SF6, o hexafluoruro de azufre, es un gas comúnmente utilizado en el grabado en seco, utilizado principalmente para el grabado de silicio en el proceso de producción de semiconductores. El gas SF6 tiene una estructura octaédrica, que consiste en un átomo de azufre central rodeado de seis átomos de fluorina. Sus propiedades no polares lo convierten en un gas aislante en equipos eléctricos de alto voltaje. Las propiedades físicas de SF6 incluyen incoloro, inodoro, no inflamable, no tóxico, aislante, más pesado que el aire, la capacidad de enfriamiento, la alta resistencia dieléctrica, la estabilidad térmica y la mala solubilidad en el agua pero soluble en los solventes orgánicos no polares.
En términos de propiedades químicas, el SF6 apenas reacciona con otras sustancias a temperatura ambiente, pero se descompone bajo una fuerte luz ultravioleta.
El SF6 generalmente es producido por la industria y su contenido en la naturaleza es muy pequeño. La ecuación de reacción para la producción de SF6 es:
2 CoF₃ SF₄ [Br₂] → SF₄ + 2 CoF₂ [Br₂]
Cuando SF₄, CoF₃ y Br₂ se mezclan y se calientan a 100 grados, se produce una reacción entre ellos. En esta reacción, una parte de SF₄ y CoF₃ reacciona para producir SF₆ y CoF₂. El bromo no se consume en la reacción, sólo actúa como catalizador.
¿SF6 es peligroso?
Aunque SF6 no es tóxico en su estado puro, desplazará el oxígeno del aire, y una concentración de volumen superior al 19% en el aire causará asfixia. Por lo tanto, es muy importante detectar fugas de SF6 de manera oportuna y tomar medidas preventivas apropiadas en el proceso de fabricación de semiconductores.
Uso de SF6 en la industria de semiconductores
SF6 se usa ampliamente en la fabricación de semiconductores. En el proceso de grabado de silicio, SF6 se usa como el principal gas de grabado, y funciona junto con los gases volátiles generados SF4 y C4F8 para lograr un grabado de silicio profundo. Además, SF6 a menudo se usa para el grabado seco de metales MO y W, reaccionando con estos metales para generar hexafluoruros volátiles MOF₆ y WF₆. Aunque SF6 no es el gas preferido para el grabado de aluminio, se puede usar como un gas auxiliar para mejorar la velocidad de grabado de aluminio cuando se mezcla con gases como Cl₂.
Grabado de silicio
En la etapa de grabado del silicio, sólo se graba el silicio en la parte inferior donde se ha eliminado la película de pasivación. Se introduce gas SF6 y el SF6 se disocia en el plasma para generar una variedad de productos de descomposición, incluidos átomos de flúor (F) altamente activos.
SF6-->SF4+F2-->SF2+2F2-->F+...
Los átomos de flúor generados reaccionan con la superficie de silicio para generar tetrafluoruro de silicio (SIF4), un compuesto volátil que se descarga fácilmente de la cámara.
Si+4F-->SiF4
Grabado de la capa de pasivación inferior
En esta etapa, se forma una capa de pasivación tanto en la pared lateral como en el fondo. Sin embargo, solo queremos mantener la capa de pasivación en la pared lateral para protegerla de ser grabada, pero necesitamos quitar la capa de pasivación en la parte inferior para grabar hacia abajo. Por lo tanto, en este momento se introducirá gas SF6 para atacar la capa de pasivación del fondo. Después de que desaparece la capa de pasivación en el fondo, el SF6 continúa grabando el silicio y el ciclo se repite, como un bucle sin fin.
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