PFA/PEP/PVDF在半导体中的应用

             当前全球各个国家都把发展5G技术设为战略发展目标，“人工智能”、“虚拟现实”等在5G的加持下，运算和数据传输速率都会大大提升。随着通讯技术发展的，是半导体行业的迅猛发展，含氟套管就是其中的一类。除了作为原料用，氟塑料制品在半导体行业的作用也是不可替代的，比如前段时间科慕宣布大幅扩产的PFA。

1972年，美国杜邦公司开发了聚全氟乙丙烯（FEP）和日本大金公司（Neoflon PFA）、旭硝子公司（Flon PFA）、欧洲泰良公司（Dyneon PFA）都相继开发了自己的PFA产品，并在市场上占有一定份额。

PFA通常以颗粒或粉末形式存在，它的性能与聚四氟乙烯（PTFE）相近，但它可以采用热塑性树脂的加工方法，所以又被称为可熔融聚四氟乙烯。

在许多方面，PFA与聚全氟乙丙烯（FEP）十分相似，但在较高温度下，它却能表现出更好的机械性能。它的基本特性可归纳为以下几点：

1）具有较好的柔韧性，改善了聚合物的熔体粘度，使其可用一般加工工艺进行热塑加工；

2）常温下PFA的物理机械性能与PTFE相似，可在其应用的温度范围内使用；

3）PFA耐应力开裂性能显著优于FEP；

4）PFA几乎对所有的化学试剂和溶剂都是惰性的，与通常的酸、强碱、氧化还原剂、卤素或溶剂接触基本无变化，但和其他全氟碳聚合物一样，会与熔融碱金属、氟元素反应；

5）PFA的通透性较好，厚度较大时为半透明状，薄片为透明状，耐候性、耐大气老化性都比较好，可以长期在室外使用；

6）PFA具有优异的介电性能，这种性能通常表现为随温度变化的一个常数，但有时会比PTFE、FEP的低。

PFA在半导体行业的应用：半导体行业对化学品的纯度要求是非常苛刻的，从1970年PFA诞生至今，半导体行业的目标节点尺寸从10μm逐步缩小到了7nm，甚至5nm。这意味着对晶圆以及半导体目标节点尺寸的发展历程，不论是湿法蚀刻还是化学机械抛光（CMP），在整个集成电路制造过程中，哪怕是很少的杂质都将对最终的产品造成巨大影响，因此电子元件制造商们对原料、运输管道以及反应容器等的要求都非常高。要找到一种既能耐受强酸强碱、高温高压的极端化学环境，又能被加工成各种形状的材料是非常不容易的，所幸科学家们发现了PFA。

运输和储存：由于PFA氟树脂具有极强的化学稳定性，它能忍受高温、强酸等极端环境，并且不会与溶剂发生反应，这使得它成为储存容器和运输管道的良好材质。它保障了制造过程中电子化学品的高纯度，避免了因为反应容器发生溶解、侵蚀而对电子化学品造成的污染，从而降低了晶圆的缺陷率。

在电子化学品的工厂中运用广泛。而氟树脂被大量运用于BCD基础设施中，包括制作通风管、阀门、水槽等。

湿法蚀刻和清洗：在湿法工艺中，晶圆先被清洗，然后蚀刻，然后再把光刻胶以及蚀刻过程的残留物清洗干净。这一过程中，PFA氟树脂被制成各种工具，如流量计等，以保证蚀刻液、清洗液的高纯度；而PFA在使用过程中不易开裂，从而保证了生产的高效性。

化学机械抛光（CMP）：CMP过程使得晶圆表面在气相沉积之前变得平滑，所用到的液体是一种含有细颗粒的研磨液，若研磨液中的颗粒过大，会在晶圆表面留下痕迹，从而导致产品有瑕疵。PFA制成的过滤器在一定程度上阻止了研磨液的杂质接触到晶圆。

支架：在整个湿法过程中，晶圆是被放置在特定形状的支架上的。由于PFA可以熔融加工，因此被制作成各种形状的支架，运用在整个晶圆的处理过程中。

现在国内半导体行业发展非常迅速，大量电子化学品、高纯度的PFA制品等亟待国产化。工欲善其事，必先利其器。华为、中兴们在为通讯事业奋斗，而我们氟化工人也应该站好自己的岗，早日产出高性能的氟塑料，打破“卡脖子”的技术枷锁。