Хагас дамжуулагч туршилтын салбарт туршилтын тавцангийн материалын сонголт нь туршилтын нарийвчлал болон тоног төхөөрөмжийн тогтвортой байдалд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг. Уламжлалт цутгамал төмрийн материалтай харьцуулахад боржин чулуу нь гайхалтай гүйцэтгэлийнхээ ачаар хагас дамжуулагч туршилтын тавцангийн хамгийн тохиромжтой сонголт болж байна.
Зэврэлтээс хамгаалах чадвар нь урт хугацааны тогтвортой ажиллагааг хангадаг
Хагас дамжуулагчийн туршилтын явцад фоторезист боловсруулахад ашигладаг калийн гидроксид (KOH) уусмал, мөн сийлбэрийн процесст фторын хүчил (HF) болон азотын хүчил (HNO₃) зэрэг өндөр идэмхий бодисууд зэрэг янз бүрийн химийн урвалжууд ихэвчлэн оролцдог. Цутгамал төмөр нь голчлон төмрийн элементүүдээс бүрддэг. Ийм химийн орчинд исэлдэлт-буурах урвал явагдах магадлал өндөр байдаг. Төмрийн атомууд электроноо алдаж, уусмал дахь хүчиллэг бодисуудтай шилжилтийн урвалд орж, гадаргууг хурдан зэврүүлж, зэв, хотгор үүсгэж, тавцангийн тэгш байдал болон хэмжээст нарийвчлалыг алдагдуулдаг.
Үүний эсрэгээр, боржин чулуун эрдэс найрлага нь зэврэлтэнд онцгой тэсвэртэй байдлыг бий болгодог. Үүний гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох кварц (SiO₂) нь маш тогтвортой химийн шинж чанартай бөгөөд нийтлэг хүчил ба суурьтай бараг урвалд ордоггүй. Хээрийн жонш зэрэг эрдэс бодисууд нь ерөнхий химийн орчинд идэвхгүй байдаг. Олон тооны туршилтаар хагас дамжуулагч илрүүлэх химийн орчинд боржин чулуун химийн зэврэлтэд тэсвэртэй байдал нь цутгамал төмрөөс 15 дахин их байгааг харуулсан. Энэ нь боржин чулуун тавцан ашиглах нь зэврэлтээс үүдэлтэй тоног төхөөрөмжийн засвар үйлчилгээний давтамж, зардлыг мэдэгдэхүйц бууруулж, тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацааг уртасгаж, илрүүлэх нарийвчлалын урт хугацааны тогтвортой байдлыг хангах боломжтой гэсэн үг юм.
Нанометрийн түвшний илрүүлэлтийн нарийвчлалын шаардлагыг хангасан хэт өндөр тогтвортой байдал
Хагас дамжуулагчийн туршилт нь платформын тогтвортой байдалд маш өндөр шаардлага тавьдаг бөгөөд чипийн шинж чанарыг нано хэмжээсээр нарийн хэмжих шаардлагатай. Цутгамал төмрийн дулааны тэлэлтийн коэффициент харьцангуй өндөр, ойролцоогоор 10-12 × 10⁻⁶/℃. Илрүүлэх төхөөрөмжийн ажиллагаа эсвэл орчны температурын хэлбэлзлээс үүссэн дулаан нь цутгамал төмрийн платформын дулааны тэлэлт болон агшилтыг мэдэгдэхүйц үүсгэж, илрүүлэх датчик болон чипийн хооронд байрлалын хазайлт үүсгэж, хэмжилтийн нарийвчлалд нөлөөлнө.
Боржин чулууны дулааны тэлэлтийн коэффициент нь ердөө 0.6-5×10⁻⁶/℃ бөгөөд энэ нь цутгамал төмрийнхөөс нэг хэсэг буюу бүр бага юм. Түүний бүтэц нь нягт юм. Дотоод стрессийг удаан хугацааны байгалийн хөгшрөлтийн замаар үндсэндээ арилгасан бөгөөд температурын өөрчлөлтөд хамгийн бага нөлөөлдөг. Үүнээс гадна, боржин чулуу нь хүчтэй хатуулагтай бөгөөд цутгамал төмрөөс 2-3 дахин өндөр хатуулагтай (HRC > 51-тэй тэнцэх) бөгөөд энэ нь гадны нөлөөлөл, чичиргээг үр дүнтэй эсэргүүцэж, тавцангийн тэгш байдал, шулуун байдлыг хадгалах чадвартай. Жишээлбэл, өндөр нарийвчлалтай чип хэлхээний илрүүлэлтэд боржин чулуун тавцан нь тэгш байдлын алдааг ±0.5μm/m дотор хянаж, илрүүлэх төхөөрөмж нь нарийн төвөгтэй орчинд нано хэмжээний нарийвчлалтай илрүүлэлтийг хийж чадна гэдгийг баталгаажуулдаг.
Цэвэр илрүүлэх орчинг бүрдүүлдэг гайхалтай соронзон эсэргүүцэх шинж чанартай
Хагас дамжуулагч туршилтын төхөөрөмжийн электрон эд анги, мэдрэгч нь цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоонд маш мэдрэмтгий байдаг. Цутгамал төмөр нь тодорхой хэмжээний соронзон чанартай байдаг. Цахилгаан соронзон орчинд энэ нь өдөөгдсөн соронзон орон үүсгэж, илрүүлэх төхөөрөмжийн цахилгаан соронзон дохионд саад учруулж, дохионы гажуудал, илрүүлэх өгөгдөл хэвийн бус болоход хүргэдэг.
Нөгөөтэйгүүр, боржин чулуу нь соронзон эсрэг материал бөгөөд гадаад соронзон орны нөлөөгөөр бараг туйлширдаггүй. Дотоод электронууд нь химийн холбоонд хосоороо оршдог бөгөөд бүтэц нь тогтвортой бөгөөд гадны цахилгаан соронзон хүчний нөлөөнд автдаггүй. 10 мТ хүчтэй соронзон орны орчинд боржин чулуун гадаргуу дээрх өдөөгдсөн соронзон орны эрчим 0.001 мТ-ээс бага байдаг бол цутгамал төмрийн гадаргуу дээрх эрчим 8 мТ-ээс дээш байдаг. Энэ онцлог нь боржин чулуун платформ нь илрүүлэх тоног төхөөрөмжид цэвэр цахилгаан соронзон орчин бүрдүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд ялангуяа квант чип илрүүлэх, өндөр нарийвчлалтай аналог хэлхээ илрүүлэх зэрэг цахилгаан соронзон шуугианд хатуу шаардлага тавьдаг нөхцөлд тохиромжтой бөгөөд илрүүлэх үр дүнгийн найдвартай байдал, тогтвортой байдлыг үр дүнтэй сайжруулдаг.
Хагас дамжуулагч туршилтын тавцанг барихад боржин чулуу нь зэврэлтэнд тэсвэртэй, тогтвортой, соронзон эсэргүүцэл зэрэг чухал давуу талуудынхаа ачаар цутгамал төмрийн материалыг бүрэн давсан. Хагас дамжуулагчийн технологи өндөр нарийвчлал руу шилжихийн хэрээр боржин чулуу нь туршилтын тоног төхөөрөмжийн гүйцэтгэлийг хангах, хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн хөгжлийг дэмжихэд улам бүр чухал үүрэг гүйцэтгэх болно.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 5-р сарын 15