電子級(jí)氫氟酸的研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景

張?jiān)磦? 許國利 劉統(tǒng)軍 李輝

摘要：電子級(jí)氫氟酸是一種重要的化學(xué)試劑，影響著微電子行業(yè)的安全性，同時(shí)對(duì)于確保微電子產(chǎn)品能夠順利制作出來有著重要作用。本文簡單介紹了電子級(jí)氫氟酸，并對(duì)其產(chǎn)品的研發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展前景進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電子級(jí);氫氟酸;研發(fā)現(xiàn)狀;發(fā)展前景

前言

電子級(jí)氫氟酸，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、液晶面板、太陽能面板的制作過程中，其具有兩大功能，分別是蝕刻和清洗。目前，我國有針對(duì)電子級(jí)氫氟酸的嚴(yán)格管控制度，細(xì)化到各個(gè)環(huán)節(jié)，如生產(chǎn)、測試、包裝、運(yùn)輸，在很大程度上保證了電子級(jí)氫氟酸的質(zhì)量。

1.電子級(jí)氫氟酸概述

在世界范圍內(nèi)，氫氟酸的生產(chǎn)方法大多都是螢石法生產(chǎn)工藝，其特點(diǎn)是：能耗比較大、成本比較高、工藝比較復(fù)雜。雖然中國的螢石資源比較豐富，但是從未來長期發(fā)展戰(zhàn)略的角度進(jìn)行考慮，我國已經(jīng)對(duì)螢石的開采還有出口采取了限制措施，從原則上說，我國的國土資源管理部門，現(xiàn)階段已經(jīng)不再受理新的螢石礦產(chǎn)勘查，以及螢石礦產(chǎn)開采的登記、申請(qǐng)工作，而且在未來，我國將逐漸停止螢石的出口，同時(shí)將螢石的資源稅適用稅額，由原來的5元每噸，上調(diào)為30元每噸，以至于氟化工行業(yè)目前迫切地需要尋找可替代氟資源。

我國是世界上產(chǎn)磷量比較多的國家之一，且在磷礦石中伴生的氟含量很高，約占世界氟蘊(yùn)藏量的九成以上。我國有27個(gè)省和自治區(qū)已經(jīng)得到探明，其磷礦資源豐富，其中貴州、四川、云南、湖南和湖北五個(gè)省是磷礦富集區(qū)。目前，我國共計(jì)有三百多家磷礦開采企業(yè)，在磷資源開采方面的年開采總量已經(jīng)達(dá)到了六千六百多萬噸，有露天開采，還有地下開采。其中，地下開采占比較大，約占六成;露天開采相對(duì)較少，約占四成。氟資源從磷化工中回收過來，可以開發(fā)兩種氟化工高端材料，分別是有機(jī)氟化工高端材料，還有無機(jī)氟化工高端材料，其有兩方面優(yōu)勢，一方面，能夠使資源的綜合利用率得到提高，使磷化工產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈得到延長;另一方面，能夠促進(jìn)高端氟材料產(chǎn)業(yè)，還有磷礦石清潔加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.電子級(jí)氫氟酸的研發(fā)現(xiàn)狀

電子級(jí)氫氟酸的分子式是HF，是一種透明沒有顏色，或者淡黃色的冒煙液體，其具有腐蝕性、刺激性，同時(shí)還有毒性。微電子行業(yè)制造中，電子級(jí)氫氟酸是關(guān)鍵性化工材料之一，同時(shí)也是基礎(chǔ)性化工材料之一，在微電子工業(yè)等方面廣泛應(yīng)用，其主要的用途是清洗芯片，還有腐蝕芯片，還可以分析試劑，或者制備高純度的含氟化學(xué)品。

2.1電子級(jí)氫氟酸的生產(chǎn)工藝

第一步：經(jīng)過化學(xué)預(yù)處理得到的工業(yè)無水氫氟酸，將其放入精餾塔，通過精餾操作，得到氟化氫氣體;

第二步：將氟化氫氣體冷卻，然后使用超純水，在吸收塔內(nèi)進(jìn)行吸收;

第三步：采用控制噴淋密度及其氣液比等方法，進(jìn)一步純化電子級(jí)氫氟酸;

第四步：在密閉潔凈環(huán)境下，將得到的電子級(jí)氫氟酸進(jìn)行灌裝。

2.2電子級(jí)氫氟酸在我國的研發(fā)現(xiàn)狀

目前，我國的微電子工業(yè)正在快速發(fā)展著，我國的大陸地區(qū)正在逐漸成為全世界最大的液晶顯示器產(chǎn)業(yè)基地，在薄膜液晶顯示器、半導(dǎo)體、集成電路這些個(gè)方面的清洗，還有蝕刻劑的電子化學(xué)品的需求量日益加大。我國的電子化學(xué)品年平均增長率，在“十一五”期間已經(jīng)超過了百分之二十，根據(jù)保守估計(jì)，截止2019年，其市場銷售總額將會(huì)達(dá)到四百億元至四百五十億元的范圍內(nèi)。在國內(nèi)，一些優(yōu)勢企業(yè)的競爭力優(yōu)勢已經(jīng)逐漸凸顯出來，其長期成長空間是非常大的，已經(jīng)逐漸成為了在我國化工行業(yè)領(lǐng)域，發(fā)展速度最快，同時(shí)也是最被看好的行業(yè)之一。氟精細(xì)化學(xué)品中，有一個(gè)種類是電子級(jí)氫氟酸，它是在半導(dǎo)體制作時(shí)，應(yīng)用的數(shù)量最多的一種電子化學(xué)品，其作用是去除氧化物。

截止2019年，我國的電子級(jí)氫氟酸用量，大約超過了125.9千噸，這在很大程度上推動(dòng)了我國電子級(jí)氫氟酸的發(fā)展，并且為其發(fā)展提供了廣闊的市場空間。

2.3電子級(jí)氫氟酸在國外的研發(fā)現(xiàn)狀

電子級(jí)氫氟酸是一種高附加值且高技術(shù)的精細(xì)氟化工產(chǎn)品，在國際上，電子級(jí)氫氟酸的生產(chǎn)技術(shù)是高度保密，并且壟斷的。關(guān)于電子級(jí)氫氟酸在生產(chǎn)工藝技術(shù)、設(shè)備包裝材質(zhì)等方面，基本很難查到有關(guān)資料，尤其是大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，其難度是很大的，廠商對(duì)于核心生產(chǎn)技術(shù)自然是嚴(yán)格保密的。重金屬、非重金屬、堿金屬雜質(zhì)離子的潔凈度和含量，是電子級(jí)氫氟酸制備的關(guān)鍵所在。

3.電子級(jí)氫氟酸發(fā)展前景

電子級(jí)氫氟酸是一種國際高端壟斷產(chǎn)品，在發(fā)展前景廣闊的IT行業(yè)被廣泛應(yīng)用著，并且將會(huì)逐漸成為未來氟化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向?，F(xiàn)階段，只有為數(shù)不多的國家開始了電子級(jí)氟化酸的專業(yè)研究工作，并且關(guān)鍵技術(shù)呈壟斷趨勢，集中在一些發(fā)達(dá)國家的跨國企業(yè)集團(tuán)當(dāng)中，如美國、日本、德國等。在這些發(fā)達(dá)國家，電子級(jí)氟化酸的研究領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大，目前已經(jīng)涉及的領(lǐng)域有：電子、石油、化工、輕工和醫(yī)藥等，主要應(yīng)用在大屏幕液晶顯示器、超大規(guī)模集成電路等微電子工業(yè)。

之所以國外生產(chǎn)的微電子元件精度更高，而我國的微電子元件精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及國外的先進(jìn)水平，最主要的一個(gè)原因就是國外對(duì)超凈高純化學(xué)品發(fā)展的重視程度比較高目前能夠生產(chǎn)薄膜液晶顯示器、半導(dǎo)體、集成電路工業(yè)用的電子級(jí)氫氟酸的企業(yè)還很少，有美國的亞什蘭集團(tuán)公司、日本的關(guān)東株式會(huì)社，韓國的東友精細(xì)化學(xué)株式會(huì)社和東進(jìn)世美肯公司，還有中國臺(tái)灣地區(qū)的中華、長新化學(xué)等。

20世紀(jì)70年代中期，我國的超凈高純?cè)噭┭兄乒ぷ鞑艅倓傞_始，并且集中在較發(fā)達(dá)城市，如北京、上海、天津、重慶等。信息、電子和通訊行業(yè)發(fā)展越來越好，對(duì)于試劑中雜質(zhì)和固體顆粒的控制日趨嚴(yán)格，對(duì)于產(chǎn)品包裝方式、材質(zhì)，還有生產(chǎn)環(huán)境的要求越來越高。為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，滿足人們?nèi)諠u清晰的各種要求，北京和上海的化學(xué)試劑廠，還有江陰江化微電子化學(xué)品有限公司，這些單位都付出了巨大努力，做了大量的研究工作，陸續(xù)獲得了國家863計(jì)劃的多項(xiàng)支持，進(jìn)步飛快。

有資料顯示，現(xiàn)階段我國生產(chǎn)的EL、UP、UPS、UPSS級(jí)電子純氫氟酸，尤其是UPSS級(jí)電子純氫氟酸已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。尤其是在浙江凱圣氟化學(xué)有限公司的不斷努力下，生產(chǎn)出的電子級(jí)氫氟酸產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到了電子化學(xué)品行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，直接改變了我國電子級(jí)氫氟酸產(chǎn)品依賴進(jìn)口的局面。目前我國大陸地區(qū)的半導(dǎo)體制造業(yè)正在飛速發(fā)展，我國國內(nèi)對(duì)于電子級(jí)氫氟酸的需求量，每年增長大約百分之十，國內(nèi)目前已經(jīng)有很多企業(yè)開始嘗試涉足微電子產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)市場總體呈現(xiàn)利好趨勢。

結(jié)語：

隨著我國LED制造業(yè)和半導(dǎo)體芯片制造業(yè)的不斷發(fā)展，電子級(jí)氫氟酸的需求量勢必會(huì)與日俱增，其市場發(fā)展前景無疑是非常廣闊的。國家應(yīng)該鼓勵(lì)具有技術(shù)優(yōu)勢和資源優(yōu)勢的企業(yè)投入到電子級(jí)氫氟酸生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究上來，不斷提高我國在電子級(jí)氫氟酸方面的技術(shù)水平，同時(shí)引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，推動(dòng)國內(nèi)電子級(jí)氫氟酸工業(yè)的發(fā)展。

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