電子級硫酸制備方法概述

釗現(xiàn)花

◆摘? 要：對于電子級硫酸，其實(shí)很多人并不是很熟悉，但是如果說純硫酸也許就會有人知道，純硫酸其實(shí)就是指的電子級硫酸，它是一種超凈、高純試劑，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。尤其是對硅晶片進(jìn)行蝕刻或者進(jìn)行清洗的時候便會使用到電子級硫酸，它能夠更好的去除晶片上的雜物。電子級硫酸的純度高不高或者其潔凈度高不高在一定程度上會對電子元件的成品率造成一定的影響，同時還會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)相對會比較高一點(diǎn)，因此在進(jìn)行精餾的時候，因?yàn)槠浞悬c(diǎn)高的原因會造成其和蒸餾殘液會混合在一起，然后同時都?xì)埩粼诟祝缓笤诙ㄆ诘倪M(jìn)行去除。當(dāng)精餾速度基本上都已經(jīng)穩(wěn)定了以后，這個時候便可以進(jìn)行成品的收集，將其收集在儲罐內(nèi)，然后在對其進(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)用電子級硫酸提純設(shè)備，這種設(shè)備和其他設(shè)備相比有一定的優(yōu)勢，主要是使用的三級蒸餾技術(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，同時還節(jié)約了煤炭消耗，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。但是，這個設(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)電子級硫酸還差很遠(yuǎn)。精餾法能耗相對比較大，而且其成本并不低，同時有的雜質(zhì)，僅僅利用精餾法根本無法完全去除，而且還會造成有害氣體的產(chǎn)生，對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。對成品的超純硫酸進(jìn)行輸送和收集時也要特別的注意，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，我國在電子級硫酸方面的研究相對比較少，而且我們起步也比較晚一些。電子級硫酸的核心技術(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，各大媒體對于這個技術(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)用的超凈高純試劑的大規(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，我們也在高純試劑方面取得了一定的成績。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)化速度相對比較緩慢，還不能夠進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。

如今，MOS級試劑的生產(chǎn)技術(shù)基本上都已成熟，而且目前我國的超凈高純試劑生產(chǎn)廠家基本上也是進(jìn)行該檔次產(chǎn)品的生產(chǎn)，同時在BV-Ⅲ級電子級硫酸生產(chǎn)方面，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)千噸級的規(guī)模，對于BV-Ⅳ、BV-Ⅴ級這類比較高規(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，我國對超凈高純試劑非常的重視，已經(jīng)把“ULSI 用超凈高純試劑研究”課題作為一個非常重要的課題進(jìn)行研究，同時還將其列入“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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