古时候，人们用锋利的刀雕刻线条；现在，含氟蚀刻气体是一把无形的“刀”，被广泛应用于半导体或LCD前段制程，甚至可以在微米厚的薄膜上刻出纳米级的沟槽。你能脑补那个画面吗？

题记

▲刻蚀性能电子显微镜成像

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(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。

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。

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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

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。

▲研发人员开展吸附提纯实验

▲量子化学吸附过程及分子模拟计算图

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。

▲项目负责人在气体圈子第三届国际气体产业发展高峰论坛上作报告

信息来源：中化蓝天、中国信息周刊、氟化工等

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