Trong lĩnh vực thử nghiệm bán dẫn, việc lựa chọn vật liệu của bệ thử nghiệm đóng vai trò quyết định đến độ chính xác của thử nghiệm và độ ổn định của thiết bị. So với vật liệu gang truyền thống, đá granit đang trở thành lựa chọn lý tưởng cho bệ thử nghiệm bán dẫn do hiệu suất vượt trội của nó.
Khả năng chống ăn mòn vượt trội đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài
Trong quá trình thử nghiệm chất bán dẫn, nhiều loại thuốc thử hóa học thường được sử dụng, chẳng hạn như dung dịch kali hydroxit (KOH) dùng để phát triển chất cản quang và các chất có tính ăn mòn cao như axit flohydric (HF) và axit nitric (HNO₃) trong quá trình khắc. Gang chủ yếu bao gồm các nguyên tố sắt. Trong môi trường hóa học như vậy, các phản ứng oxy hóa khử rất có khả năng xảy ra. Các nguyên tử sắt mất electron và trải qua các phản ứng thay thế với các chất có tính axit trong dung dịch, gây ra sự ăn mòn nhanh chóng bề mặt, hình thành rỉ sét và các vết lõm, đồng thời làm hỏng độ phẳng và độ chính xác về kích thước của bệ.
Ngược lại, thành phần khoáng chất của đá granit mang lại cho nó khả năng chống ăn mòn đặc biệt. Thành phần chính của nó, thạch anh (SiO₂), có tính chất hóa học cực kỳ ổn định và hầu như không phản ứng với các axit và bazơ thông thường. Các khoáng chất như fenspat cũng trơ trong môi trường hóa học nói chung. Một số lượng lớn các thí nghiệm đã chỉ ra rằng trong cùng một môi trường hóa học phát hiện chất bán dẫn mô phỏng, khả năng chống ăn mòn hóa học của đá granit cao hơn 15 lần so với gang. Điều này có nghĩa là sử dụng bệ đá granit có thể giảm đáng kể tần suất và chi phí bảo trì thiết bị do ăn mòn, kéo dài tuổi thọ của thiết bị và đảm bảo độ ổn định lâu dài của độ chính xác phát hiện.
Độ ổn định cực cao, đáp ứng yêu cầu về độ chính xác phát hiện ở cấp độ nanomet
Kiểm tra chất bán dẫn có yêu cầu cực kỳ cao về tính ổn định của nền tảng và cần phải đo chính xác các đặc tính của chip ở cấp độ nano. Hệ số giãn nở nhiệt của gang tương đối cao, khoảng 10-12 ×10⁻⁶/℃. Nhiệt sinh ra do hoạt động của thiết bị phát hiện hoặc sự dao động của nhiệt độ môi trường sẽ gây ra sự giãn nở và co lại đáng kể của nền tảng gang, dẫn đến độ lệch vị trí giữa đầu dò phát hiện và chip và ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo.
Hệ số giãn nở nhiệt của đá granit chỉ là 0,6-5×10⁻⁶/℃, chỉ bằng một phần nhỏ hoặc thậm chí thấp hơn hệ số giãn nở nhiệt của gang. Cấu trúc của nó rất đặc. Ứng suất bên trong về cơ bản đã được loại bỏ thông qua quá trình lão hóa tự nhiên lâu dài và ít bị ảnh hưởng bởi những thay đổi về nhiệt độ. Ngoài ra, đá granit có độ cứng cao, độ cứng cao gấp 2 đến 3 lần so với gang (tương đương với HRC> 51), có thể chống lại hiệu quả các tác động và rung động bên ngoài và duy trì độ phẳng và độ thẳng của bệ. Ví dụ, trong phát hiện mạch chip có độ chính xác cao, bệ đá granit có thể kiểm soát lỗi độ phẳng trong phạm vi ±0,5μm/m, đảm bảo rằng thiết bị phát hiện vẫn có thể đạt được độ chính xác ở cấp độ nano trong các môi trường phức tạp.
Tính chất chống từ tính vượt trội, tạo ra môi trường phát hiện tinh khiết
Linh kiện điện tử và cảm biến trong thiết bị kiểm tra bán dẫn cực kỳ nhạy cảm với nhiễu điện từ. Gang có một mức độ từ tính nhất định. Trong môi trường điện từ, nó sẽ tạo ra từ trường cảm ứng, gây nhiễu tín hiệu điện từ của thiết bị phát hiện, dẫn đến méo tín hiệu và dữ liệu phát hiện bất thường.
Mặt khác, đá granit là vật liệu phản từ và hầu như không bị phân cực bởi từ trường bên ngoài. Các electron bên trong tồn tại theo cặp trong các liên kết hóa học và cấu trúc ổn định, không bị ảnh hưởng bởi lực điện từ bên ngoài. Trong môi trường từ trường mạnh 10mT, cường độ từ trường cảm ứng trên bề mặt đá granit nhỏ hơn 0,001mT, trong khi cường độ trên bề mặt gang cao tới hơn 8mT. Tính năng này cho phép bệ đá granit tạo ra môi trường điện từ thuần túy cho thiết bị phát hiện, đặc biệt phù hợp với các tình huống có yêu cầu nghiêm ngặt về nhiễu điện từ như phát hiện chip lượng tử và phát hiện mạch tương tự có độ chính xác cao, nâng cao hiệu quả độ tin cậy và tính nhất quán của kết quả phát hiện.
Trong xây dựng nền tảng thử nghiệm bán dẫn, đá granit đã vượt qua vật liệu gang một cách toàn diện do những ưu điểm đáng kể như khả năng chống ăn mòn, độ ổn định và chống từ tính. Khi công nghệ bán dẫn tiến triển theo hướng chính xác hơn, đá granit sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất của thiết bị thử nghiệm và thúc đẩy sự tiến bộ của ngành công nghiệp bán dẫn.
Thời gian đăng: 15-05-2025