2. Eksperimentalni proces
2.1 Stvrdnjavanje ljepljivog filma
Uočeno je da se direktno stvara karbonski film ili lijepljenje sa grafitnim papiromSiC waferspremazano ljepilom dovelo je do nekoliko problema:
1. U uslovima vakuuma, lepljivi film je uključenSiC wafersrazvio izgled poput ljuske zbog značajnog oslobađanja zraka, što je rezultiralo površinskom poroznošću. To je spriječilo da se slojevi ljepila pravilno zalijepe nakon karbonizacije.
2. Tokom lijepljenja,wafermoraju se staviti na grafitni papir u jednom potezu. Ako dođe do ponovnog pozicioniranja, neravnomjeran pritisak može smanjiti ujednačenost ljepila, negativno utječući na kvalitetu lijepljenja.
3. U vakuumskim operacijama, oslobađanje zraka iz sloja ljepila je uzrokovalo ljuštenje i stvaranje brojnih šupljina unutar ljepljivog filma, što je rezultiralo defektima vezivanja. Da biste riješili ove probleme, prethodno osušite ljepilo nawafer'sPreporučuje se lijepljenje površine pomoću vruće ploče nakon centrifugiranja.
2.2 Proces karbonizacije
Proces stvaranja karbonskog filma naSiC seed wafera njegovo lijepljenje na grafitni papir zahtijeva karbonizaciju sloja ljepila na određenoj temperaturi kako bi se osiguralo čvrsto spajanje. Nepotpuna karbonizacija adhezivnog sloja može dovesti do njegovog raspadanja tokom rasta, oslobađanja nečistoća koje utiču na kvalitet rasta kristala. Stoga je osiguranje potpune karbonizacije sloja ljepila ključno za lijepljenje visoke gustoće. Ova studija ispituje uticaj temperature na karbonizaciju ljepila. Ujednačeni sloj fotorezista je nanesen nawaferpovršine i stavljen u cevnu peć pod vakuumom (<10 Pa). Temperatura je podignuta na unapred postavljene nivoe (400℃, 500℃ i 600℃) i održavana 3-5 sati da bi se postigla karbonizacija.
Eksperimenti su naznačeni:
Na 400℃, nakon 3 sata, ljepljivi film se nije karbonizirao i izgledao je tamnocrveno; nije uočena značajna promjena nakon 4 sata.
Na 500℃, nakon 3 sata, film je postao crn, ali je i dalje propuštao svjetlost; nema značajnih promjena nakon 4 sata.
Na 600℃, nakon 3 sata, film je postao crn bez prijenosa svjetlosti, što ukazuje na potpunu karbonizaciju.
Dakle, odgovarajuća temperatura vezivanja treba da bude ≥600℃.
2.3 Proces nanošenja ljepila
Ujednačenost ljepljivog filma je kritičan pokazatelj za procjenu procesa nanošenja ljepila i osiguravanje ujednačenog ljepljivog sloja. Ovaj odjeljak istražuje optimalnu brzinu centrifuge i vrijeme nanošenja premaza za različite debljine ljepljivog filma. Ujednačenost
u debljine filma definira se kao omjer minimalne debljine filma Lmin i maksimalne debljine filma Lmax preko korisne površine. Za mjerenje debljine filma odabrano je pet tačaka na pločici i izračunata je uniformnost. Slika 4 ilustruje tačke merenja.
Za vezu visoke gustoće između SiC pločice i grafitnih komponenti, poželjna debljina ljepljivog filma je 1-5 µm. Odabrana je debljina filma od 2 µm, primjenjiva i na pripremu karbonskog filma i na procese spajanja vafla/grafitnog papira. Optimalni parametri centrifugiranja za karbonizirajuće ljepilo su 15 s pri 2500 o/min, a za ljepilo za vezivanje 15 s pri 2000 o/min.
2.4 Proces vezivanja
Tokom vezivanja SiC pločice za grafit/grafit papir, ključno je potpuno eliminisati vazduh i organske gasove koji nastaju tokom karbonizacije iz veznog sloja. Nepotpuna eliminacija plina rezultira prazninama, što dovodi do negustog veznog sloja. Vazduh i organski gasovi se mogu evakuisati pomoću mehaničke pumpe za ulje. U početku, kontinuirani rad mehaničke pumpe osigurava da vakuumska komora dostigne svoj limit, omogućavajući potpuno uklanjanje zraka iz veznog sloja. Brzi porast temperature može spriječiti pravovremenu eliminaciju plina tokom visokotemperaturne karbonizacije, stvarajući praznine u veznom sloju. Adhezivna svojstva ukazuju na značajno ispuštanje gasova na ≤120℃, stabilizujući se iznad ove temperature.
Spoljni pritisak se primenjuje tokom lepljenja kako bi se povećala gustina lepljivog filma, olakšavajući izbacivanje vazduha i organskih gasova, što rezultira veznim slojem visoke gustine.
Ukratko, razvijena je kriva procesa vezivanja prikazana na slici 5. Pod određenim pritiskom, temperatura se podiže na temperaturu ispuštanja gasa (~120℃) i održava se dok se otplinjavanje ne završi. Zatim se temperatura povećava na temperaturu karbonizacije, održava se potrebno vrijeme, nakon čega slijedi prirodno hlađenje na sobnu temperaturu, oslobađanje pritiska i uklanjanje vezane pločice.
Prema odjeljku 2.2, ljepljivi film treba karbonizirati na 600 ℃ više od 3 sata. Stoga je u krivulji procesa vezivanja T2 postavljen na 600℃, a t2 na 3 sata. Optimalne vrijednosti krivulje procesa vezivanja, određene ortogonalnim eksperimentima proučavanjem utjecaja tlaka vezivanja, vremena zagrijavanja prve faze t1 i vremena zagrijavanja druge faze t2 na rezultate spajanja, prikazane su u tablicama 2-4.
Prikazani rezultati:
Pri pritisku vezivanja od 5 kN, vrijeme zagrijavanja ima minimalan utjecaj na vezivanje.
Pri 10 kN, površina praznina u veznom sloju se smanjila s dužim zagrijavanjem prve faze.
Pri 15 kN, produženje prvog stupnja grijanja značajno je smanjilo šupljine, na kraju ih eliminirajući.
Utjecaj vremena zagrijavanja u drugoj fazi na spajanje nije bio evidentan u ortogonalnim testovima. Fiksiranje pritiska vezivanja na 15 kN i vremena zagrevanja u prvoj fazi na 90 minuta, vremena zagrevanja u drugoj fazi od 30, 60 i 90 minuta, sve je rezultiralo gustim vezivnim slojevima bez šupljina, što ukazuje da je vreme zagrevanja u drugoj fazi prošlo mali uticaj na vezivanje.
Optimalne vrijednosti za krivulju procesa vezivanja su: pritisak vezivanja 15 kN, vreme zagrevanja prve faze 90 min, temperatura prve faze 120℃, vreme zagrevanja druge faze 30 min, temperatura druge faze 600℃ i vreme održavanja druge faze 3 sata.
Vrijeme objave: Jun-11-2024