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产品应用 半导体IC制造 六氟乙烷简介及应用

六氟乙烷简介及应用

2022-05-20 129

六氟乙烷,化学品名全称1,1,1,2,2,2-六氟乙烷,又名R116、FC-116、PFC-116、Halocarbon 116, 英文名称1,1,1,2,2,2-Hexafluoroethane,CAS号为76-l6-4,为无色无味不可燃的无毒气体,较易液化、稳定性高。基本不溶于水,溶于丁烷、苯、甲苯等碳氢化合物、四氯化碳等氯化溶剂以及制冷工业用润滑油,也溶于酒精、酮类、脂类以及一些有机酸,不溶于正二醇、甘油、酚和蓖麻油。高纯六氟乙烷为氟碳类气体,主要用于集成电路生产过程中的等离子蚀刻,以及器件表面清洗等,相比于其他含氟电子气体,六氟乙烷具有无毒及高稳定性的优势。随着集成电路制程逐步进入28mm、14nm乃至7mm,高精度要求决定了其蚀刻过程必须采用高蚀刻率、高精确性的高纯六氟乙烷气体,使其具有了更大的应用前景。

六氟乙烷因其无毒无味、高稳定性被广泛应用在半导体制造过程中,例如作为蚀刻剂 ( Dry Etch)、化学气相沉积 ( CVD,Chemical Vapor Deposition)后的清洗腔体。特别是随着半导体器件的发展,集成电路精度要求越来越高,常规的湿法刻蚀不能满足0.18~0.25um的深亚微米集成电路高精度细线蚀刻的要求。而六氟乙烷作为干法蚀刻剂具有边缘侧向侵蚀现象极微、高蚀刻率及高精确性的优点,可以极好地满足此类线宽较小的制程的要求。特别是当接触到孔径为140nm或更小的元件时原先的八氟环丁烷无法起到蚀刻作用,而六氟乙烷可以在小到110nm的元件上产生一条深凹槽。另外在CVD腔体的清洁气体领域,传统使用的气体是六氟乙烷和四氟甲烷CF4,同时为符合最新的制程规格和生产效率,也导入八氟丙烷C3F8和三氟化氮NF3。

针对以矽甲烷SiH4为基础的各种CVD制程,作为清洗气体, 六氟乙烷比四氟甲烷更具优越性 ,主要表现在排放性低、气体利用率高、 反映窒清洁率和设备产出率高。

目前,国内外普遍采用的高纯六氟乙烷制备工艺是六氟乙烷提纯法,即使用工业六氟乙烷经过提纯得到高纯六氟乙烷。用工业六氟乙烷提纯法制备高纯六氟乙烷时,由于六氟乙烷的制备工艺路线不同,工业六氟乙烷中所含杂质的种类和含量有一定的差别。三氟一氯甲烷,二氟二氯甲烷和三氯一氟甲烷等氟氯烃副产物,大部分可通过吸附精馏除去,但是有一些杂质性质稳定或能与六氟乙烷形成共沸物,导致吸附精馏无法除去。而微电子工业所用的高纯六氟乙烷,必须纯化到规定浓度以下。

六氟乙烷的分子结构非常稳定,高能量的C-F连接键能使其不易分解,其在大气层中的生命周期长达10000年,且此效应具有累积不可逆性。PFC-116作为半导体电子气体使用也面临着环保问题。半导体消耗的全氟烃PFC散发量约占全球温室效应气体来源的0.11%,这促使电子业界研究结合制程改善以及减量行动来降低PFC的排放,目前的行动主要分两阶段进行:第一阶段是在制程中或是设备上找最佳化的条件, 尽量减少PFC气体的使用量。第二阶段是努力开发替代PFC的可完全满足使用要求的环保产品。而第二阶段的成功还需很长一段时间的摸索, 故六氟乙烷作为电子气体的应用还会持续相当长的一段时间。R116被应用于晶圆制造的刻蚀及腔体清洗工艺中。