2. Proses Eksperimen
2.1 Pengawetan Filem Pelekat
Ia diperhatikan bahawa secara langsung mencipta filem karbon atau ikatan dengan kertas grafitwafer SiCdisalut dengan pelekat membawa kepada beberapa isu:
1. Di bawah keadaan vakum, filem pelekat dihidupkanwafer SiCmembentuk rupa seperti sisik kerana pelepasan udara yang ketara, mengakibatkan keliangan permukaan. Ini menghalang lapisan pelekat daripada terikat dengan betul selepas pengkarbonan.
2. Semasa ikatan, yangwafermesti diletakkan pada kertas grafit sekali gus. Jika kedudukan semula berlaku, tekanan tidak sekata boleh mengurangkan keseragaman pelekat, memberi kesan negatif kepada kualiti ikatan.
3. Dalam operasi vakum, pelepasan udara dari lapisan pelekat menyebabkan pengelupasan dan pembentukan banyak lompang dalam filem pelekat, mengakibatkan kecacatan ikatan. Untuk menangani isu ini, pra-keringkan pelekat padawafer'spermukaan ikatan menggunakan plat panas selepas salutan putaran adalah disyorkan.
2.2 Proses Karbonisasi
Proses mencipta filem karbon padawafer biji SiCdan mengikatnya pada kertas grafit memerlukan pengkarbonan lapisan pelekat pada suhu tertentu untuk memastikan ikatan yang ketat. Pengkarbonan lapisan pelekat yang tidak lengkap boleh menyebabkan penguraiannya semasa pertumbuhan, membebaskan kekotoran yang menjejaskan kualiti pertumbuhan kristal. Oleh itu, memastikan pengkarbonan lengkap lapisan pelekat adalah penting untuk ikatan berketumpatan tinggi. Kajian ini mengkaji kesan suhu terhadap pengkarbonan pelekat. Lapisan seragam photoresist telah digunakan padawaferpermukaan dan diletakkan di dalam relau tiub di bawah vakum (<10 Pa). Suhu dinaikkan kepada paras pratetap (400 ℃, 500 ℃, dan 600 ℃) dan dikekalkan selama 3-5 jam untuk mencapai pengkarbonan.
Eksperimen ditunjukkan:
Pada 400 ℃, selepas 3 jam, filem pelekat tidak berkarbonat dan kelihatan merah gelap; tiada perubahan ketara diperhatikan selepas 4 jam.
Pada 500℃, selepas 3 jam, filem itu bertukar menjadi hitam tetapi masih memancarkan cahaya; tiada perubahan ketara selepas 4 jam.
Pada 600 ℃, selepas 3 jam, filem itu bertukar menjadi hitam tanpa penghantaran cahaya, menunjukkan pengkarbonan lengkap.
Oleh itu, suhu ikatan yang sesuai perlu ≥600 ℃.
2.3 Proses Pemakaian Pelekat
Keseragaman filem pelekat adalah penunjuk kritikal untuk menilai proses penggunaan pelekat dan memastikan lapisan ikatan seragam. Bahagian ini meneroka kelajuan putaran optimum dan masa salutan untuk ketebalan filem pelekat yang berbeza. Keseragaman
u ketebalan filem ditakrifkan sebagai nisbah ketebalan filem minimum Lmin kepada ketebalan filem maksimum Lmax ke atas kawasan berguna. Lima mata pada wafer telah dipilih untuk mengukur ketebalan filem, dan keseragaman dikira. Rajah 4 menggambarkan titik pengukuran.
Untuk ikatan berketumpatan tinggi antara wafer SiC dan komponen grafit, ketebalan filem pelekat pilihan ialah 1-5 µm. Ketebalan filem 2 µm telah dipilih, terpakai untuk kedua-dua penyediaan filem karbon dan proses ikatan kertas wafer/grafit. Parameter salutan putaran optimum untuk pelekat pengkarbonan ialah 15 s pada 2500 r/min, dan untuk pelekat ikatan, 15 s pada 2000 r/min.
2.4 Proses Ikatan
Semasa pengikatan wafer SiC ke kertas grafit/grafit, adalah penting untuk menghapuskan sepenuhnya udara dan gas organik yang dijana semasa pengkarbonan daripada lapisan ikatan. Penyingkiran gas yang tidak lengkap mengakibatkan lompang, membawa kepada lapisan ikatan yang tidak padat. Udara dan gas organik boleh dialihkan menggunakan pam minyak mekanikal. Pada mulanya, operasi berterusan pam mekanikal memastikan ruang vakum mencapai hadnya, membolehkan penyingkiran udara sepenuhnya dari lapisan ikatan. Peningkatan suhu yang cepat boleh menghalang penyingkiran gas tepat pada masanya semasa pengkarbonan suhu tinggi, membentuk lompang dalam lapisan ikatan. Sifat pelekat menunjukkan gas keluar yang ketara pada ≤120 ℃, menstabilkan melebihi suhu ini.
Tekanan luaran dikenakan semasa ikatan untuk meningkatkan ketumpatan filem pelekat, memudahkan pengusiran udara dan gas organik, menghasilkan lapisan ikatan berketumpatan tinggi.
Secara ringkasnya, keluk proses ikatan yang ditunjukkan dalam Rajah 5 telah dibangunkan. Di bawah tekanan tertentu, suhu dinaikkan kepada suhu keluar gas (~120 ℃) dan ditahan sehingga gas keluar selesai. Kemudian, suhu dinaikkan kepada suhu pengkarbonan, dikekalkan untuk tempoh yang diperlukan, diikuti dengan penyejukan semula jadi kepada suhu bilik, pelepasan tekanan, dan penyingkiran wafer terikat.
Menurut bahagian 2.2, filem pelekat perlu dikarbonkan pada 600 ℃ selama lebih 3 jam. Oleh itu, dalam lengkung proses ikatan, T2 ditetapkan kepada 600 ℃ dan t2 kepada 3 jam. Nilai optimum untuk lengkung proses ikatan, ditentukan melalui eksperimen ortogon yang mengkaji kesan tekanan ikatan, masa pemanasan peringkat pertama t1, dan masa pemanasan peringkat kedua t2 pada hasil ikatan, ditunjukkan dalam Jadual 2-4.
Keputusan ditunjukkan:
Pada tekanan ikatan 5 kN, masa pemanasan mempunyai kesan minimum pada ikatan.
Pada 10 kN, kawasan lompang dalam lapisan ikatan berkurangan dengan pemanasan peringkat pertama yang lebih lama.
Pada 15 kN, memanjangkan pemanasan peringkat pertama dengan ketara mengurangkan lompang, akhirnya menghapuskannya.
Kesan masa pemanasan peringkat kedua pada ikatan tidak jelas dalam ujian ortogon. Menetapkan tekanan ikatan pada 15 kN dan masa pemanasan peringkat pertama pada 90 min, masa pemanasan peringkat kedua 30, 60, dan 90 min semuanya menghasilkan lapisan ikatan padat bebas lompang, menunjukkan masa pemanasan peringkat kedua telah sedikit kesan pada ikatan.
Nilai optimum untuk lengkung proses ikatan ialah: tekanan ikatan 15 kN, masa pemanasan peringkat pertama 90 min, suhu peringkat pertama 120 ℃, masa pemanasan peringkat kedua 30 min, suhu peringkat kedua 600 ℃, dan masa pegangan peringkat kedua 3 jam.
Masa siaran: Jun-11-2024