前段時間，日本和韓國兩個鄰居又吵起來了，而日本直接使出了殺手锏，限制高純氟化氫、氟聚酰亞胺和光刻膠向韓國出口。這三種材料都是高精尖半導體行業使用的，掐中了韓國的命脈。今天說說，這個高純氟化氫，生産起來有多難。

一、氟化氫和氫氟酸

氟化氫是一種有毒氣體，溶于水形成氫氟酸。氫氟酸是一種弱酸，具有特殊腐蝕性，所謂特殊腐蝕性，是指它能腐蝕其他強酸所不能腐蝕的玻璃、單晶矽等半導體材料。在半導體生産工藝中有重要應用。

氫氟酸的生産并不困難，其主要原料是螢石，而我國螢石的探明儲量與南非并列世界第一位，按說是具有得天獨厚優勢的。但應用于半導體生産的氫氟酸可不是普通的氫氟酸，是超淨高純的電子級氫氟酸。普通工業級氫氟酸，洗個玻璃還行，用來洗半導體，基本上隻能生産出廢品來。因為普通工業級氫氟酸，含有大量雜質，這些雜質對芯片生産是緻命的。

那高純氟化氫有多純呢？以前我們都聽說過千足金的說法，也就是純度為99.9%，含有0.1%的雜質，後來又有人提出萬足金，就是99.99%，含有0.01%的雜質。而日本産的最高純度的氫氟酸純度為99.999%甚至更高，這個在目前最先進的芯片生産工藝中都可以放心使用。而中國目前能生産的最高純度也比這個純度低十倍左右，而這隻是其中一個指标，此外還有控制粒徑、顆粒個數等指标。

二、生産工藝

如前所說，氟化氫的生産并不困難，隻需要讓螢石跟硫酸進行反應，就可以制得氟化氫。再用水溶解掉氟化氫，就變成了氫氟酸。這個生産過程技術含量并不高，工藝也不複雜。但生産出來的隻是工業級的氫氟酸，要想應用到電子行業，必須做非常精密的提純。難就難在了提純上。

嚴格來說，提純的工藝流程也不是很複雜。主要是利用氟化氫的揮發性以及不同物質沸點不同，采用精餾、蒸餾、亞沸蒸餾、減壓蒸餾、氣體吸收等技術對氟化氫進行純化。在此過程中，要把三價砷的氟化物氧化成五價，以免它跟着氟化氫一起蒸餾出來。然後用高純水溶解氟化氫，再過超濾膜過濾雜質，最後進行檢驗和無塵灌裝。我們國家相關的純化工藝專利有很多。随着我國化學工藝研究水平的提高，一套合格的生産工藝設計并不難，難就難在生産廠房和設備上了。

先說生産廠房，雖說我國已經發展成為基建強國，但對于超淨高純氫氟酸廠房這樣的特殊基建還沒有成熟經驗。這樣的廠房要求與外界嚴密隔離，要設置多重的過濾系統，争取不讓任何灰塵進入生産區。廠房不僅要有雙層的門窗和多重的通風過濾系統，而且要精打細算到每個工作區都用小的隔斷隔開，設置獨立的過濾系統，保證外來的“新鮮空氣”，經過多重過濾和殺菌以後達到萬級以上的淨化度（具體标準指标參考百度百科），灌裝車間甚至要求達到百級以上。由于氟化氫的腐蝕性，對廠房裝修也提出了很高的要求，要使用完整的幾乎沒有拼接的裝修材料，表面光滑整潔，邊角要易于清潔。所有的裝修材料包括工作台、隔層、器皿等都要使用防靜電的材質。因為靜電吸附灰塵，會給生産帶來幹擾。目前國内生産的高純氟化氫，往往會出錢顆粒不達标的情況，正是生産車間建設不達标帶來的問題。穿着乞丐服生産高檔美食，其結果可想而知。

超淨室

然後再說設備問題。其實設備的設計不存在太大的困難，難就難在設備的制作材料和生産工藝。由于氟化氫和氫氟酸的腐蝕性，一般的金屬設備是不能用來生産高純氟化氫的。要麼使用鉑、金等貴金屬材質，要麼使用增加防腐蝕内襯的不鏽鋼設備。内襯材料往往是氟塑料，如聚四氟乙烯、PFA等塑料材質。但國内生産的氟塑料，往往摻入碳酸鈣、二氧化矽、滑石粉等材料，這些物質對氟化氫生産工藝帶來新的污染。還有就是塑料表面的光滑整潔度，也影響産品的質量，這些往往是我國材料生産和加工的薄弱環節。再有，國外能夠生産噸級方桶和儲罐，方便儲運氫氟酸，而國内隻能生産幾十升的容器。

此外，高純氟化氫所用的分析測試儀器往往很貴，一般生産車間難以承擔。同時，制備過程中的原料質量、人為因素、膜過濾、分析測試和灌裝等環節都會影響高純氟化氫的純度。因此要想提高我國高純氟化氫的生産水平和質量，要求全産業鍊的提升，而不是每一個生産廠自己努力就能解決的問題。

最後，補充一點，即使我國克服了所有困難生産出符合要求的高純氟化氫，想替代日本公司也是很難的，因為芯片生産企業需要重新調試生産工藝，以便測試新原料對産品生産的影響。據估算調試工藝的時限大概是兩個月的時間。一般的芯片企業不被逼到一定程度，不會下定決心更換原料的。

三、氟化氫的其他用途

1.中低端電子産品

我國也是氟化氫的銷售大國，雖然暫時不能搶占高端芯片領域的氟化氫市場。但我們在中低端電子産品用高純氟化氫領域占有很大的市場份額，未來還有擴大的趨勢。需要努力的是高端領域，目前日本公司的份額接近90%，這是利潤很高的一塊大蛋糕。

2.氟碳化合物生産

氟化工産業，是利用氟化氫很重要的産業領域。用氟化氫可以生産各類氟碳化合物，比如其溶解、冷凍劑、發泡劑等。這些工業需要消耗大量氟化氫，至少在十萬噸級以上。

3.冶金工業

像煉鋁工業，還有特殊金屬，如铌、钽、鎢、鈾、钇等金屬，甚至不鏽鋼行業，也都需要氟化氫。當然這些工業對氟化氫的純度要求并不像電子工業那樣高。

4.石油化工

石油烷基化工業，也會用到一些氟化氫作催化劑。

轉自：張觀娴說曆史

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