2. Processo Experimental
2.1 Cura do Filme Adesivo
Observou-se que a criação direta de um filme de carbono ou a colagem com papel grafite sobreBolachas de SiCrevestido com adesivo levou a vários problemas:
1. Sob condições de vácuo, a película adesivaBolachas de SiCdesenvolveu uma aparência escamosa devido à liberação significativa de ar, resultando em porosidade superficial. Isso evitou que as camadas adesivas se ligassem adequadamente após a carbonização.
2. Durante a colagem, obolachadeve ser colocado no papel grafite de uma só vez. Se ocorrer o reposicionamento, a pressão irregular pode reduzir a uniformidade do adesivo, impactando negativamente a qualidade da colagem.
3. Em operações a vácuo, a liberação de ar da camada adesiva causava o descascamento e a formação de numerosos vazios dentro da película adesiva, resultando em defeitos de ligação. Para resolver esses problemas, a pré-secagem do adesivo nobolachaRecomenda-se a colagem da superfície usando uma placa quente após o revestimento por centrifugação.
2.2 Processo de Carbonização
O processo de criação de um filme de carbono noBolacha de semente de SiCe colá-lo ao papel grafite requer a carbonização da camada adesiva a uma temperatura específica para garantir uma colagem firme. A carbonização incompleta da camada adesiva pode levar à sua decomposição durante o crescimento, liberando impurezas que afetam a qualidade do crescimento do cristal. Portanto, garantir a carbonização completa da camada adesiva é crucial para uma colagem de alta densidade. Este estudo examina o efeito da temperatura na carbonização adesiva. Uma camada uniforme de fotorresiste foi aplicada aobolachasuperfície e colocado em um forno tubular sob vácuo (<10 Pa). A temperatura foi elevada para níveis predefinidos (400°C, 500°C e 600°C) e mantida por 3-5 horas para atingir a carbonização.
Experimentos indicados:
A 400°C, após 3 horas, o filme adesivo não carbonizou e apareceu vermelho escuro; nenhuma mudança significativa foi observada após 4 horas.
A 500°C, após 3 horas, o filme ficou preto, mas ainda transmitia luz; nenhuma mudança significativa após 4 horas.
A 600°C, após 3 horas, o filme ficou preto sem transmissão de luz, indicando carbonização completa.
Assim, a temperatura de ligação adequada precisa ser ≥600°C.
2.3 Processo de Aplicação de Adesivo
A uniformidade da película adesiva é um indicador crítico para avaliar o processo de aplicação do adesivo e garantir uma camada de ligação uniforme. Esta seção explora a velocidade ideal de rotação e o tempo de revestimento para diferentes espessuras de filme adesivo. A uniformidade
u da espessura do filme é definido como a razão entre a espessura mínima do filme Lmin e a espessura máxima do filme Lmax sobre a área útil. Cinco pontos no wafer foram selecionados para medir a espessura do filme e a uniformidade foi calculada. A Figura 4 ilustra os pontos de medição.
Para ligação de alta densidade entre o wafer de SiC e os componentes de grafite, a espessura preferida do filme adesivo é de 1-5 µm. Foi escolhida uma espessura de filme de 2 µm, aplicável tanto à preparação de filme de carbono quanto aos processos de colagem de papel wafer/grafite. Os parâmetros ideais de spin-coating para o adesivo de carbonização são 15 s a 2.500 r/min, e para o adesivo de ligação, 15 s a 2.000 r/min.
2.4 Processo de colagem
Durante a ligação do wafer de SiC ao papel de grafite/grafite, é crucial eliminar completamente o ar e os gases orgânicos gerados durante a carbonização da camada de ligação. A eliminação incompleta do gás resulta em vazios, levando a uma camada de ligação não densa. O ar e os gases orgânicos podem ser evacuados através de uma bomba de óleo mecânica. Inicialmente, a operação contínua da bomba mecânica garante que a câmara de vácuo atinja o seu limite, permitindo a remoção completa do ar da camada de ligação. O rápido aumento da temperatura pode impedir a eliminação oportuna de gases durante a carbonização em alta temperatura, formando vazios na camada de ligação. As propriedades adesivas indicam liberação significativa de gases a ≤120°C, estabilizando acima desta temperatura.
A pressão externa é aplicada durante a colagem para aumentar a densidade do filme adesivo, facilitando a expulsão de ar e gases orgânicos, resultando em uma camada de ligação de alta densidade.
Em resumo, foi desenvolvida a curva do processo de colagem mostrada na Figura 5. Sob pressão específica, a temperatura é elevada até a temperatura de liberação de gases (~120°C) e mantida até que a liberação de gases seja concluída. Em seguida, a temperatura é aumentada até a temperatura de carbonização, mantida durante o período necessário, seguida de resfriamento natural até a temperatura ambiente, liberação de pressão e remoção do wafer ligado.
De acordo com a seção 2.2, o filme adesivo precisa ser carbonizado a 600°C por mais de 3 horas. Portanto, na curva do processo de colagem, T2 é definido para 600°C e t2 para 3 horas. Os valores ideais para a curva do processo de colagem, determinados através de experimentos ortogonais que estudam os efeitos da pressão de colagem, do tempo de aquecimento do primeiro estágio t1 e do tempo de aquecimento do segundo estágio t2 nos resultados da colagem, são mostrados nas Tabelas 2-4.
Resultados indicados:
A uma pressão de ligação de 5 kN, o tempo de aquecimento teve um impacto mínimo na ligação.
A 10 kN, a área vazia na camada de ligação diminuiu com o aquecimento mais longo do primeiro estágio.
A 15 kN, a extensão do aquecimento do primeiro estágio reduziu significativamente os vazios, eventualmente eliminando-os.
O efeito do tempo de aquecimento do segundo estágio na aderência não foi evidente nos testes ortogonais. Fixando a pressão de ligação em 15 kN e o tempo de aquecimento do primeiro estágio em 90 min, os tempos de aquecimento do segundo estágio de 30, 60 e 90 min resultaram em camadas de ligação densas e livres de vazios, indicando que o tempo de aquecimento do segundo estágio tinha pouco impacto na ligação.
Os valores ideais para a curva do processo de colagem são: pressão de colagem 15 kN, tempo de aquecimento do primeiro estágio 90 min, temperatura do primeiro estágio 120°C, tempo de aquecimento do segundo estágio 30 min, temperatura do segundo estágio 600°C e tempo de retenção do segundo estágio 3 horas.
Horário da postagem: 11 de junho de 2024