SF6、または硫黄ヘキサフルオリドは、主に半導体生産プロセスでシリコンエッチングに使用される乾燥エッチングで一般的に使用されるガスです。 SF6ガスには、6つのフッ素原子に囲まれた中央硫黄原子で構成される八面体構造があります。その非極性特性により、高電圧電気機器の絶縁ガスになります。 SF6の物理的特性には、無色、無臭、非炎症性、非毒性、断熱性、空気よりも重い、冷却能力、高誘電体、熱安定性、水の溶解度が低いが、非極性有機溶媒には可溶性が含まれます。
化学的特性に関しては、SF6は室温で他の物質とほとんど反応しませんが、強い紫外線の下で分解します。
SF6 は一般に工業的に生産されており、自然界のその含有量は非常に少量です。 SF6 生成の反応式は次のとおりです。
2cof₃ +sf₄ + [br₂]→sf₆+ 2cof₂ + [br₂]
Sf₄、Cof₃、およびBr₂が混合され、100度で加熱されると、それらの間に反応が発生します。この反応では、Sf₄とCof₃の一部が反応してSf₆とCof₂を産生します。臭素は反応では消費されず、触媒としてのみ作用します。
SF6は危険ですか？
SF6 は純粋な状態では無毒ですが、空気中の酸素を置換し、空気中の体積濃度が 19% を超えると窒息の原因となります。したがって、半導体製造プロセスにおいては、SF6 のリークをタイムリーに検出し、適切な予防措置を講じることが非常に重要です。
SF6半導体業界での使用
SF6は、半導体製造に広く使用されています。シリコンエッチングプロセスでは、SF6がメインのエッチングガスとして使用され、生成された揮発性ガスSF4およびC4F8と協力して、深いシリコンエッチングを実現します。さらに、SF6はMOおよびW金属の乾燥エッチングによく使用され、これらの金属と反応して揮発性ヘキサフルオリドMOFおよびWF₆を生成します。 SF6はアルミニウムエッチングに適したガスではありませんが、CL₂などのガスと混合した場合、アルミニウムのエッチング速度を高めるための補助ガスとして使用できます。
シリコンエッチング
シリコンのエッチングステップでは、不動態化フィルムが除去された下部のシリコンのみがエッチングされます。 SF6ガスが導入され、SF6が血漿で解離して、高度に活性なフッ素原子（F）を含むさまざまな分解生成物を生成します。
SF6-->SF4+F2-->SF2+2F2-->F+...
生成されたフッ素原子はシリコン表面と反応して、チャンバーから容易に排出される揮発性化合物である四フッ化シリコン (SiF4) を生成します。
Si+4F-->SIF4
下部パッシベーション層のエッチング
この段階では、側壁と底部の両方にパッシベーション層が形成されます。ただし、側壁がエッチングされないように保護するために側壁にパッシベーション層を残しておきたいだけですが、下方にエッチングするには底部のパッシベーション層を除去する必要があります。したがって、この時点で SF6 ガスが導入され、底部の不動態層が攻撃されます。底部のパッシベーション層が消失した後も、SF6 はシリコンをエッチングし続け、このサイクルが終わりのないループのように繰り返されます。
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