Proseso sa Pagpangandam sa Binhi nga Kristal sa SiC Usa ka Pagtubo sa Kristal (Bahin 2)

2. Eksperimental nga Proseso

2.1 Pag-ayo sa Adhesive Film
Naobserbahan nga direkta nga naghimo og carbon film o bonding nga adunay graphite nga papelSiC wafersgitabonan sa adhesive misangpot sa daghang mga isyu:

1. Ubos sa vacuum nga kondisyon, ang adhesive film saSiC wafersnakamugna og usa ka timbangan nga panagway tungod sa mahinungdanon nga pagpagawas sa hangin, nga miresulta sa porosity sa ibabaw. Kini nagpugong sa adhesive layer gikan sa husto nga pagbugkos human sa carbonization.

2. Atol sa bonding, angostiyakinahanglan ibutang sa graphite nga papel sa usa ka lakaw. Kung mahitabo ang pagbag-o, ang dili patas nga presyur makapakunhod sa pagkaparehas sa adhesive, negatibo nga makaapekto sa kalidad sa pagbugkos.

3. Sa mga operasyon sa vacuum, ang pagpagawas sa hangin gikan sa adhesive layer hinungdan sa pagpanit ug pagporma sa daghang mga haw-ang sulod sa adhesive film, nga miresulta sa mga depekto sa pagbugkos. Aron matubag kini nga mga isyu, pre-pauga ang papilit samga waferbonding surface gamit ang hot plate human girekomendar ang spin-coating.

2.2 Proseso sa Carbonization
Ang proseso sa paghimo og carbon film saSiC seed waferug ang pagbugkos niini ngadto sa graphite nga papel nagkinahanglan og carbonization sa adhesive layer sa usa ka piho nga temperatura aron masiguro ang hugot nga pagbugkos. Ang dili kompleto nga carbonization sa adhesive layer mahimong mosangpot sa pagkadunot niini sa panahon sa pagtubo, pagpagawas sa mga hugaw nga makaapekto sa kalidad sa pagtubo sa kristal. Busa, ang pagsiguro sa kompleto nga carbonization sa adhesive layer hinungdanon alang sa high-density bonding. Kini nga pagtuon nagsusi sa epekto sa temperatura sa adhesive carbonization. Usa ka uniporme nga layer sa photoresist gipadapat saostiyaibabaw ug gibutang sa usa ka tubo nga hurno ubos sa vacuum (<10 Pa). Ang temperatura gipataas sa preset nga lebel (400 ℃, 500 ℃, ug 600 ℃) ug gipadayon sulod sa 3-5 ka oras aron makab-ot ang carbonization.

Gipakita sa mga eksperimento:

Sa 400 ℃, human sa 3 ka oras, ang adhesive film wala carbonize ug nagpakita itom nga pula; walay mahinungdanon nga pagbag-o nga naobserbahan human sa 4 ka oras.
Sa 500 ℃, human sa 3 ka oras, ang pelikula nahimong itom apan nagpasa gihapon sa kahayag; walay mahinungdanong kausaban human sa 4 ka oras.
Sa 600 ℃, human sa 3 ka oras, ang pelikula nahimong itom nga walay kahayag nga transmission, nga nagpakita sa kompleto nga carbonization.
Busa, ang angay nga temperatura sa pagbugkos kinahanglan nga ≥600 ℃.

2.3 Proseso sa Paggamit sa Adhesive
Ang pagkaparehas sa adhesive film usa ka kritikal nga timailhan alang sa pagtimbang-timbang sa proseso sa aplikasyon sa adhesive ug pagsiguro sa usa ka uniporme nga layer sa bonding. Gisusi sa kini nga seksyon ang labing kaayo nga tulin sa spin ug oras sa pag-coat para sa lainlaing gibag-on sa adhesive film. Ang pagkaparehas
u sa gibag-on sa pelikula gihubit ingon ang ratio sa minimum nga gibag-on sa pelikula Lmin sa labing taas nga gibag-on sa pelikula Lmax sa mapuslanon nga lugar. Lima ka punto sa wafer ang gipili aron sukdon ang gibag-on sa pelikula, ug ang pagkaparehas gikalkulo. Ang Figure 4 naghulagway sa mga punto sa pagsukod.

Para sa high-density bonding tali sa SiC wafer ug graphite components, ang gipalabi nga adhesive film nga gibag-on mao ang 1-5 µm. Usa ka pelikula nga gibag-on nga 2 µm gipili, magamit sa pag-andam sa carbon film ug mga proseso sa pagbugkos sa papel nga wafer/graphite. Ang labing maayo nga spin-coating parameters alang sa carbonizing adhesive mao ang 15 s sa 2500 r/min, ug alang sa bonding adhesive, 15 s sa 2000 r/min.

2.4 Proseso sa Pagbugkos
Atol sa pagbugkos sa SiC wafer ngadto sa graphite/graphite nga papel, importante nga hingpit nga mawagtang ang hangin ug mga organikong gas nga namugna atol sa carbonization gikan sa bonding layer. Ang dili kompleto nga pagtangtang sa gas moresulta sa mga haw-ang, nga motultol sa usa ka dili dasok nga layer sa pagbugkos. Ang hangin ug mga organikong gas mahimong ibakwit gamit ang mekanikal nga bomba sa lana. Sa sinugdan, ang padayon nga operasyon sa mekanikal nga bomba nagsiguro nga ang vacuum chamber moabot sa limitasyon niini, nga nagtugot sa hingpit nga pagtangtang sa hangin gikan sa bonding layer. Ang paspas nga pagtaas sa temperatura makapugong sa tukma sa panahon nga pagwagtang sa gas sa panahon sa taas nga temperatura nga carbonization, nga nagporma og mga voids sa bonding layer. Ang adhesive nga mga kabtangan nagpakita sa mahinungdanon nga outgassing sa ≤120 ℃, pagpalig-on sa ibabaw niini nga temperatura.

Ang gawas nga presyur gigamit sa panahon sa pagbugkos aron mapalambo ang densidad sa adhesive film, nga nagpadali sa pagpalagpot sa hangin ug mga organikong gas, nga miresulta sa usa ka high-density bonding layer.

Sa katingbanan, ang kurba sa proseso sa pagbugkos nga gipakita sa Figure 5 naugmad. Ubos sa piho nga presyur, ang temperatura gipataas ngadto sa outgassing nga temperatura (~ 120 ℃) ​​ug gihuptan hangtud makompleto ang outgassing. Dayon, ang temperatura madugangan ngadto sa temperatura sa carbonization, gipadayon sa gikinahanglan nga gidugayon, gisundan sa natural nga pagpabugnaw sa temperatura sa lawak, pagpagawas sa presyur, ug pagtangtang sa bonded wafer.

Sumala sa seksyon 2.2, ang adhesive film kinahanglan nga carbonized sa 600 ℃ sulod sa kapin sa 3 ka oras. Busa, sa kurba sa proseso sa pagbugkos, ang T2 gitakda sa 600 ℃ ug t2 hangtod sa 3 ka oras. Ang labing maayo nga mga kantidad alang sa kurba sa proseso sa pagbugkos, nga gitino pinaagi sa orthogonal nga mga eksperimento nga nagtuon sa mga epekto sa presyur sa pagbugkos, oras sa pagpainit sa una nga yugto t1, ug oras sa pagpainit sa ikaduha nga yugto t2 sa mga sangputanan sa pagbugkos, gipakita sa Mga Talaan 2-4.

Gipakita ang mga resulta:

Sa usa ka pressure sa bonding nga 5 kN, ang oras sa pagpainit adunay gamay nga epekto sa pagbugkos.
Sa 10 kN, ang haw-ang nga dapit sa bonding layer mikunhod uban ang mas taas nga unang yugto sa pagpainit.
Sa 15 kN, ang pagpalapad sa una nga yugto sa pagpainit hinungdanon nga nakunhuran ang mga haw-ang, nga sa katapusan giwagtang kini.
Ang epekto sa oras sa pagpainit sa ikaduhang yugto sa pagbugkos dili makita sa mga pagsulay sa orthogonal. Ang pag-ayo sa presyur sa bonding sa 15 kN ug ang una nga yugto sa oras sa pagpainit sa 90 min, ang ikaduha nga yugto sa pagpainit nga mga oras sa 30, 60, ug 90 min tanan nagresulta sa walay kapuslanan nga dasok nga mga layer sa pagbugkos, nga nagpakita nga ang oras sa pagpainit sa ikaduha nga yugto adunay gamay nga epekto sa bonding.

Ang labing maayo nga mga kantidad alang sa kurba sa proseso sa pagbugkos mao ang: presyur sa pagbugkos 15 kN, oras sa pagpainit sa una nga yugto 90 min, temperatura sa una nga yugto 120 ℃, oras sa pagpainit sa ikaduha nga yugto 30 min, temperatura sa ikaduha nga yugto 600 ℃, ug oras sa pagpugong sa ikaduhang yugto 3 ka oras.