2. Proses Eksperimental
2.1 Pengawetan Film Perekat
Diamati secara langsung membuat film karbon atau mengikatnya dengan kertas grafitwafer SiCdilapisi dengan perekat menyebabkan beberapa masalah:
1. Dalam kondisi vakum, film perekat menyalawafer SiCmengembangkan tampilan seperti sisik karena pelepasan udara yang signifikan, sehingga menghasilkan porositas permukaan. Hal ini mencegah lapisan perekat terikat dengan benar setelah karbonisasi.
2. Selama pengikatan,kue waferharus ditempatkan pada kertas grafit sekaligus. Jika terjadi reposisi, tekanan yang tidak merata dapat mengurangi keseragaman perekat, sehingga berdampak negatif pada kualitas ikatan.
3. Dalam operasi vakum, pelepasan udara dari lapisan perekat menyebabkan pengelupasan dan pembentukan banyak rongga di dalam film perekat, yang mengakibatkan cacat ikatan. Untuk mengatasi masalah ini, lakukan pengeringan terlebih dahulu pada perekatwaferdisarankan untuk merekatkan permukaan menggunakan pelat panas setelah pelapisan spin.
2.2 Proses Karbonisasi
Proses pembuatan film karbon padawafer biji SiCdan mengikatnya ke kertas grafit memerlukan karbonisasi lapisan perekat pada suhu tertentu untuk memastikan ikatan yang erat. Karbonisasi yang tidak sempurna pada lapisan perekat dapat menyebabkan dekomposisi selama pertumbuhan, melepaskan kotoran yang mempengaruhi kualitas pertumbuhan kristal. Oleh karena itu, memastikan karbonisasi lengkap pada lapisan perekat sangat penting untuk ikatan dengan kepadatan tinggi. Penelitian ini mengkaji pengaruh suhu terhadap karbonisasi perekat. Lapisan photoresist yang seragam diterapkan padakue waferpermukaan dan ditempatkan dalam tungku tabung di bawah vakum (<10 Pa). Suhu dinaikkan ke tingkat yang telah ditetapkan (400℃, 500℃, dan 600℃) dan dipertahankan selama 3-5 jam untuk mencapai karbonisasi.
Eksperimen menunjukkan:
Pada suhu 400℃, setelah 3 jam, lapisan perekat tidak berkarbonisasi dan tampak merah tua; tidak ada perubahan signifikan yang diamati setelah 4 jam.
Pada suhu 500℃, setelah 3 jam, film menjadi hitam tetapi masih memancarkan cahaya; tidak ada perubahan signifikan setelah 4 jam.
Pada 600℃, setelah 3 jam, film menjadi hitam tanpa transmisi cahaya, menunjukkan karbonisasi sempurna.
Oleh karena itu, suhu ikatan yang sesuai harus ≥600℃.
2.3 Proses Aplikasi Perekat
Keseragaman film perekat merupakan indikator penting untuk mengevaluasi proses penerapan perekat dan memastikan lapisan ikatan yang seragam. Bagian ini membahas kecepatan putaran optimal dan waktu pelapisan untuk ketebalan film perekat yang berbeda. Keseragaman
u dari ketebalan film didefinisikan sebagai rasio ketebalan film minimum Lmin dengan ketebalan film maksimum Lmax pada area yang berguna. Lima titik pada wafer dipilih untuk mengukur ketebalan film, dan keseragaman dihitung. Gambar 4 mengilustrasikan titik-titik pengukuran.
Untuk ikatan kepadatan tinggi antara wafer SiC dan komponen grafit, ketebalan film perekat yang disukai adalah 1-5 µm. Ketebalan film 2 µm dipilih, dapat diterapkan pada preparasi film karbon dan proses pengikatan kertas wafer/grafit. Parameter spin-coating optimal untuk perekat karbonisasi adalah 15 detik pada 2500 putaran/menit, dan untuk perekat pengikat, 15 detik pada 2000 putaran/menit.
2.4 Proses Ikatan
Selama pengikatan wafer SiC ke kertas grafit/grafit, sangat penting untuk menghilangkan sepenuhnya udara dan gas organik yang dihasilkan selama karbonisasi dari lapisan pengikat. Penghapusan gas yang tidak sempurna menghasilkan rongga, yang menyebabkan lapisan ikatan tidak padat. Udara dan gas organik dapat dievakuasi menggunakan pompa oli mekanis. Awalnya, pengoperasian pompa mekanis secara terus-menerus memastikan ruang vakum mencapai batasnya, memungkinkan pembuangan udara sepenuhnya dari lapisan pengikat. Kenaikan suhu yang cepat dapat mencegah hilangnya gas secara tepat waktu selama karbonisasi suhu tinggi, sehingga membentuk rongga pada lapisan ikatan. Sifat perekat menunjukkan pelepasan gas yang signifikan pada ≤120℃, stabil di atas suhu ini.
Tekanan eksternal diterapkan selama pengikatan untuk meningkatkan kepadatan film perekat, memfasilitasi pengusiran udara dan gas organik, sehingga menghasilkan lapisan ikatan dengan kepadatan tinggi.
Singkatnya, kurva proses pengikatan yang ditunjukkan pada Gambar 5 dikembangkan. Di bawah tekanan tertentu, suhu dinaikkan ke suhu pelepasan gas (~120℃) dan ditahan hingga pelepasan gas selesai. Kemudian, suhu dinaikkan hingga suhu karbonisasi, dipertahankan selama durasi yang diperlukan, diikuti dengan pendinginan alami hingga suhu kamar, pelepasan tekanan, dan penghilangan wafer yang terikat.
Menurut bagian 2.2, film perekat perlu dikarbonisasi pada suhu 600℃ selama lebih dari 3 jam. Oleh karena itu, pada kurva proses pengikatan, T2 diatur ke 600℃ dan t2 ke 3 jam. Nilai optimal untuk kurva proses pengikatan, ditentukan melalui eksperimen ortogonal yang mempelajari pengaruh tekanan pengikatan, waktu pemanasan tahap pertama t1, dan waktu pemanasan tahap kedua t2 terhadap hasil pengikatan, ditunjukkan pada Tabel 2-4.
Hasil yang ditunjukkan:
Pada tekanan ikatan 5 kN, waktu pemanasan berdampak minimal pada ikatan.
Pada 10 kN, luas rongga pada lapisan ikatan berkurang dengan pemanasan tahap pertama yang lebih lama.
Pada 15 kN, perpanjangan pemanasan tahap pertama secara signifikan mengurangi rongga, dan pada akhirnya menghilangkan rongga tersebut.
Pengaruh waktu pemanasan tahap kedua terhadap ikatan tidak terlihat pada uji ortogonal. Penetapan tekanan ikatan pada 15 kN dan waktu pemanasan tahap pertama pada 90 menit, waktu pemanasan tahap kedua selama 30, 60, dan 90 menit semuanya menghasilkan lapisan ikatan padat bebas rongga, yang menunjukkan bahwa waktu pemanasan tahap kedua telah selesai. dampaknya kecil terhadap ikatan.
Nilai optimal untuk kurva proses pengikatan adalah: tekanan pengikatan 15 kN, waktu pemanasan tahap pertama 90 menit, suhu tahap pertama 120℃, waktu pemanasan tahap kedua 30 menit, suhu tahap kedua 600℃, dan waktu penahanan tahap kedua. 3 jam.
Waktu posting: 11 Juni 2024