氟化氢的作用和制备

作为半导体市场的新贵，韩国在半导体市场的份额越来越大，日韩之间的贸易斗争也是越打越烈，日本深圳实施了对韩国的半导体材料禁售政策，而这其中，氟化氢，也就是我们常说的氢氟酸就是其中非常重要的一项。

　　氟化氢，CAS号7664-39-3，据化源网资料显示，是一种无色而又带有辛辣气味的刺激性气体，易溶于水，无限溶于水后形成氢氟酸，是一种一元弱酸，有毒，对皮肤有腐蚀作用，也可经吸入途径对人体造成伤寒，因此可能接触到蒸汽或烟雾时，佩戴好面罩，当皮肤被污染时，脱去污染的衣着，用流动清水冲洗10分钟或用2%碳酸氢钠溶液冲洗。如果被灼伤，就医治疗。 眼睛接触：立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。

　　氟化氢在工业上用途极其广泛，常用于各种含氟化合物的制造，也可用作分析试剂，制造高纯氟化物，而在电子工业或者说半导体工业制造中，常用作强酸性腐蚀剂，主要使用在酸洗、腐蚀、灰分处理等工艺上，日本对韩国禁运的则是其中的纯度高达99.999%的氟化氢，用于晶圆、电路和芯片的酸洗和腐蚀。氟化氢主要用来切割半导体基板，半导体产品的制造需要600多道工序，其中十多次工序会需要使用氟化氢。氟化氢在使用中经常与硝酸、乙酸、氨水、双氧水配合使用。

　　氟化氢由于用途极其广泛，因此其科研价值非常高，一般情况下，可以通过化源商城寻找相关的品牌试剂，但是在有条件的情况下，也可以考虑自制电子级的氢氟酸，这里提供两种方案，

　　方案一：

　　1. 首先将无水氢氟酸(AHF)输送到缓冲槽中；

　　2. 将缓冲槽中无水氢氟酸输送一定的量到投料槽中，然后借助重力的作用，让无水氢氟酸流经缓冲塔进入到计量槽中，并进行准确计量；

　　3. 以预定的速率让计量槽中的无水氢氟酸流经初级过滤器，最后进入塔釜；

　　4. 通入50～60℃的热水到塔釜中，利用低温蒸发，获取高纯度无水氢氟酸气体；

　　5. 将上述的高纯度无水氢氟酸气体通入纯化塔中，并通入氟气和氮气的混合物，与高纯度无水氢氟酸气体反应得到超纯无水氢氟酸气体，可从纯化塔顶部获取。

　　6. 超纯无水氢氟酸气体经冷凝器冷凝后，通入调配槽中根据需要调整浓度。

　　方案二：

　　1. 粗馏：取自贮瓶内的无水氢氟酸原料约350千克，加入到带有换热器的粗馏釜中，小心控制粗馏釜内压力，确保小于0.2Mpa，之后加入高锰酸钾溶液5.25千克，和工业无水氢氟酸中含有的大量二氧化硫和三氟化砷发生反应，生成难以挥发的化合物；然后加入含量30％的过氧化氢7kg，控制粗馏釜内温度在30～50℃左右，其中蒸出的气体会连续上升，经粗馏塔，最后进入塔顶部的水冷凝器，并反复进行冷凝回流、汽化，气、液两相在水冷凝器内及粗馏塔的上部反复密切接触，注意控制确保水冷凝器的顶部出口导出的气体温度位15℃；

　　2. 吸收：喷淋吸收塔塔顶喷出的吸收液，会将从塔底部进入的水冷凝器顶部出口导出的气体吸收，吸收成50～60％酸溶液；当水冷凝器顶部出口导出的气体达无水氢氟酸重量的1.5％时，将冷凝器出口的温度调整为35℃，气化氢氟酸，气化后的氢氟酸通入吸收塔中进行吸收；吸收塔中用超纯水吸收冷凝器出口的氢氟酸，控制塔釜温度60℃，塔身温度45℃，冷凝器出口温度则控制为30℃，冷凝后的液体吸收为48％～49％的有水氢氟酸溶液；

　　3. 氟塑脂亚沸蒸馏器精馏：将48％～49％的氢氟酸溶液放入到氟塑脂亚沸蒸馏器进行二次精馏，精馏温度温度为70℃；

　　4. 膜过滤：将步骤三中获取的氢氟酸半成品，在百级超净间中，先用一级0.2μm微孔滤膜过滤，再使用二级0.05μm微孔滤膜过滤(颗粒数为0.3μm≤100个)，过滤后得640kg48％(wt)的超高纯氢氟酸成品。经分析：颗粒数为0.2μm≤50个，纯度：阴离子≤25ppb，阳离子≤0.03ppb。

　　以上制备方法参考了下述三个专利，特此感谢！

　　参考文献

　　1. [中国发明]CN202011444271.8一种饱和氢氟酸制备方法

　　2. [中国发明]CN202010916637.0电子级氢氟酸的制备方法

　　3. [中国发明,中国发明授权]CN200810049661.8一种生产电子级氢氟酸的方法