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    C4F6——电子工业领域内的一把神奇“刻刀”




    那么,含氟蚀刻气体都有哪些?

    它又是如何进行工作的呢?

    蚀刻所用气体称蚀刻气体, 通常多为氟化物气体, 例如四氟化碳、全氟丁二烯、三氟化氮、六氟乙烷、全氟丙烷、三氟甲烷等。

    含氟蚀刻气体是电子气体的一个重要分支,是超大规模集成电路、平面显示器件、太阳能电池,光纤等电子工业生产不可或缺的原材料,广泛应用于薄膜、蚀刻、掺杂、气相沉积、扩散等半导体工艺。在国家发展改革委《产业结构调整指导目录(2011年本)(修正)》中,电子气体被列入国家重点鼓励发展的产品和产业目录。其主要种类见表1。

    蚀刻方式有湿法化学蚀刻和干法化学蚀刻。

    干法蚀刻由于蚀刻方向性强、工艺控制精确、方便、无脱胶现象、无基片损伤和沾污, 所以其应用范围日益广泛。

    蚀刻就是把基片上无光刻胶掩蔽的加工表面如氧化硅膜、金属膜等蚀刻掉, 而使有光刻胶掩蔽的区域保存下来, 这样便在基片表面得到所需要的成像图形。蚀刻的基本要求是, 图形边缘整齐, 线条清晰, 图形变换差小, 且对光刻胶膜及其掩蔽保护的表面无损伤和钻蚀。

    作为新一代环保电子气体,电子级C4F6成为集成电路IC芯片等制造时必不可少的刻蚀气体,其GWP值几乎为0,而且能完成纳米级沟槽的加工,成为电子工业领域内一把神奇的“刻刀”,比γ刀还γ!

    然而,在国内,能把此“刻刀”收入囊中,并为己所用的企业却寥寥无几。目前C4F6提纯技术被发达国家所垄断,国内市场上在售的电子工业用C4F6气体均为进口。

    浙化院特种气体研发团队就是要做这把“刻刀”的国内创造者。

    ▲ C4F6分子结构图

    请各位看官,继续屏住呼吸,小编带你去探一探这把从零起步,6人历经3年研发而得的“神奇刻刀”。故事,从一个“特种”气体研发团队开始。

    从零起步

    2015年,为打破国际垄断,抢占国内高纯C4F6市场,浙化院特种气体研发团队提出自主开发新一代含氟电子气体C4F6的提纯技术。

    “C4F6是浙化院首个自主开发的电子级特气品种,因此,项目初期,我们对工艺、设备等一无所知,完全是白手起家”,特气室负责人介绍说,“更加困难的是,国内外的文献几乎没有电子级C4F6提纯技术的公开报道,攻关工作只能从理论分析开始。”


    在查阅了大量资料,了解了含氟二烯烃C4F6物化性质后,项目组开始尝试C4F6提纯研究。项目组首先探究了C4F6分子价键与电子云密度分布,计算了C4F6及其有机杂质分子特性,接着搜集重要数据,进行软件模拟。终于,在经过对C4F6及其杂质物性深入研究分析后,项目组提出了创新的提纯方法。




    攻克难题


    随着项目任务的不断推进,困难也层出不穷。


    其一,在原料杂质的分析定性问题上,由于新化合物没有标准谱图,技术人员与分析专家一起推敲,寻找其中的不同,终于确定主要杂质,为实验开展扫清了障碍。


    其二,C4F6是含氟烯烃,有机杂质与产品结构相近,分离难度大。为了攻克该难题,项目组多次组织专题讨论会,张建君总经理进行详尽的技术指导,从C4F6本身物化性质到纯化工艺操作,详细分析并修改相应的实验方案。


    其三,针对有机杂质分离难度大的问题,项目组进行了大量的验证实验,考察并反复优化了上百个配方,经常工作到深夜,最终选出了适用的高效吸附剂。


    同时,在经历实验室改造场地受限、设备提纯性能下降等一系列突发状况下,项目组仍不断调整设备参数、完善提纯工艺,完成了既定的C4F6提纯技术开发任务,并进行了电子级C4F6样品生产。C4F6是一个附加值高,市场前景广阔的新品,国内不少同行都对其开展了研究,而目前,仅浙化院成功拿出了样品。








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