Nel campo dei test sui semiconduttori, la scelta del materiale della piattaforma di prova gioca un ruolo decisivo per l'accuratezza dei test e la stabilità delle apparecchiature. Rispetto ai tradizionali materiali in ghisa, il granito sta diventando la scelta ideale per le piattaforme di test sui semiconduttori grazie alle sue prestazioni eccezionali.
L'eccezionale resistenza alla corrosione garantisce un funzionamento stabile a lungo termine
Durante il processo di test dei semiconduttori, vengono spesso utilizzati diversi reagenti chimici, come la soluzione di idrossido di potassio (KOH) utilizzata per lo sviluppo del fotoresist, e sostanze altamente corrosive come l'acido fluoridrico (HF) e l'acido nitrico (HNO₃) nel processo di incisione. La ghisa è composta principalmente da elementi ferrosi. In un tale ambiente chimico, è altamente probabile che si verifichino reazioni di ossidoriduzione. Gli atomi di ferro perdono elettroni e subiscono reazioni di sostituzione con le sostanze acide presenti nella soluzione, causando una rapida corrosione della superficie, formando ruggine e depressioni e compromettendo la planarità e la precisione dimensionale della piattaforma.
Al contrario, la composizione minerale del granito gli conferisce una straordinaria resistenza alla corrosione. Il suo componente principale, il quarzo (SiO₂), ha proprietà chimiche estremamente stabili e difficilmente reagisce con acidi e basi comuni. Anche minerali come il feldspato sono inerti in ambienti chimici generali. Numerosi esperimenti hanno dimostrato che, nello stesso ambiente chimico simulato per la rilevazione di semiconduttori, la resistenza alla corrosione chimica del granito è oltre 15 volte superiore a quella della ghisa. Ciò significa che l'utilizzo di piattaforme in granito può ridurre significativamente la frequenza e i costi di manutenzione delle apparecchiature causati dalla corrosione, prolungarne la durata utile e garantire la stabilità a lungo termine della precisione di rilevazione.
Stabilità ultraelevata, che soddisfa i requisiti di precisione di rilevamento a livello nanometrico
I test sui semiconduttori richiedono requisiti estremamente elevati per la stabilità della piattaforma e devono misurare con precisione le caratteristiche del chip su scala nanometrica. Il coefficiente di dilatazione termica della ghisa è relativamente elevato, pari a circa 10-12 × 10⁻⁶/℃. Il calore generato dal funzionamento dell'apparecchiatura di rilevamento o dalle fluttuazioni della temperatura ambiente causerà una significativa dilatazione e contrazione termica della piattaforma in ghisa, con conseguente deviazione di posizione tra la sonda di rilevamento e il chip, compromettendo l'accuratezza della misurazione.
Il coefficiente di dilatazione termica del granito è pari a soli 0,6-5×10⁻⁶/℃, una frazione o addirittura inferiore a quello della ghisa. La sua struttura è densa. Le tensioni interne sono state sostanzialmente eliminate grazie all'invecchiamento naturale a lungo termine e sono minimamente influenzate dalle variazioni di temperatura. Inoltre, il granito presenta un'elevata rigidità, con una durezza da 2 a 3 volte superiore a quella della ghisa (equivalente a HRC > 51), che gli consente di resistere efficacemente a urti e vibrazioni esterne e di mantenere la planarità e la rettilineità della piattaforma. Ad esempio, nella rilevazione di circuiti a chip ad alta precisione, la piattaforma in granito è in grado di controllare l'errore di planarità entro ±0,5 μm/m, garantendo che l'apparecchiatura di rilevamento possa comunque raggiungere una precisione nanometrica in ambienti complessi.
Eccezionale proprietà antimagnetica, che crea un ambiente di rilevamento puro
I componenti elettronici e i sensori delle apparecchiature di collaudo dei semiconduttori sono estremamente sensibili alle interferenze elettromagnetiche. La ghisa possiede un certo grado di magnetismo. In un ambiente elettromagnetico, genera un campo magnetico indotto che interferisce con i segnali elettromagnetici delle apparecchiature di rilevamento, causando distorsioni del segnale e dati di rilevamento anomali.
Il granito, d'altra parte, è un materiale antimagnetico e difficilmente polarizzato dai campi magnetici esterni. Gli elettroni interni esistono a coppie all'interno dei legami chimici e la struttura è stabile, non influenzata da forze elettromagnetiche esterne. In un ambiente con un forte campo magnetico di 10 mT, l'intensità del campo magnetico indotto sulla superficie del granito è inferiore a 0,001 mT, mentre quella sulla superficie della ghisa può arrivare a oltre 8 mT. Questa caratteristica consente alla piattaforma in granito di creare un ambiente elettromagnetico puro per le apparecchiature di rilevamento, particolarmente adatto a scenari con requisiti rigorosi per il rumore elettromagnetico, come il rilevamento di chip quantistici e il rilevamento di circuiti analogici ad alta precisione, migliorando efficacemente l'affidabilità e la coerenza dei risultati di rilevamento.
Nella costruzione di piattaforme di collaudo per semiconduttori, il granito ha ampiamente superato la ghisa grazie ai suoi significativi vantaggi, tra cui resistenza alla corrosione, stabilità e antimagnetismo. Con l'avanzare della tecnologia dei semiconduttori verso una maggiore precisione, il granito svolgerà un ruolo sempre più cruciale nel garantire le prestazioni delle apparecchiature di collaudo e nel promuovere il progresso dell'industria dei semiconduttori.
Data di pubblicazione: 15 maggio 2025