高純氨氣制取的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

    高純氨產(chǎn)品是光電子、微電子技術(shù)不可缺少的支撐材料。廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體照明、平板顯示、太陽(yáng)能電池以及大規(guī)模集成電路制造領(lǐng)域中。高純氨的質(zhì)量直接影響材料的光學(xué)性能和電學(xué)性能乃至器件的使用壽命。國(guó)際、國(guó)內(nèi)都有巨大的潛在市場(chǎng)。隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)高純氨的需求迅速增長(zhǎng)，高純電子氣體國(guó)產(chǎn)化是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

    超高純氨也是金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積（MOCVD）技術(shù)生產(chǎn)第三代化合物半導(dǎo)體材料氮化鎵(GaN)的關(guān)鍵支撐材料。MOCVD技術(shù)制備氮化鎵（GaN）要求所使用的氨必需高純超凈，其純度水平為7N(99.99999%)。由于受技術(shù)瓶頸和技術(shù)壁壘的限制，一直以來國(guó)內(nèi)高純氨純度達(dá)到6.0N，難以滿足GaN生長(zhǎng)技術(shù)的要求。隨著我國(guó)“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程”的啟動(dòng)，對(duì)GaN用關(guān)鍵支撐材料的需求更加迫切。因此，突破GaN用超純白氨的純化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超高純氨規(guī)模化生產(chǎn)，替代進(jìn)口產(chǎn)品，勢(shì)在必行。

    高純超凈氨是生成薄膜的最根本的成膜源，氧分子(O2)、水(H2O)和CO2是非常有害的雜質(zhì)，其會(huì)導(dǎo)致淀積生長(zhǎng)的金屬及金屬化合物活性膜的質(zhì)量下降。高純超凈氨中的金屬雜質(zhì)對(duì)化合物半導(dǎo)體材料的制備是極其有害的，是影響其光電性能指標(biāo)的關(guān)鍵因素之一，除掉高純氨中氧分子(O2)、水(H2O)和金屬雜質(zhì)，總雜質(zhì)含量降到0.1ppm以下是目前國(guó)際上氣體純化的難題，在項(xiàng)目的執(zhí)行過程中，解決的關(guān)鍵技術(shù)包括：

    1、純化技術(shù)：對(duì)應(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域的高純氣體純度要求極高，特別是影響半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)的氧、水以及其他雜質(zhì)含量必須達(dá)到ppm-ppb級(jí)。針對(duì)原料氣體的雜質(zhì)含量、理化性質(zhì)，以高效吸附和高效精餾為主要純化方法，重點(diǎn)研制開發(fā)了選擇性好、吸附容量大、純化深度高的新型吸附劑、高性能催化劑，具有吸附和催化兩種功能，滿足雜質(zhì)脫除使用要求，本工藝特別宜于規(guī)模化生產(chǎn)。

    2、凈化技術(shù)：為了使高純超凈氨達(dá)到預(yù)期的純度和潔凈度，對(duì)與氣體接觸的所有設(shè)備、容器、管路的材質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，做到無表面吸附、無表面化學(xué)反應(yīng)、無粒子脫落、無死體積、密封性能好。在凈化系統(tǒng)中，選擇捕集效率高，孔徑小的高效過濾器，極大降低產(chǎn)品中的塵埃粒子，達(dá)到產(chǎn)品超純潔凈。

    3、分析檢測(cè)技術(shù)：ppb級(jí)或ppt（10-9~10-12）級(jí)氣體雜質(zhì)、金屬離子及塵埃粒子的檢測(cè)是研制開發(fā)高純氨必須解決的技術(shù)關(guān)鍵，痕量雜質(zhì)的檢測(cè)基于建立可靠的分析方法和先進(jìn)的檢測(cè)儀器。在引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的分析儀器基礎(chǔ)上，建立ppb-ppt級(jí)雜質(zhì)分析方法。特別是水和金屬雜質(zhì)的分析，無論在線還是抽檢都做到數(shù)據(jù)重復(fù)性、準(zhǔn)確性。為保證產(chǎn)品質(zhì)量提供技術(shù)保障。

    4、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)：采用吸附、精餾、超濾組合純化技術(shù)，更易于進(jìn)行大流量高純氨純化處理；采用具有創(chuàng)新性的工藝過程和操作條件，對(duì)吸附劑再生技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。吸附劑再生完成后，采用特殊反吹技術(shù)，作為下一吸附周期的過渡，使吸附劑恢復(fù)到最高活性，可以連續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)高純氨產(chǎn)品。