonsutstyret eller svingninger i omgivelsestemperaturen vil forårsake betydelig termisk utvidelse og sammentrekning av støpejernsplattformen, noe som resulterer i et posisjonsavvik mellom deteksjonssonden og brikken og påvirker målenøyaktigheten.
Termisk utvidelseskoeffisient for granitt er bare 0,6–5 × 10⁻⁶/℃, som er en brøkdel eller enda lavere enn for støpejern. Strukturen er tett. Den indre spenningen er i hovedsak eliminert gjennom langvarig naturlig aldring og påvirkes minimalt av temperaturendringer. I tillegg har granitt sterk stivhet, med en hardhet som er 2 til 3 ganger høyere enn for støpejern (tilsvarer HRC > 51), som effektivt kan motstå ytre støt og vibrasjoner og opprettholde plattformens flathet og retthet. For eksempel, i høypresisjons chipkretsdeteksjon, kan granittplattformen kontrollere flathetsfeilen innenfor ±0,5 μm/m, noe som sikrer at deteksjonsutstyret fortsatt kan oppnå nanoskala presisjonsdeteksjon i komplekse miljøer.
Enestående antimagnetiske egenskaper, som skaper et rent deteksjonsmiljø
De elektroniske komponentene og sensorene i halvledertestutstyr er ekstremt følsomme for elektromagnetisk interferens. Støpejern har en viss grad av magnetisme. I et elektromagnetisk miljø vil det generere et indusert magnetfelt som vil forstyrre de elektromagnetiske signalene fra deteksjonsutstyret, noe som resulterer i signalforvrengning og unormale deteksjonsdata.
Granitt, derimot, er et antimagnetisk materiale og polariseres knapt av eksterne magnetfelt. De interne elektronene finnes i par innenfor de kjemiske bindingene, og strukturen er stabil og påvirkes ikke av eksterne elektromagnetiske krefter. I et sterkt magnetfeltmiljø på 10 mT er den induserte magnetfeltintensiteten på overflaten av granitt mindre enn 0,001 mT, mens den på overflaten av støpejern er så høy som mer enn 8 mT. Denne funksjonen gjør det mulig for granittplattformen å skape et rent elektromagnetisk miljø for deteksjonsutstyret, spesielt egnet for scenarier med strenge krav til elektromagnetisk støy, som kvantebrikkedeteksjon og høypresisjons analogkretsdeteksjon, noe som effektivt forbedrer påliteligheten og konsistensen av deteksjonsresultatene.
I konstruksjonen av testplattformer for halvledere har granitt overgått støpejernsmaterialer på grunn av sine betydelige fordeler som korrosjonsbestandighet, stabilitet og antimagnetisme. Etter hvert som halvlederteknologien utvikler seg mot høyere presisjon, vil granitt spille en stadig viktigere rolle i å sikre ytelsen til testutstyr og fremme fremgangen i halvlederindustrien.
Publiseringstid: 15. mai 2025