一种超高纯电子级氨水的生产方法技术

一种超高纯电子级氨水的生产方法，工业液氨经过两级过滤、氧化、汽化、纯化、吸附、过滤、水合吸收、过滤等工序，首先液氨通过偏心射流微孔反应器，并在反应器中加入氧化液，脱除氨水中的还原性物质，脱除易氧化物的氨水经过丝网过滤器、活性炭过滤后进入汽化器，液氨在汽化器内汽化，汽化后的氨气经过纯化室后进入吸附塔，并经吸附塔顶部的过滤器后进入并流吸收塔，在通过并流吸收塔反应得到氨水中间产品，合成后的氨水经过微孔膜过滤得到G5等级的高纯电子级氨水。纯电子级氨水。纯电子级氨水。

【技术实现步骤摘要】
一种超高纯电子级氨水的生产方法


[0001]本专利技术属于电子化学品领域，具体涉及一种超高纯电子级氨水的生产方法。

技术介绍

[0002]电子级氨水又称超纯氨水，属于超净高纯试剂，广泛应用于光伏、面板、大规模集成电路制造行业，主要用于硅晶片的扩散、腐蚀、清洗等工艺，其能够利用氨水的弱碱性，活化硅晶圆及微粒表面，可以去除其表面颗粒、部分金属不纯物，对于硅、钴金属离子常用其与双氧水的混合液进行蚀刻；即电子级氨水广泛应用于在芯片的清洗及蚀刻工艺。
[0003]电子级氨水的生产工艺主要有间歇精馏法、膜过滤吸收法、树脂过滤法等。上述制备工艺多样化，但大多包括蒸发、净化、吸收工序，以脱除金属离子、颗粒、油脂等杂质，超纯水吸收得到电子级氨水。电子级氨水的制备方法虽然有很多种，但现有技术中的制备方法大多首先将氨气进行深度纯化，达到6N及以上，而氨气纯化以精馏为主，其成本高、能耗利用率低，而且目前电子级氨水纯度在G3
‑
G4等级。无法满足高端制程需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种生产成本低、工艺简单易控、产品质量稳定的方法制备半导体行业用电子级氨水，使用工业级氨水为原料，突破电子级氨水生产过程中金属离子、颗粒度、有机杂质含量控制的关键技术。本专利技术的简要工艺流程见附图1：为实现上述目的，本专利技术采用如下方法：一种超高纯电子级氨水的生产方法，包括如下生产步骤：（1）工业液氨经过滤，除掉液氨中的颗粒物；（2）过滤后的液氨进入偏心射流微孔反应器并加入氧化液，氧化工业液氨中的低价硫物质；（3）氧化后的液氨进入蒸发器，将液氨汽化；（4）汽化后的液氨经过电晕室电晕纯化，脱除氨气中的雾状杂质；（5）纯化后的氨气经微孔膜过滤脱除氨气中微纳颗粒，经超纯水吸收，得到G5等级电子级氨水。
[0005]所述的步骤（1）中工业液氨纯度为99.0%
‑
99.5%，含水量≤0.3%；氨水纯度为99.0%
‑
99.5%，含水量0.2
‑
0.3%，含油5ppm
‑
10ppm、硫化氢≤5ppm
‑
10ppm、Fe
3+
为1ppm
‑
3ppm、CO2为1ppm
‑
3ppm。
[0006]步骤（1）中过滤采用丝网过滤和/或活性炭过滤。
[0007]所述的丝网过滤在丝网过滤器内实现，其中丝网过滤器由0.1mm
‑
0.02mm的PFA材质丝网结构；操作压力控制在1.8
‑
2.2Mpa。
[0008]作为优选方案，所述的丝网过滤器由三层组成，分别由0.1mm、0.05mm、0.02mm三层PFA材质丝网结构，不同丝网层之间有PTFE支撑板及骨架固定。
[0009]活性炭过滤是在塔式结构的过滤器内实现，其中，活性炭为2nm及以内的微孔活性
炭；操作压力控制在1.5
‑
2.1Mpa。
[0010]所述的步骤（2）中的氧化液体为0.01
‑
0.05%无机酸酸化的电子级双氧水（G5等级）、pH值为6
‑
9的臭氧水中的任意一种。
[0011]步骤（3）中蒸发器为316L不锈钢内衬PTFE，通过电加热组给液氨升温，蒸发器工作压力为1.2
‑
1.5Mpa，电加热器总功率在100
‑
130Kw，每组做功电流控制在62A
‑
65A。
[0012]步骤（4）电晕室为不锈钢结构内衬PTFE、电极为316L不锈钢，电晕室工作电压控制在10
‑
30Kv。作为优选方案，所述的电晕室工作电压控制在15
‑
20Kv。更优选的所述的电晕室工作电压控制为15 Kv、16 Kv、17 Kv、18 Kv、或19 Kv。
[0013]所述的步骤（4）电晕室内对氨气进行电晕过程中，氨气从电晕室侧面进入，捕捉液体从电晕室底部排出。
[0014]步骤（5）中纯化后的氨气经微孔膜200nm、100nm、50nm、30nm、20nm、15nm、10nm、5nm、2nm中2
‑
6个梯度的膜过滤后得到。
[0015]在一些实施方案中，纯化后的氨气经微孔膜200nm、50nm、20nm、15nm、5nm、2nm的梯度的膜过滤。
[0016]或者，在一些实施方案中，纯化后的氨气经微孔膜100nm、30nm、10nm、2nm的梯度的膜过滤。
[0017]或者，在一些实施方案中，纯化后的氨气经微孔膜50nm、30nm、10nm、2nm的梯度的膜过滤。
[0018]或者，在一些实施方案中，纯化后的氨气经微孔膜200nm、30nm、5nm、的梯度的膜过滤。
[0019]本专利技术采用过滤+氧化+纯化+终端纯化的生产工艺，首先将工业液氨进行两级过滤，过滤掉微米级别的颗粒，再进入偏心射流反应器与氧化液进行反应，脱除工业液氨中的多硫化物，再将工业液氨输送至蒸发器，采用电加热组给液氨升温蒸发，蒸发后的氨气经过电晕室进行纯化、氧化，除杂后的氨气经过微孔膜过滤脱除微纳颗粒，脱除微纳颗粒的氨气经过并流吸收塔循环吸收得到初品电子级氨水，电子级氨水经过微孔膜过滤后得到G5等级电子级氨水。主要创新点有以下几点：工业液氨首先进行微米级别颗粒过滤，再进入反应器与氧化液进行反应，将易挥发硫化物氧化为硫酸根，在后续蒸发器中采用中压蒸发，将离子态的硫酸根留在液相中，从生产前端脱除硫化物。
[0020]液氨氧化采用偏心射流微孔反应器，通过两个射流孔将氧化液均匀注入液氨中，并在微孔反应器内充分反应，提高硫化物脱除效率。
[0021]本专利技术中蒸发的氨气通过电晕室+过滤，通过带电离子在电场中偏移的原理，脱除按其中雾滴中解离的金属离子及阴离子，脱除雾滴直径为0.1μm
‑
3μm，再通过过滤，脱除0.1μm以下的颗粒，达到纯化氨气的目的。
[0022]本专利技术在纯化后的氨气进入吸收塔进入混合槽，混合槽内设置超纯水加入口和盘管换热器，通过两级降温实现吸收塔出塔酸温控制在50℃以内，混合槽内设置氨水与超纯水混合单元，使得氨水浓度稳定在28
‑
31%。
[0023]本专利技术采用电加热的方式对液氨进行加热，通过电加热功率与蒸发量的只能控制设定，不仅电加热组表面温度均匀，而且整个汽化器内液氨蒸发稳定，避免局部温服过高或
者蒸发不稳定而导致的杂质液滴被蒸发，影响电子级氨水品质。
[0024]本专利技术采用初品电子级氨水经过200nm、100nm、50nm、30nm、20nm、15nm、10nm、5nm、2nm中的2
‑
6种进行组合进行微纳颗粒脱除，金属离子、颗粒度等指标达到G5等级。
[0025]本专利技术采用过滤+氧化+纯化+吸收+终端纯化工艺，相比传统精馏工艺，降低能耗。
附图说明
[0026]图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高纯电子级氨水的生产方法，其特征在于，包括如下生产步骤：（1）工业液氨经过滤，除掉液氨中的颗粒物；（2）过滤后的液氨进入偏心射流微孔反应器并加入氧化液，氧化工业氨水中的低价硫物质；（3）氧化后的液氨进入蒸发器，将液氨汽化；（4）汽化后的液氨经过电晕室电晕纯化，脱除氨气中的雾状杂质；（5）纯化后的氨气经微孔膜过滤脱除氨气中微纳颗粒，经超纯水吸收，得到G5等级电子级氨水。2.根据权利要求1所述的超高纯电子级氨水的生产方法，其特征在于，步骤（1）中工业液氨纯度为99.0%
‑
99.5%，含水量0.2
‑
0.3%，含油5ppm
‑
10ppm、硫化氢≤5ppm
‑
10ppm、Fe
3+
为1ppm
‑
3ppm、CO2为1ppm
‑
3ppm。3.根据权利要求1所述的超高纯电子级氨水的生产方法，其特征在于，步骤（1）中过滤采用丝网过滤和/或活性炭过滤。4.根据权利要求3所述的超高纯电子级氨水的生产方法，其特征在于，所述的丝网过滤在丝网过滤器内实现，其中丝网过滤器由0.1mm
‑
0.02mm的PFA材质丝网结构；操作压力控制在1.8
‑
2.2Mpa；活性炭过滤是在塔式结构的过滤器内实现，其中，活性炭为2nm及以内的微孔活性炭；操作压力控制在1.5
‑
2.1Mpa。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭岚峰，叶瑞，杨着，贺兆波，刘悦，崔会东，
申请(专利权)人：湖北兴福电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：