我們知道含F(xiàn)的XeF2和SF6都被當(dāng)做腐蝕硅的氣體，XeF2常被作為各向同性腐蝕硅的氣體，而SF6常和CF4搭配作為硅各向異性腐蝕的氣體，那么XeF2和SF6可以相互替換嗎？

XeF2和SF6能否相互替換？答案是否定的。

根本原因在于二者的反應(yīng)機理不同。

XeF2是一種氟基化合物，在室溫下能夠自發(fā)地和硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且反應(yīng)速率很快。除了對各向同性腐蝕硅，還可以對Ge和SiGe進(jìn)行干法腐蝕。化學(xué)反應(yīng)方程式為：

2XeF2(g)+Si(s)→SiF4(g)+2Xe(g)

本反應(yīng)不需要外界的能量來提高反應(yīng)活化能，因此XeF2腐蝕硅具有低成本特性。同時，生產(chǎn)的副產(chǎn)物SiF4和Xe都是揮發(fā)性氣體，易于排出。

SF6也是一種氟基化合物，但是在室溫下幾乎無法自發(fā)和硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以要借助外界的射頻將SF6進(jìn)行電離，得到F*游離基，4個F*游離基與Si原子結(jié)合形成揮發(fā)性的SiF4副產(chǎn)物離開襯底表面排出。

SF6與Si反應(yīng)方程式為：

（1）SF→SFx++F*+F-+SF6*；

（2）F*+Si→SiF4↑

本反應(yīng)需要射頻參與，不是純化學(xué)反應(yīng)，為等離子體物理化學(xué)反應(yīng)。

圖硅的各向同性腐蝕和各向異性腐蝕示意圖

由于XeF2和SF6刻蝕硅不同的機理，因此在選擇掩蔽層也有不同的方案。XeF2在與Si和SiO2純化學(xué)反應(yīng)的刻蝕選擇比大于1000 : 1，而SF6在與Si和SiO2的RIE刻蝕選擇一般小于100 : 1。

這就意味在深刻硅的工藝中， XeF2可以根據(jù)選擇比選擇合適厚度的SiO2的作為單一掩蔽層，而SF6一般不能作為DRIE的單一掩蔽層，需要與光刻膠形成復(fù)合掩蔽層。

XeF2刻蝕硅是純化學(xué)反應(yīng)，氣體分子只能通過擴散和吸附在硅表面才能發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕，因此此反應(yīng)具有較為明顯的尺寸效應(yīng)，即刻蝕尺寸越小，刻蝕速率越慢。

因此在設(shè)計芯片圖形結(jié)構(gòu)時，應(yīng)注意不同區(qū)域的線寬和間距不相差過大。

同時XeF2刻蝕硅最優(yōu)的方式是采用脈沖通氣方式，對刻蝕腔室進(jìn)行快速的充氣和抽氣，使氣體分子具有更好的穿透力，能進(jìn)入更小的刻蝕區(qū)域，另外快速的循環(huán)可以加速副產(chǎn)物的排出，從而抑制尺寸效應(yīng)。

審核編輯：劉清