Šiandien, sparčiai vystantis puslaidininkių pramonei, IC testavimas, kaip esminė grandis, užtikrinanti lustų našumą, jo tikslumas ir stabilumas tiesiogiai veikia lustų išeigą ir pramonės konkurencingumą. Lustų gamybos procesui toliau artėjant prie 3 nm, 2 nm ir dar pažangesnių mazgų, reikalavimai IC testavimo įrangos pagrindiniams komponentams tampa vis griežtesni. Granito pagrindai, pasižymintys unikaliomis medžiagų savybėmis ir našumo pranašumais, tapo nepakeičiamu IC testavimo įrangos „auksiniu partneriu“. Kokia techninė logika slypi už viso to?
I. Tradicinių bazių „nesugebėjimas susidoroti“
IC bandymo proceso metu įranga turi tiksliai nustatyti lustų kontaktų elektrines charakteristikas, signalo vientisumą ir kt. nanoskalėje. Tačiau tradiciniai metaliniai pagrindai (pvz., ketaus ir plieno) praktiniame pritaikyme atskleidė daug problemų.
Viena vertus, metalinių medžiagų šiluminio plėtimosi koeficientas yra gana didelis, paprastai viršijantis 10 × 10⁻⁶/℃. IC bandymo įrangos veikimo metu susidaranti šiluma arba net nedideli aplinkos temperatūros pokyčiai gali sukelti didelį metalinio pagrindo šiluminį plėtimąsi ir susitraukimą. Pavyzdžiui, 1 metro ilgio ketaus pagrindas gali išsiplėsti ir susitraukti iki 100 μm, kai temperatūra pasikeičia 10 ℃. Tokių matmenų pokyčių pakanka, kad bandymo zondas nesutaptų su mikroschemos kaiščiais, dėl to prastas kontaktas ir vėliau iškraipyti bandymo duomenys.
Kita vertus, metalinio pagrindo slopinimo savybės yra prastos, todėl sunku greitai sunaudoti įrangos veikimo metu susidarančią vibracijos energiją. Aukšto dažnio signalo bandymo atveju nuolatiniai mikrosvyravimai sukels didelį triukšmą, todėl signalo vientisumo bandymo paklaida padidės daugiau nei 30 %. Be to, metalinės medžiagos pasižymi dideliu magnetiniu jautrumu ir yra linkusios sąveikauti su bandymo įrangos elektromagnetiniais signalais, dėl ko atsiranda sūkurinių srovių nuostoliai ir histerezės efektai, kurie trukdo tiksliems matavimams.
II. Granito pagrindų „tvirtas tvirtumas“
Išskirtinis terminis stabilumas, padedantis pagrindą tiksliam matavimui
Granitas susidaro iš glaudaus mineralinių kristalų, tokių kaip kvarcas ir feldšpatas, susijungimo joninėmis ir kovalentinėmis jungtimis. Jo šiluminio plėtimosi koeficientas yra labai mažas, tik 0,6–5 × 10⁻⁶/℃, tai yra maždaug 1/2–1/20 metalinių medžiagų šiluminio plėtimosi koeficiento. Net ir pasikeitus temperatūrai 10 ℃, 1 metro ilgio granito pagrindo plėtimasis ir susitraukimas yra mažesnis nei 50 nm, beveik pasiekus „nulinę deformaciją“. Tuo tarpu granito šilumos laidumas yra tik 2–3 W/(m·K), tai yra mažiau nei 1/20 metalų šiluminio laidumo. Jis gali veiksmingai užkirsti kelią įrangos šilumos laidumui, išlaikyti vienodą pagrindo paviršiaus temperatūrą ir užtikrinti, kad bandymo zondas ir lustas visada išlaikytų pastovią santykinę padėtį.
2. Ypač stiprus vibracijos slopinimas sukuria stabilią bandymo aplinką
Unikalūs kristalų defektai ir grūdelių ribų slydimo struktūra granito viduje suteikia jam didelę energijos išsklaidymo galią, kurios slopinimo koeficientas siekia iki 0,3–0,5, tai yra daugiau nei šešis kartus daugiau nei metalinio pagrindo. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad esant 100 Hz vibracijos sužadinimui, granito pagrindo vibracijos slopinimo laikas yra tik 0,1 sekundės, o ketaus pagrindo – 0,8 sekundės. Tai reiškia, kad granito pagrindas gali akimirksniu slopinti įrangos paleidimo ir išjungimo, išorinių smūgių ir kt. sukeliamas vibracijas ir kontroliuoti bandymo platformos vibracijos amplitudę ±1 μm tikslumu, užtikrindamas stabilų nanoskalės zondų padėties nustatymą.
3. Natūralios antimagnetinės savybės, pašalinančios elektromagnetinius trukdžius
Granitas yra diamagnetinė medžiaga, kurios magnetinis jautrumas yra maždaug -10⁻⁵. Vidiniai elektronai egzistuoja poromis cheminėse jungtyse ir beveik niekada nėra poliarizuojami išorinių magnetinių laukų. Stipraus 10 mT magnetinio lauko aplinkoje indukuoto magnetinio lauko intensyvumas granito paviršiuje yra mažesnis nei 0,001 mT, o ketaus paviršiuje – net daugiau nei 8 mT. Ši natūrali antimagnetinė savybė gali sukurti gryną matavimo aplinką IC bandymų įrangai, apsaugodama ją nuo išorinių elektromagnetinių trukdžių, tokių kaip dirbtuvių varikliai ir radijo dažnių signalai. Ji ypač tinka bandymų scenarijams, kurie yra itin jautrūs elektromagnetiniam triukšmui, pavyzdžiui, kvantiniams lustams ir didelio tikslumo ADC/DAC.
Trečia, praktinis pritaikymas davė puikių rezultatų
Daugelio puslaidininkių įmonių praktika visiškai įrodė granito pagrindų vertę. Pasauliniu mastu pripažintam puslaidininkių bandymų įrangos gamintojui pradėjus naudoti granito pagrindą savo aukščiausios klasės 5G lustų bandymų platformoje, jis pasiekė stulbinančių rezultatų: zondo kortelės padėties nustatymo tikslumas padidėjo nuo ±5 μm iki ±1 μm, bandymo duomenų standartinis nuokrypis sumažėjo 70 %, o vieno bandymo klaidų rodiklis gerokai sumažėjo nuo 0,5 % iki 0,03 %. Tuo tarpu vibracijos slopinimo efektas yra puikus. Įranga gali pradėti bandymą nelaukdama, kol vibracija nurims, taip sutrumpindama vieno bandymo ciklą 20 % ir padidindama metinius gamybos pajėgumus daugiau nei 3 milijonais plokštelių. Be to, granito pagrindo tarnavimo laikas yra ilgesnis nei 10 metų ir jam nereikia dažnos priežiūros. Palyginti su metaliniais pagrindais, jo bendros išlaidos sumažėja daugiau nei 50 %.
Ketvirta, prisitaikyti prie pramonės tendencijų ir vadovauti testavimo technologijų atnaujinimui
Tobulėjant pažangioms pakavimo technologijoms (pvz., „Chiplet“) ir kylant naujoms sritims, tokioms kaip kvantinių skaičiavimų lustai, įrenginių našumo reikalavimai IC bandymuose toliau didės. Granito pagrindai taip pat nuolat tobulinami ir tobulinami. Paviršiaus padengimas siekiant padidinti atsparumą dilimui arba derinimas su pjezoelektrine keramika siekiant aktyvios vibracijos kompensacijos ir kitų technologinių proveržių leidžia jiems judėti tikslesne ir protingesne kryptimi. Ateityje granito pagrindas ir toliau saugos puslaidininkių pramonės technologines inovacijas ir aukštos kokybės „kiniškų lustų“ kūrimą, pasižymintį išskirtiniu našumu.
Pasirinkti granito pagrindą reiškia pasirinkti tikslesnį, stabilesnį ir efektyvesnį IC testavimo sprendimą. Nesvarbu, ar tai dabartinis pažangus procesų lustų testavimas, ar būsimi pažangiausių technologijų tyrimai, granito pagrindas atliks nepakeičiamą ir reikšmingą vaidmenį.
Įrašo laikas: 2025 m. gegužės 15 d.