Bij het testen van halfgeleiders speelt de materiaalkeuze van het testplatform een cruciale rol in de nauwkeurigheid en stabiliteit van de apparatuur. In vergelijking met traditioneel gietijzer wordt graniet, vanwege zijn uitstekende eigenschappen, steeds vaker gekozen als ideale keuze voor testplatforms voor halfgeleiders.
Uitstekende corrosiebestendigheid garandeert een stabiele werking op lange termijn.
Tijdens het testen van halfgeleiders worden vaak diverse chemische reagentia gebruikt, zoals kaliumhydroxide (KOH)-oplossing voor de ontwikkeling van fotolak, en zeer corrosieve stoffen zoals fluorwaterstofzuur (HF) en salpeterzuur (HNO₃) tijdens het etsproces. Gietijzer bestaat voornamelijk uit ijzer. In een dergelijke chemische omgeving is de kans groot dat oxidatie-reductiereacties optreden. IJzeratomen verliezen elektronen en ondergaan verdringingsreacties met zure stoffen in de oplossing, wat leidt tot snelle corrosie van het oppervlak, de vorming van roest en putjes, en aantasting van de vlakheid en dimensionale nauwkeurigheid van het platform.
Daarentegen verleent de minerale samenstelling van graniet het een buitengewone corrosiebestendigheid. Het hoofdbestanddeel, kwarts (SiO₂), heeft extreem stabiele chemische eigenschappen en reageert nauwelijks met gangbare zuren en basen. Mineralen zoals veldspaat zijn ook inert in algemene chemische omgevingen. Talrijke experimenten hebben aangetoond dat in dezelfde gesimuleerde chemische omgeving voor halfgeleiderdetectie de chemische corrosiebestendigheid van graniet meer dan 15 keer hoger is dan die van gietijzer. Dit betekent dat het gebruik van granieten platforms de frequentie en kosten van apparatuuronderhoud als gevolg van corrosie aanzienlijk kan verminderen, de levensduur van de apparatuur kan verlengen en de stabiliteit van de detectienauwkeurigheid op lange termijn kan garanderen.
Uiterst hoge stabiliteit, voldoet aan de eisen voor detectienauwkeurigheid op nanometerniveau.
Bij het testen van halfgeleiders worden extreem hoge eisen gesteld aan de stabiliteit van het platform en is het noodzakelijk om de eigenschappen van de chip op nanoschaal nauwkeurig te meten. De thermische uitzettingscoëfficiënt van gietijzer is relatief hoog, ongeveer 10⁻¹² × 10⁻⁶/℃. De warmte die wordt gegenereerd door de werking van de meetapparatuur of de schommelingen in de omgevingstemperatuur veroorzaken aanzienlijke thermische uitzetting en krimp van het gietijzeren platform, wat resulteert in een positionele afwijking tussen de meetsonde en de chip en de meetnauwkeurigheid beïnvloedt.
De thermische uitzettingscoëfficiënt van graniet bedraagt slechts 0,6-5 × 10⁻⁶/℃, wat een fractie of zelfs lager is dan die van gietijzer. De structuur is dicht. De interne spanning is door langdurige natuurlijke veroudering in principe geëlimineerd en wordt minimaal beïnvloed door temperatuurschommelingen. Bovendien heeft graniet een hoge stijfheid, met een hardheid die 2 tot 3 keer hoger is dan die van gietijzer (equivalent aan HRC > 51), waardoor het effectief bestand is tegen externe schokken en trillingen en de vlakheid en rechtheid van het platform behoudt. Bijvoorbeeld, bij zeer nauwkeurige chipcircuitdetectie kan het granieten platform de vlakheidsfout binnen ±0,5 μm/m houden, waardoor de detectieapparatuur ook in complexe omgevingen nauwkeurige detectie op nanoschaal kan uitvoeren.
Uitstekende antimagnetische eigenschappen, waardoor een zuivere detectieomgeving ontstaat.
De elektronische componenten en sensoren in halfgeleidertestapparatuur zijn extreem gevoelig voor elektromagnetische interferentie. Gietijzer heeft een zekere mate van magnetisme. In een elektromagnetische omgeving genereert het een geïnduceerd magnetisch veld, dat de elektromagnetische signalen van de detectieapparatuur verstoort, wat resulteert in signaalvervorming en afwijkende meetgegevens.
Graniet is daarentegen een antimagnetisch materiaal en wordt nauwelijks gepolariseerd door externe magnetische velden. De interne elektronen bevinden zich in paren binnen de chemische bindingen en de structuur is stabiel en wordt niet beïnvloed door externe elektromagnetische krachten. In een sterk magnetisch veld van 10 mT is de geïnduceerde magnetische veldsterkte op het oppervlak van graniet minder dan 0,001 mT, terwijl die op het oppervlak van gietijzer meer dan 8 mT bedraagt. Deze eigenschap maakt het mogelijk om met een granieten platform een zuivere elektromagnetische omgeving te creëren voor de detectieapparatuur, wat met name geschikt is voor scenario's met strenge eisen aan elektromagnetische ruis, zoals de detectie van kwantumchips en zeer nauwkeurige analoge circuits. Dit verbetert de betrouwbaarheid en consistentie van de detectieresultaten aanzienlijk.
Bij de constructie van testplatforms voor halfgeleiders heeft graniet gietijzer ruimschoots overtroffen vanwege zijn aanzienlijke voordelen, zoals corrosiebestendigheid, stabiliteit en antimagnetisme. Naarmate de halfgeleidertechnologie zich verder ontwikkelt richting hogere precisie, zal graniet een steeds crucialere rol spelen in het waarborgen van de prestaties van testapparatuur en het bevorderen van de vooruitgang in de halfgeleiderindustrie.
Publicatiedatum: 15 mei 2025