氟化氢和氢氟酸(日本禁止出口的高纯氟化氢有多难生产（转）)

前段时间，日本和韩国两个邻居又吵起来了，而日本直接使出了杀手锏，限制高纯氟化氢、氟聚酰亚胺和光刻胶向韩国出口。这三种材料都是高精尖半导体行业使用的，掐中了韩国的命脉。今天说说，这个高纯氟化氢，生产起来有多难。

一、氟化氢和氢氟酸

氟化氢是一种有毒气体，溶于水形成氢氟酸。氢氟酸是一种弱酸，具有特殊腐蚀性，所谓特殊腐蚀性，是指它能腐蚀其他强酸所不能腐蚀的玻璃、单晶硅等半导体材料。在半导体生产工艺中有重要应用。

氢氟酸的生产并不困难，其主要原料是萤石，而我国萤石的探明储量与南非并列世界第一位，按说是具有得天独厚优势的。但应用于半导体生产的氢氟酸可不是普通的氢氟酸，是超净高纯的电子级氢氟酸。普通工业级氢氟酸，洗个玻璃还行，用来洗半导体，基本上只能生产出废品来。因为普通工业级氢氟酸，含有大量杂质，这些杂质对芯片生产是致命的。

那高纯氟化氢有多纯呢？以前我们都听说过千足金的说法，也就是纯度为99.9%，含有0.1%的杂质，后来又有人提出万足金，就是99.99%，含有0.01%的杂质。而日本产的最高纯度的氢氟酸纯度为99.999%甚至更高，这个在目前最先进的芯片生产工艺中都可以放心使用。而中国目前能生产的最高纯度也比这个纯度低十倍左右，而这只是其中一个指标，此外还有控制粒径、颗粒个数等指标。

二、生产工艺

如前所说，氟化氢的生产并不困难，只需要让萤石跟硫酸进行反应，就可以制得氟化氢。再用水溶解掉氟化氢，就变成了氢氟酸。这个生产过程技术含量并不高，工艺也不复杂。但生产出来的只是工业级的氢氟酸，要想应用到电子行业，必须做非常精密的提纯。难就难在了提纯上。

严格来说，提纯的工艺流程也不是很复杂。主要是利用氟化氢的挥发性以及不同物质沸点不同，采用精馏、蒸馏、亚沸蒸馏、减压蒸馏、气体吸收等技术对氟化氢进行纯化。在此过程中，要把三价砷的氟化物氧化成五价，以免它跟着氟化氢一起蒸馏出来。然后用高纯水溶解氟化氢，再过超滤膜过滤杂质，最后进行检验和无尘灌装。我们国家相关的纯化工艺专利有很多。随着我国化学工艺研究水平的提高，一套合格的生产工艺设计并不难，难就难在生产厂房和设备上了。

先说生产厂房，虽说我国已经发展成为基建强国，但对于超净高纯氢氟酸厂房这样的特殊基建还没有成熟经验。这样的厂房要求与外界严密隔离，要设置多重的过滤系统，争取不让任何灰尘进入生产区。厂房不仅要有双层的门窗和多重的通风过滤系统，而且要精打细算到每个工作区都用小的隔断隔开，设置独立的过滤系统，保证外来的“新鲜空气”，经过多重过滤和杀菌以后达到万级以上的净化度（具体标准指标参考百度百科），灌装车间甚至要求达到百级以上。由于氟化氢的腐蚀性，对厂房装修也提出了很高的要求，要使用完整的几乎没有拼接的装修材料，表面光滑整洁，边角要易于清洁。所有的装修材料包括工作台、隔层、器皿等都要使用防静电的材质。因为静电吸附灰尘，会给生产带来干扰。目前国内生产的高纯氟化氢，往往会出钱颗粒不达标的情况，正是生产车间建设不达标带来的问题。穿着乞丐服生产高档美食，其结果可想而知。

超净室

然后再说设备问题。其实设备的设计不存在太大的困难，难就难在设备的制作材料和生产工艺。由于氟化氢和氢氟酸的腐蚀性，一般的金属设备是不能用来生产高纯氟化氢的。要么使用铂、金等贵金属材质，要么使用增加防腐蚀内衬的不锈钢设备。内衬材料往往是氟塑料，如聚四氟乙烯、PFA等塑料材质。但国内生产的氟塑料，往往掺入碳酸钙、二氧化硅、滑石粉等材料，这些物质对氟化氢生产工艺带来新的污染。还有就是塑料表面的光滑整洁度，也影响产品的质量，这些往往是我国材料生产和加工的薄弱环节。再有，国外能够生产吨级方桶和储罐，方便储运氢氟酸，而国内只能生产几十升的容器。

此外，高纯氟化氢所用的分析测试仪器往往很贵，一般生产车间难以承担。同时，制备过程中的原料质量、人为因素、膜过滤、分析测试和灌装等环节都会影响高纯氟化氢的纯度。因此要想提高我国高纯氟化氢的生产水平和质量，要求全产业链的提升，而不是每一个生产厂自己努力就能解决的问题。

最后，补充一点，即使我国克服了所有困难生产出符合要求的高纯氟化氢，想替代日本公司也是很难的，因为芯片生产企业需要重新调试生产工艺，以便测试新原料对产品生产的影响。据估算调试工艺的时限大概是两个月的时间。一般的芯片企业不被逼到一定程度，不会下定决心更换原料的。

三、氟化氢的其他用途

1.中低端电子产品

我国也是氟化氢的销售大国，虽然暂时不能抢占高端芯片领域的氟化氢市场。但我们在中低端电子产品用高纯氟化氢领域占有很大的市场份额，未来还有扩大的趋势。需要努力的是高端领域，目前日本公司的份额接近90%，这是利润很高的一块大蛋糕。

2.氟碳化合物生产

氟化工产业，是利用氟化氢很重要的产业领域。用氟化氢可以生产各类氟碳化合物，比如其溶解、冷冻剂、发泡剂等。这些工业需要消耗大量氟化氢，至少在十万吨级以上。

3.冶金工业

像炼铝工业，还有特殊金属，如铌、钽、钨、铀、钇等金属，甚至不锈钢行业，也都需要氟化氢。当然这些工业对氟化氢的纯度要求并不像电子工业那样高。

4.石油化工

石油烷基化工业，也会用到一些氟化氢作催化剂。

转自：张观娴说历史