Prucessu di Preparazione di Cristalli di Sementi in SiC Single Crystal Growth (Part 2)

2. Prucessu Sperimentale

2.1 Curing di Film Adhesive
Hè statu osservatu chì direttamente criendu una film di carbone o ligame cù carta di grafiteWafers di SiCcoperto cù adesivu hà purtatu à parechji prublemi:

1. Sottu cundizioni vacuum, u film adesivu nantuWafers di SiChà sviluppatu un aspettu squamosu per via di una liberazione d'aria significativa, risultatu in a porosità di a superficia. Questu hà impeditu i strati adesivi da un bonu bonu dopu a carbonizazione.

2. Durante u ligame, uostiadeve esse piazzatu nantu à a carta di grafite in una volta. In casu di riposizionamentu, a pressione irregolare pò riduce l'uniformità di l'adesiva, affettendu negativamente a qualità di u ligame.

3. In l'operazioni di vacuum, a liberazione di l'aria da a strata adesiva hà causatu peeling è a furmazione di numerosi vuoti in a film adesivu, risultatu in difetti di bonding. Per affruntà questi prublemi, pre-asciugà l'adesivo nantu à uostiaSuperficie di ligame cù una piastra calda dopu à spin-coating hè cunsigliatu.

2.2 Prucessu di Carbonization
U prucessu di creà un film di carbone nantu à uWafer di sementi di SiCè u ligame cù carta di grafite richiede a carbonizazione di a capa adesivu à una temperatura specifica per assicurà un ligame strettu. A carbonizazione incompleta di a capa adhesiva pò purtà à a so descomposizione durante a crescita, liberendu impurità chì affettanu a qualità di crescita di cristalli. Per quessa, assicurendu a carbonizazione cumpleta di a strata adesiva hè cruciale per un ligame à alta densità. Stu studiu esamina l'effettu di a temperatura nantu à a carbonizazione adesiva. Una strata uniforme di fotoresist hè stata appiicata à uostiasuperficia è pusatu in un furnace tubu sottu vacuum (<10 Pa). A temperatura hè stata elevata à livelli predeterminati (400 ℃, 500 ℃ è 600 ℃) è mantinutu per 3-5 ore per ottene a carbonizazione.

Esperimenti indicati:

À 400 ℃, dopu à 3 ore, a film adhesiva ùn hà micca carbonizatu è pareva rossu scuru; nisun cambiamentu significativu hè statu osservatu dopu à 4 ore.
À 500 ℃, dopu à 3 ore, a film hè diventatu neru, ma sempre trasmette luce; nisun cambiamentu significativu dopu à 4 ore.
À 600 ℃, dopu à 3 ore, a film hè diventatu neru senza trasmissione di luce, chì indica una carbonizazione cumpleta.
Cusì, a temperatura di ligame adattata deve esse ≥600 ℃.

2.3 Prucessu di Applicazioni Adhesive
L'uniformità di a film adesiva hè un indicatore criticu per valutà u prucessu di applicazione di l'adesivo è assicurà una capa di ligame uniforme. Questa sezione esplora a velocità di spin ottimali è u tempu di rivestimentu per diversi spessori di film adesivi. L'uniformità
u di u spessore di a film hè definitu cum'è u rapportu di u minimu di u filmu Lmin à u massimu di u filmu Lmax nantu à l'area utile. Cinque punti nantu à u wafer sò stati scelti per misurà u grossu di a film, è l'uniformità hè stata calculata. A figura 4 illustra i punti di misurazione.

Per un ligame d'alta densità trà u wafer SiC è i cumpunenti di grafite, u spessore di film adesivo preferitu hè 1-5 µm. Un épaisseur de film de 2 µm a été choisi, applicable à la fois à la préparation du film de carbone et aux processus de liaison wafer/papier graphite. I paràmetri ottimali di spin-coating per l'adesivu carbonizzante sò 15 s à 2500 r/min, è per l'adhesive bonding, 15 s à 2000 r/min.

2.4 Prucessu di Bonding
Durante u ligame di l'ostia SiC à a carta di grafite / grafite, hè cruciale per eliminà cumplettamente l'aria è i gasi organici generati durante a carbonizazione da a capa di ligame. L'eliminazione di gas incompleta si traduce in vuoti, purtendu à una capa di ligame non densa. L'aria è i gasi organici ponu esse evacuati cù una pompa d'oliu meccanica. Inizialmente, u funziunamentu cuntinuu di a pompa meccanica assicura chì a camera di vacuum righjunghji u so limitu, permettendu a rimozione completa di l'aria da a capa di ligame. L'aumentu rapidu di a temperatura pò impedisce l'eliminazione puntuale di u gasu durante a carbonizazione à alta temperatura, furmendu i vuoti in a capa di ligame. E proprietà adesive indicanu un outgassing significativu à ≤120 ℃, stabilizendu sopra à sta temperatura.

A pressione esterna hè appiicata durante u ligame per rinfurzà a densità di a film adesivu, facilitendu l'espulsione di l'aria è di i gasi organici, risultatu in una capa di ligame d'alta densità.

In riassuntu, a curva di u prucessu di ligame mostrata in a Figura 5 hè stata sviluppata. Sottu una pressione specifica, a temperatura hè elevata à a temperatura di u gassamentu (~ 120 ℃) ​​è si mantene finu à chì l'outgassing hè cumpletu. Allora, a temperatura hè aumentata à a temperatura di carbonizazione, mantinuta per a durata necessaria, seguita da un rinfrescante naturali à a temperatura di l'ambienti, a liberazione di pressione è a rimozione di l'ostia ligata.

Sicondu a sezione 2.2, a film adesivu deve esse carbonizatu à 600 ℃ per più di 3 ore. Dunque, in a curva di u prucessu di ligame, T2 hè stabilitu à 600 ℃ è t2 à 3 ore. I valori ottimali per a curva di u prucessu di ligame, determinate per esperimenti ortogonali chì studianu l'effetti di a pressione di ligame, u tempu di riscaldamentu di u primu stadiu t1, è u tempu di riscaldamentu di a seconda tappa t2 nantu à i risultati di u ligame, sò mostrati in i Tabella 2-4.

I risultati indicati:

À una pressione di ligame di 5 kN, u tempu di riscaldamentu hà avutu un impattu minimu nantu à u ligame.
À 10 kN, l'area di vuota in a capa di ligame diminuite cù u riscaldamentu di prima fase più longu.
À 15 kN, l'estensione di u riscaldamentu di u primu stadiu hà riduciutu significativamente i vuoti, eventualmente eliminendu.
L'effettu di u tempu di riscaldamentu di a seconda tappa nantu à u ligame ùn era micca evidenti in i testi ortogonali. Fighjendu a pressione di ligame à 15 kN è u tempu di riscaldamentu di a prima tappa à 90 min, i tempi di riscaldamentu di a seconda tappa di 30, 60 è 90 min anu risultatu in strati di ligame densi senza vuoti, chì indicanu chì u tempu di riscaldamentu di a seconda tappa hà avutu. pocu impattu nantu à u ligame.

I valori ottimali per a curva di u prucessu di ligame sò: a pressione di ligame 15 kN, u tempu di riscaldamentu di u primu stadiu 90 min, a temperatura di u primu stadiu 120 ℃, u tempu di riscaldamentu di a seconda tappa 30 min, a temperatura di a seconda tappa 600 ℃ è u tempu di mantene a seconda tappa. 3 ore.