巩晓辉,任少科,常 琳,李子宽,赵鹏德,范正林

(中昊光明化工研究设计院有限公司,辽宁 大连116031)

1 前 言

半导体及通信等工业的许多过程都依赖于含卤素的气体[1-6]。三氯化硼作为其中的重要原材料之一,广泛用于铝蚀刻[7]、硼掺杂的光纤预制件[8]、真空除水[7]和离子注入的硼源[9]。含卤素气体中的杂质可能对产品性能有害,如含氢杂质会降低光纤的性能[10]。对于半导体行业,原料质量直接影响电子器件的良率和性能。

20世纪50年代,光明化工研究所(现名:中昊光明化工研究设计院有限公司)为响应国家国防化工需要开启了国内首次三氟化硼分析研究,通过系统性摸索,最终取得了三氟化硼必需的软件包。80年代,由于半导体工业的迅猛发展,电子特气被列入“六五”计划,光明化工研究所承担化工部课题,率先在国内对三氟化硼(纯度>99.99%)的分析、包装、净化等进行了系统性研究,并获得了化工部科技进步三等奖及国家发明专利。目前,三氟化硼主要国际市场参与者有Stella Chemifa、UBE Industries、Honeywell、Shwoa Denko、Borman Speciality Materials、Arkema Entegris、Basf 等。国内三氟化硼生产厂家包括众昌化工、晨凯化工、富华化工、昊华科技、华特气体等。随着第三代半导体技术的发展,对电子特气的需求量愈发巨大,对其纯度要求更为严格,为了打破全球三氟化硼格局,国内三氟化硼的发展显得尤为重要。

2 三氟化硼生产方法

1.将硼酐、氟化钙以及浓硫酸均匀混合并加热[11-14]:

CaF2+B2O3+H2SO4→BF3+CaSO4+H2O

(1)

2.将氟硼酸盐(Ca(BF4)2、KBF4、NH4BF4)、硼酐以及浓硫酸混合并加热[15]:

Ca(BF4)2+B2O3+H2SO4→BF3+CaSO4+H2O

(2)

3.氟硼酸盐(NaBF4、Ca(BF4)2、KBF4)高温分解[11,16-17]:

NaBF4→BF3+NaF

(3)

4.直接氟化法[15,18]:

2B+3F→2BF3

(4)

5.硼砂和氢氟酸……