2. Eksperimentele Proses
2.1 Uitharding van kleeffilm
Daar is waargeneem dat direk die skep van 'n koolstof film of binding met grafiet papier opSiC-wafersbedek met gom het tot verskeie probleme gelei:
1. Onder vakuum toestande, die gom film opSiC-wafershet 'n skaalagtige voorkoms ontwikkel as gevolg van aansienlike lugvrystelling, wat tot oppervlakporositeit gelei het. Dit het verhoed dat die gomlae behoorlik bind na karbonisering.
2. Tydens binding word diewafermoet in een slag op die grafietpapier geplaas word. As herposisionering plaasvind, kan ongelyke druk kleefmiddel eenvormigheid verminder, wat die bindingskwaliteit negatief beïnvloed.
3. In vakuumbewerkings het die vrystelling van lug uit die kleeflaag afskilfering en die vorming van talle leemtes in die kleeffilm veroorsaak, wat bindingsdefekte tot gevolg gehad het. Om hierdie probleme aan te spreek, pre-droog die gom op diewafer s'nbinding oppervlak met behulp van 'n warm plaat na spin-coating word aanbeveel.
2.2 Karboniseringsproses
Die proses om 'n koolstoffilm op die te skepSiC-saadwafelen om dit aan grafietpapier te bind, vereis karbonisering van die kleeflaag by 'n spesifieke temperatuur om stewige binding te verseker. Onvolledige karbonisasie van die kleeflaag kan lei tot die ontbinding daarvan tydens groei, wat onsuiwerhede vrystel wat die kwaliteit van kristalgroei beïnvloed. Daarom is die versekering van volledige karbonisasie van die kleeflaag noodsaaklik vir hoëdigtheidbinding. Hierdie studie ondersoek die effek van temperatuur op gomverkolning. 'n Eenvormige laag fotoresist is op diewaferoppervlak en geplaas in 'n buisoond onder vakuum (<10 Pa). Die temperatuur is tot voorafbepaalde vlakke (400 ℃, 500 ℃ en 600 ℃) verhoog en vir 3-5 uur gehandhaaf om verkoling te verkry.
Eksperimente aangedui:
By 400 ℃, na 3 uur, het die kleeffilm nie verkool nie en het donkerrooi voorgekom; geen betekenisvolle verandering is na 4 uur waargeneem nie.
By 500 ℃, na 3 uur, het die film swart geword, maar steeds lig deurgegee; geen noemenswaardige verandering na 4 uur nie.
By 600 ℃, na 3 uur, het die film swart geword sonder ligtransmissie, wat volledige karbonisasie aandui.
Die geskikte bindingstemperatuur moet dus ≥600 ℃ wees.
2.3 Kleefmiddeltoepassingsproses
Die eenvormigheid van die gomfilm is 'n kritieke aanwyser vir die evaluering van die gomtoepassingsproses en om 'n eenvormige bindingslaag te verseker. Hierdie afdeling ondersoek die optimale spinspoed en laagtyd vir verskillende gomfilmdiktes. Die eenvormigheid
u van die filmdikte word gedefinieer as die verhouding van die minimum filmdikte Lmin tot die maksimum filmdikte Lmax oor die bruikbare area. Vyf punte op die wafer is gekies om die filmdikte te meet, en die eenvormigheid is bereken. Figuur 4 illustreer die meetpunte.
Vir hoë-digtheid binding tussen die SiC wafer en grafiet komponente, is die voorkeur gom film dikte 1-5 µm. ’n Filmdikte van 2 µm is gekies, van toepassing op beide koolstoffilmvoorbereiding en wafer/grafietpapierbindingsprosesse. Die optimale spin-coating parameters vir die karboniserende gom is 15 s by 2500 r/min, en vir die bindende gom, 15 s by 2000 r/min.
2.4 Bindingsproses
Tydens die binding van die SiC-wafer aan grafiet/grafietpapier, is dit van kardinale belang om lug en organiese gasse wat tydens karbonisasie gegenereer word, heeltemal uit die bindingslaag te elimineer. Onvolledige gasuitskakeling lei tot leemtes, wat lei tot 'n nie-digte bindingslaag. Die lug en organiese gasse kan met 'n meganiese oliepomp ontruim word. Aanvanklik verseker deurlopende werking van die meganiese pomp dat die vakuumkamer sy limiet bereik, wat volledige lugverwydering uit die bindingslaag moontlik maak. Vinnige temperatuurstyging kan tydige gas-eliminasie tydens hoë-temperatuur karbonisasie voorkom, wat leemtes in die bindingslaag vorm. Kleefeienskappe dui op aansienlike uitgassing by ≤120℃, wat bo hierdie temperatuur stabiliseer.
Eksterne druk word tydens binding toegepas om die digtheid van die kleeffilm te verbeter, wat die uitstoot van lug en organiese gasse vergemaklik, wat lei tot 'n hoëdigtheid bindingslaag.
Samevattend is die bindingsproseskurwe wat in Figuur 5 getoon word, ontwikkel. Onder spesifieke druk word die temperatuur verhoog tot die ontgassingstemperatuur (~120℃) en gehou totdat ontgassing voltooi is. Dan word die temperatuur verhoog tot die karbonisasietemperatuur, gehandhaaf vir die vereiste duur, gevolg deur natuurlike verkoeling tot kamertemperatuur, drukvrystelling en verwydering van die gebonde wafel.
Volgens afdeling 2.2 moet die kleeffilm vir meer as 3 uur by 600 ℃ verkool word. Daarom word T2 in die bindingsproseskurwe op 600 ℃ en t2 tot 3 uur gestel. Die optimale waardes vir die bindingsproseskromme, bepaal deur ortogonale eksperimente wat die effekte van bindingsdruk, eerste-stadiumverhittingstyd t1 en tweedestadiumverhittingstyd t2 op bindingsuitkomste bestudeer, word in Tabelle 2-4 getoon.
Resultate aangedui:
By 'n bindingsdruk van 5 kN het verhittingstyd minimale impak op binding gehad.
By 10 kN het die leemte-area in die bindingslaag afgeneem met langer eerste-stadium verhitting.
Teen 15 kN het die uitbreiding van die eerste-fase-verhitting leemtes aansienlik verminder, wat hulle uiteindelik uitgeskakel het.
Die tweede-fase verhittingstyd se effek op binding was nie duidelik in die ortogonale toetse nie. Die vasstelling van die bindingsdruk op 15 kN en die eerste-fase-verhittingstyd op 90 min, die tweede-fase-verhittingstye van 30, 60 en 90 min het alles gelei tot leemtevrye digte bindingslae, wat aandui dat die tweede-fase-verhittingstyd gehad het min impak op binding.
Optimale waardes vir die bindingsproseskurwe is: bindingsdruk 15 kN, eerste-fase-verhittingstyd 90 min, eerste-fase-temperatuur 120 ℃, tweede-fase-verhittingstyd 30 min, tweede-fase-temperatuur 600 ℃, en tweede-fase houtyd 3 ure.
Postyd: Jun-11-2024