電子級(jí)硫酸制備方法概述

釗現(xiàn)花

◆摘? 要：對(duì)于電子級(jí)硫酸，其實(shí)很多人并不是很熟悉，但是如果說純硫酸也許就會(huì)有人知道，純硫酸其實(shí)就是指的電子級(jí)硫酸，它是一種超凈、高純?cè)噭?，是屬于化學(xué)劑的一種，主要應(yīng)用在半導(dǎo)體、超大規(guī)模集成電路加工裝配中。尤其是對(duì)硅晶片進(jìn)行蝕刻或者進(jìn)行清洗的時(shí)候便會(huì)使用到電子級(jí)硫酸，它能夠更好的去除晶片上的雜物。電子級(jí)硫酸的純度高不高或者其潔凈度高不高在一定程度上會(huì)對(duì)電子元件的成品率造成一定的影響，同時(shí)還會(huì)影響到電性能及可靠性。

1 制備工藝

精餾法其實(shí)就是將回流的原理進(jìn)行充分利用，從而實(shí)現(xiàn)分離的目的。工業(yè)硫酸含有亞硫酸以及大量的金屬等雜質(zhì)，而且它是一種具有微黃色的液體。一般情況下，在對(duì)工業(yè)硫酸進(jìn)行精餾提純前，基本上還需要化學(xué)預(yù)處理，也就是將一定量的強(qiáng)氧化劑倒入預(yù)處理槽中，這樣一來能夠讓硫酸中的還原性雜質(zhì)進(jìn)行氧化，從而便會(huì)產(chǎn)生二氧化碳和硫酸，接下來便可以把已經(jīng)處理的硫酸輸進(jìn)到石英精餾塔內(nèi)，然后在展開精餾處理。因?yàn)榻饘匐s質(zhì)離子目前基本上的存在形式便是以硫酸鹽形式，而且硫酸鹽的沸點(diǎn)相對(duì)會(huì)比較高一點(diǎn)，因此在進(jìn)行精餾的時(shí)候，因?yàn)槠浞悬c(diǎn)高的原因會(huì)造成其和蒸餾殘液會(huì)混合在一起，然后同時(shí)都?xì)埩粼诟?，然后在定期的進(jìn)行去除。當(dāng)精餾速度基本上都已經(jīng)穩(wěn)定了以后，這個(gè)時(shí)候便可以進(jìn)行成品的收集，將其收集在儲(chǔ)罐內(nèi)，然后在對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的過濾，將里面的雜質(zhì)過濾掉，然后在進(jìn)行分裝。孫國忠是黃山市歙縣中佳實(shí)業(yè)有限公司的一名工程師，他經(jīng)過幾年的研究，發(fā)明了一種醫(yī)用電子級(jí)硫酸提純?cè)O(shè)備，這種設(shè)備和其他設(shè)備相比有一定的優(yōu)勢(shì)，主要是使用的三級(jí)蒸餾技術(shù)，可能在一定程度上是使得蒸餾得到的產(chǎn)品品質(zhì)得到進(jìn)一步的提升。而且，該項(xiàng)設(shè)備還能夠在一定程度上節(jié)約能源消耗，比如它可以充分的利用余熱來預(yù)熱螺旋預(yù)熱器中的原料，這便實(shí)現(xiàn)了能源的節(jié)約。而且還將加熱器進(jìn)行了改善，把原來的煤加熱改成了現(xiàn)在的電爐絲加熱，這便能夠在一定程度上減少了煤燃燒造成的環(huán)境污染問題，同時(shí)還節(jié)約了煤炭消耗，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。但是，這個(gè)設(shè)備也存在一定的缺點(diǎn)，該設(shè)備不能進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)醫(yī)用電子級(jí)硫酸，僅僅只能進(jìn)行小規(guī)模的生產(chǎn)，因此，距離工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)電子級(jí)硫酸還差很遠(yuǎn)。精餾法能耗相對(duì)比較大，而且其成本并不低，同時(shí)有的雜質(zhì)，僅僅利用精餾法根本無法完全去除，而且還會(huì)造成有害氣體的產(chǎn)生，對(duì)人體健康非常的不利，只能進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)。

氣體吸收法也是一種比較常用的一種方法，其中最關(guān)鍵的便是三氧化硫的提純。首先，要把過氧化氫溶液倒入到向發(fā)煙硫酸之中，需要注意的是一定要嚴(yán)格控制還倒入的過氧化氫溶液的量，這樣一來便能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化硫氧化為三氧化硫，接下來便可以把發(fā)煙硫酸放入降膜蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)，同時(shí)一定要保證溫度控制在 110 ℃±20度條件下，這樣一來才能夠?qū)崿F(xiàn)更好的蒸發(fā)效果，當(dāng)三氧化硫氣體產(chǎn)生以后，在通過除霧器，將里面的微量硫酸進(jìn)行去除，在混合高度純化的惰性氣體，接下來便進(jìn)入吸收塔，再利用超純稀硫酸進(jìn)行吸收，經(jīng)過一段時(shí)間的冷卻便能夠得到超純硫酸產(chǎn)品。如果產(chǎn)品還是不達(dá)標(biāo)的話，那么便可以在進(jìn)入吸收塔前展開多次的過濾。對(duì)成品的超純硫酸進(jìn)行輸送和收集時(shí)也要特別的注意，輸送管道一定要經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)符合成品的超純硫酸輸送要求的，然后將成品的超純硫酸送入襯四氟的儲(chǔ)槽中。目前，上海華誼微電子材料有限公司的詹家榮等人也對(duì)這方面進(jìn)行了相關(guān)研究，并取得一定的成果，使用二次氣化來實(shí)現(xiàn)三氧化硫原料的純度的進(jìn)一步提升，而且對(duì)于純化的三氧化硫的吸收可以通過使用不同濃度的超純稀硫酸來實(shí)現(xiàn)，從而生產(chǎn)出超純硫酸。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，我國在電子級(jí)硫酸方面的研究相對(duì)比較少，而且我們起步也比較晚一些。電子級(jí)硫酸的核心技術(shù)基本上都是掌握在歐美發(fā)達(dá)國家的手中，比如美國、德國等國家被掌握了電子級(jí)硫酸核心技術(shù)，而且，我們很少能夠在相關(guān)的期刊和報(bào)紙上看到關(guān)于該項(xiàng)核心技術(shù)的介紹，各大媒體對(duì)于這個(gè)技術(shù)的報(bào)道非常少。目前，在國際上也僅僅只有幾家公司能夠進(jìn)行電子級(jí)硫酸的大規(guī)模生產(chǎn)。比如像美國的Ashland公司、日本的Wako等公司。經(jīng)過科技的不斷發(fā)展，電子級(jí)硫酸相關(guān)技術(shù)也得到了一定程度的發(fā)展，比如在目前美國、日本以及韓國已經(jīng)可以進(jìn)行0.09～0.2 μm及以上技術(shù)用的超凈高純?cè)噭┑拇笠?guī)模生產(chǎn)，而且即使是5000～10000 t/a，65nm及以下技術(shù)用工藝化學(xué)品，目前基本上也已經(jīng)完成了技術(shù)研究，已經(jīng)完全具備了生產(chǎn)能力。雖然，我國在這一方面起步比較晚，但是經(jīng)過最近幾年的努力研究，我們也在高純?cè)噭┓矫嫒〉昧艘欢ǖ某煽?jī)。但是，如果和國際領(lǐng)先技術(shù)相比較的話，那么我國還是和他們具有一定的差距的，而且我們的研究雖然取得了相應(yīng)的成果，但是成果產(chǎn)業(yè)化速度相對(duì)比較緩慢，還不能夠進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。

如今，MOS級(jí)試劑的生產(chǎn)技術(shù)基本上都已成熟，而且目前我國的超凈高純?cè)噭┥a(chǎn)廠家基本上也是進(jìn)行該檔次產(chǎn)品的生產(chǎn)，同時(shí)在BV-Ⅲ級(jí)電子級(jí)硫酸生產(chǎn)方面，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)千噸級(jí)的規(guī)模，對(duì)于BV-Ⅳ、BV-Ⅴ級(jí)這類比較高規(guī)格的產(chǎn)品，目前我國還沒有辦法進(jìn)行自主生產(chǎn)，基本上還是依賴進(jìn)口。目前，我國對(duì)超凈高純?cè)噭┓浅５闹匾暎呀?jīng)把“ULSI 用超凈高純?cè)噭┭芯俊闭n題作為一個(gè)非常重要的課題進(jìn)行研究，同時(shí)還將其列入“863”超大規(guī)模集成電路配套材料重大專項(xiàng)計(jì)劃之中。

參考文獻(xiàn)

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