Le SF6, ou hexafluorure de soufre, est un gaz couramment utilisé en gravure sèche, principalement utilisé pour la gravure du silicium dans le processus de production de semi-conducteurs. Le gaz SF6 a une structure octaédrique, constituée d’un atome central de soufre entouré de six atomes de fluor. Ses propriétés apolaires en font un gaz isolant dans les équipements électriques haute tension. Les propriétés physiques du SF6 comprennent l'incolore, l'inodore, l'ininflammable, non toxique, isolant, plus lourd que l'air, la capacité de refroidissement, la rigidité diélectrique élevée, la stabilité thermique et une faible solubilité dans l'eau mais soluble dans les solvants organiques non polaires.
En termes de propriétés chimiques, SF6 réagit à peine avec d'autres substances à température ambiante, mais se décomposera sous une forte lumière ultraviolette.
Le SF6 est généralement produit par l'industrie et sa teneur dans la nature est très faible. L’équation de réaction pour la production de SF6 est la suivante :
2 cof₃ + sf₄ + [br₂] → sf₆ + 2 cof₂ + [Br₂]
Lorsque Sf₄, Cof₃ et Br₂ sont mélangés et chauffés à 100 degrés, une réaction se produit entre elles. Dans cette réaction, une partie de SF₄ et COF₃ réagit pour produire SF₆ et COF₂. Le brome n'est pas consommé dans la réaction, il n'agit que comme un catalyseur.
Le SF6 est-il dangereux ?
Bien que SF6 soit non toxique à son état pur, il déplacera l'oxygène de l'air, et une concentration de volume supérieure à 19% dans l'air provoquera une suffocation. Par conséquent, il est très important de détecter les fuites SF6 en temps opportun et de prendre des mesures préventives appropriées dans le processus de fabrication de semi-conducteurs.
Utilisation du SF6 dans l'industrie des semi-conducteurs
Le SF6 est largement utilisé dans la fabrication de semi-conducteurs. Dans le processus de gravure du silicium, le SF6 est utilisé comme gaz de gravure principal et il travaille avec les gaz volatils générés SF4 et C4F8 pour réaliser une gravure profonde du silicium. De plus, le SF6 est souvent utilisé pour la gravure sèche des métaux Mo et W, réagissant avec ces métaux pour générer des hexafluorures volatils MoF₆ et WF₆. Bien que le SF6 ne soit pas le gaz préféré pour la gravure de l'aluminium, il peut être utilisé comme gaz auxiliaire pour améliorer la vitesse de gravure de l'aluminium lorsqu'il est mélangé à des gaz tels que le Cl₂.
Gravure du silicium
Lors de l'étape de gravure du silicium, seul le silicium situé au fond, là où le film de passivation a été retiré, est gravé. Le gaz SF6 est introduit et le SF6 est dissocié dans le plasma pour générer divers produits de décomposition, notamment des atomes de fluor hautement actifs (F).
SF6-->SF4+F2-->SF2+2F2-->F+...
Les atomes de fluor générés réagissent avec la surface du silicium pour générer du tétrafluorure de silicium (SiF4), un composé volatil qui s'évacue facilement de la chambre.
Si+4F-->SiF4
Gravure de la couche de passivation inférieure
À ce stade, une couche de passivation est formée à la fois sur la paroi latérale et en bas. Cependant, nous voulons seulement garder la couche de passivation sur la paroi latérale pour protéger le parking de la gravure, mais nous devons retirer la couche de passivation en bas afin de gravir vers le bas. Par conséquent, le gaz SF6 sera introduit à ce moment pour attaquer la couche de passivation en bas. Une fois que la couche de passivation du fond disparaît, SF6 continue de gravir le silicium et le cycle se répète, comme une boucle sans fin.
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