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芯片刻蚀剂全氟丁二烯生产技术的开发*

2021-12-01江宏锋张兆邦汪宝和

化学工程师 2021年10期

朱 璟,江宏锋,张兆邦,汪宝和

(天津大学 化工学院 绿色合成与转化教育部重点实验室,天津 300072)

半导体芯片作为信息产业的基础,已经成为基础性战略性产业。大规模集成电路和高速高容存储芯片是IT 行业的核心,随着电子工业的不断发展,在其加工过程中,刻蚀线宽要求越来越窄。刻蚀技术的核心是等离子刻蚀剂的研发,全氟丁二烯(C4F6)是新一代性能优良的集成线路刻蚀气体[1-3],它不仅可以对小于90nm 甚至更窄宽度的超大型集成线路进行干刻蚀,具有高选择性和高精确性,更适合于高深宽比的刻蚀工艺。全氟丁二烯在0.13μm 技术层面有许多刻蚀上的优点[4,5],它比C4F8有更高的对光阻和氮化硅选择比,在使用时可以提高刻蚀的稳定性,提高刻蚀速率和均匀度,从而提高产品优良率。全氟丁二烯还具有非常低的温室效应(GWP 仅为290,在大气中2d 即可完全分解)[6],对臭氧层危害性小,是一种环境友好的干刻蚀气体。

制备六氟丁二烯的方法有很多种,其中能够实现工业化生产的路线按原料与反应步骤数可分为以下4 种:(1)以1,2-二氟二氯乙烯作为原料,经过4 个步骤,最终合成全氟丁二烯;(2)以三氟氯乙烯为原料,经3 个步骤,最后合成了全氟丁二烯[7-9];(3)以三氟溴乙烯为原料,经过两步反应,制得全氟丁二烯[7,10];(4)以四氟乙烯为反应原料,通过二步反应制备,得到全氟丁二烯[11,12]。这4 种合成路线根据原料的来源与反应过程的难易程度各有其优缺点。前两种工艺路线原料易得,但由于合成过程中存在氯氟烃,对环境污染较大。……

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