SF6, o esafluoride di zolfo, è un gas comunemente usato nell'attacco a secco, utilizzato principalmente per l'attacco al silicio nel processo di produzione dei semiconduttori. Il gas SF6 ha una struttura ottaedrica, costituita da un atomo di zolfo centrale circondato da sei atomi di fluoro. Le sue proprietà non polari lo rendono un gas isolante in apparecchiature elettriche ad alta tensione. Le proprietà fisiche di SF6 includono incolore, inodore, non infiammabile, non tossico, isolante, più pesante dell'aria, capacità di raffreddamento, elevata resistenza dielettrica, stabilità termica e scarsa solubilità in acqua ma solubile in solventi organici non polari.
In termini di proprietà chimiche, SF6 difficilmente reagisce con altre sostanze a temperatura ambiente, ma si decomponderà sotto una forte luce ultravioletta.
L'SF6 è generalmente prodotto dall'industria e il suo contenuto in natura è molto ridotto. L’equazione di reazione per la produzione di SF6 è:
2 CoF₃ + SF₄ + [Br₂] → SF₆ + 2 CoF₂ + [Br₂]
Quando SF₄, CoF₃ e Br₂ vengono miscelati insieme e riscaldati a 100 gradi, avviene una reazione tra di loro. In questa reazione, una parte di SF₄ e CoF₃ reagisce per produrre SF₆ e CoF₂. Il bromo non viene consumato nella reazione, agisce solo come catalizzatore.
SF6 è pericoloso?
Sebbene SF6 non sia tossico nel suo stato puro, sposterà l'ossigeno dall'aria e una concentrazione di volume superiore al 19% nell'aria causerà soffocamento. Pertanto, è molto importante rilevare le perdite SF6 in modo tempestivo e adottare misure preventive appropriate nel processo di produzione dei semiconduttori.
SF6 Utilizzo nel settore dei semiconduttori
L'SF6 è ampiamente utilizzato nella produzione di semiconduttori. Nel processo di attacco del silicio, l'SF6 viene utilizzato come gas di attacco principale e funziona insieme ai gas volatili generati SF4 e C4F8 per ottenere un attacco profondo del silicio. Inoltre, l'SF6 viene spesso utilizzato per l'attacco a secco di metalli Mo e W, reagendo con questi metalli per generare esafluoruri volatili MoF₆ e WF₆. Sebbene l'SF6 non sia il gas preferito per l'attacco dell'alluminio, può essere utilizzato come gas ausiliario per aumentare la velocità di attacco dell'alluminio quando miscelato con gas come Cl₂.
Acquaforte al silicio
Nel passaggio di incisione del silicio, è inciso solo il silicio in basso in cui è stato rimosso il film di passivazione. Viene introdotto il gas SF6 e SF6 è dissociata nel plasma per generare una varietà di prodotti di decomposizione, tra cui atomi di fluoro altamente attivi (F).
SF6-->SF4+F2-->SF2+2F2-->F+...
Gli atomi di fluoro generati reagiscono con la superficie del silicio per generare tetrafluoro di silicio (SIF4), un composto volatile che viene facilmente scaricato dalla camera.
Si+4F-->SiF4
Attacco dello strato di passivazione inferiore
In questa fase si forma uno strato di passivazione sia sulla parete laterale che sul fondo. Tuttavia, vogliamo mantenere solo lo strato di passivazione sulla parete laterale per proteggere la parete laterale dall'incisione, ma dobbiamo rimuovere lo strato di passivazione sul fondo per poter incidere verso il basso. Pertanto, in questo momento verrà introdotto il gas SF6 per attaccare lo strato di passivazione sul fondo. Dopo che lo strato di passivazione sul fondo è scomparso, l'SF6 continua ad incidere il silicio e il ciclo si ripete, come un ciclo infinito.
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