MEMS（微机电系统）的需求愈发旺盛，二氟化氙预进入市场热门产品“主赛道”

 

二氟化氙，也称为二氟代氙，外观为无色透明晶体状，室温下易升华，有恶臭气味。二氟化氙遇水易分解，在中性或碱性溶液中也可分解，在酸性溶液中较为稳定，遇易燃物可燃烧，具有强氧化性，并可使多种有机化合物、无机化合物氟化。

 

二氟化氙制备是以氙、氟为原料，在加热条件下反应制得，主要用作氧化剂、氟化剂。二氟化氙是氟化氙的一种，与四氟化氙、六氟化氙相比，二氟化氙氧化性及氟化性较为温和，安全性较好。在水溶液中，二氟化氙起到氧化剂作用，例如，二氟化氙可以与溴酸钠发生反应生成高溴酸钠。在非水溶液中，二氟化氙起到氟化剂作用，具有选择性好的优点，被广泛应用在有机氟化物、无机氟化物制备方面，并且二氟化氙作为氟化剂使用一般会释放出氙，氙可回收再利用制成二氟化氙，循环经济效应好。

 

除氧化剂与氟化剂外，二氟化氙还可以应用在核工业中，例如与氧化铀反生反应分离出铀-235。二氟化氙也可以应用在新材料制备方面，例如生产氟氮双掺氧化石墨烯、红外荧光氮掺杂石墨烯、氟掺杂螺旋碳纳米管等。

 

据研究显示，在化学气相工艺中，二氟化氙也作为氟化剂使用，可对硅表面进行刻蚀，可制备二氟化氙气相刻蚀阻挡层，也可以与无水氟化氢配合使用去除硅表面牺牲层。二氟化氙气相刻蚀是一种非等离子刻蚀技术的微电子刻蚀技术，具有良品率高、成本较低的优点，主要应用在MEMS（微机电系统）蚀刻工艺中。

 

2016年，MEMS生产商Xactix公司、半导体制造商STS公司宣布推出面向MEMS生产的刻蚀设备，二氟化氙 (XeF2) 可用于各向同性蚀刻Si、Mo和Ge，是蚀刻牺牲层以“释放”MEMS

器件内移动组件的理想解决方案。与湿式和SF 等离子蚀刻选项相比，它提供了许多独特的优势和功能。

 

由于XeF2是一种干气相蚀刻，因此在通过小孔或狭窄空间进行蚀刻时，不存在与表面张力或气泡相关的问题。XeF2已用于蚀刻直径小至25nm的通孔。同样，XeF2避免了粘附问题，这些问题通常与湿法蚀刻工艺相关，湿法蚀刻工艺会在释放/干燥后导致永久性器件损坏。

 

随着MEMS变得越来越复杂，它们包含由多种或非标准材料制成的组件。没有其他各向同性蚀刻对这么多材料具有选择性。可以使用二氧化硅、氮化硅、聚合物以及大多数金属和电介质的任意组合来制造设备。由于其选择性和出色的覆盖范围，XeF2可用于制作非常长的底切，而蚀刻停止层、掩模或器件层几乎没有或没有退化。

 

XeF2对不同材料的高选择性使设计人员能够轻松地加入蚀刻停止或使用现有的掩埋结构作为蚀刻停止以进行底切。由于几乎不会对蚀刻停止或被释放的设备造成影响，因此可以在不损坏的情况下进行过蚀刻。这意味着由于未释放和过度蚀刻的设备而导致的产量损失可以减少到零。

 

低成本光刻胶可用作扩展蚀刻的经济高效掩模，因为 XeF2在聚合物上的附着力极小。类似地，XeF2不会侵蚀聚合物钝化层，该聚合物钝化层保留在使用深反应离子蚀刻 (DRIE) 创建的孔或沟槽的侧壁上。此特性可用于在硅晶片的垂直沟槽或孔的底部创建管或圆形空腔。

XeF2不会腐蚀大多数通常用于包装或晶圆切割的材料。因此，XeF2可以通过将MEMS器件的发布延迟到切割或封装插入和引线键合之后来提高产量。XeF2已成功用于在切割框架上的切割晶圆和封装内的芯片上释放MEMS器件。除MEMS以外，二氟化氙刻蚀设备还可以应用在材料科学领域，除刻蚀硅材料外，还可以化学气相刻蚀锗、钼等材料。

 

行业分析人士表示，MEMS下游可应用范围广泛，包括医疗设备、工业设备、汽车电子、消费电子等多个领域。2019年，全球MEMS市场规模约为120亿美元，预计到2025年将增长至180亿美元左右，年均复合增长率为7.0%。中国是全球最大的汽车、消费电子生产国，工业自动化、智能化转型速度加快，对MEMS的需求更为旺盛。由此来看，未来二氟化氙在化学气相刻蚀领域市场前景广阔。