二氟化氙在微機電系統(tǒng)芯片上的獨特優(yōu)勢和特點

氟化氙（XeF2）可用于Si、Mo和Ge的各向同性蝕刻，是蝕刻犧牲層來“釋放”MEMS（MEMS是微機電系統(tǒng)的縮寫，中文名為Micro Electro-Mechanical System。MEMS芯片，簡而言之，利用半導體技術在硅片上制造電子機械系統(tǒng)，或者更形象地說，創(chuàng)造微米級和納米級的機械系統(tǒng)，可以將外部物理和化學信號轉(zhuǎn)換為電信號。）設備中移動組件的理想解決方案。與濕法和SF等離子體蝕刻選項相比，它提供了許多獨特的優(yōu)勢和特點。
由于XeF2是干氣相蝕刻，因此在通過小孔或狹窄空間進行蝕刻時不存在與表面張力或氣泡有關的問題。XeF2已經(jīng)被用于蝕刻直徑小至25nm的通孔。類似地，XeF2避免了通常與濕法蝕刻工藝相關的粘附問題，濕法蝕刻工藝在釋放/干燥后可能導致永久性單元損壞。
隨著MEMS變得越來越復雜，它們包含由不同或非標準材料制成的組件。沒有其他各向同性蝕刻對這么多材料具有選擇性。設備可以使用二氧化硅、氮化硅、聚合物以及大多數(shù)金屬和電介質(zhì)產(chǎn)品的任何組合來制造。
由于其選擇性和優(yōu)異的覆蓋率，XeF2可用于制作非常長的底切，蝕刻停止層、掩模或單位層幾乎沒有退化。例如，二氧化硅是一種非常流行的掩模材料，其硅：氧化物選擇性>1000:1。二氧化硅掩模已被用于實現(xiàn)超長缺陷（遠遠超過100µm），并保護極小或薄的單元（尺寸小于30 nm）。
XeF2對不同材料的高選擇性允許設計者容易地添加蝕刻停止或使用現(xiàn)有的掩埋結(jié)構(gòu)作為底部切割的蝕刻停止。由于在蝕刻過程中對停止或釋放的設備幾乎沒有影響，因此可以在不損壞的情況下進行過蝕刻。這意味著，由于設備不間斷和過度腐蝕造成的生產(chǎn)損失可以降至零。
低成本的光致抗蝕劑可以用作延長蝕刻的經(jīng)濟有效的掩模，因為XeF2對聚合物的粘附性最小。類似地，XeF2不會腐蝕聚合物鈍化層，聚合物鈍化層保留在使用深反應離子蝕刻（DRIE）形成的孔或凹槽的側(cè)壁上。此功能可用于在硅片的垂直凹槽或孔的底部創(chuàng)建管或圓孔。
XeF2不會腐蝕大多數(shù)通常用于封裝或晶片切割的材料。因此，XeF2可以通過將MEMS器件的釋放延遲到切割或封裝插入和導線綁定之后來增加產(chǎn)量。XeF2已成功用于在切割框架上的切割晶片和封裝中的芯片上釋放MEMS器件。