7783-54-2 / 三氟化氮（NF3）的主要應用

三氟化氮（NF3）主要用途是用作氟化氫－氟化氣高能化學激光器的氟源，在h2-O2 與F2之間反應能的有效部分（約25%）可以以激光輻射釋放出，所 HF-OF激光器是化學激光器中最有希望的激光器。三氟化氮是微電子工業中一種優良的等離子蝕刻氣體，對硅和氮化硅蝕刻，采用三氟化氮比四氟化碳和四氟化碳與氧氣的混合氣體有更高的蝕刻速率和選擇性，而且對表面無污染，尤其是在厚度小于1.5um的集成電路材料的蝕刻中，三氟化氮具有非常優異的蝕刻速率和選擇性，在被蝕刻物表面不留任何殘留物，同時也是非常良好的清洗劑。隨著納米技術的發展和電子工業大規模的發展技術，它的需求量將日益增加。

三氟化氮（NF3主要生產方法
目前三氟化氮工業化生產主要有兩條路線,一是合成法:將氟化氫銨在鎳制反應器中加熱,氟氣、氮氣和氨通過分布器進入反應器直接氟化反應。二是電解法:在一定溫度下,電解熔融的氟化氫銨,電解過程中陽極產生三氟化氮,陰極產生氫氣。我國三氟化氮生產廠家的生產方法為上述兩種方法。

直接化合法
直接化合法生產NF3的反應分為三種方式:氣-氣反應、氣-液反應、氣-固反應。但是氣-氣反應即氟與氨氣直接化合反應生成NF3的收率低(見CN100333993C、CN1213943C),并且工藝過程不易控制,所以工業上主要采用后兩種方式(氣-液反應與氣-固反應)生產三氟化氮。國內外企業在中國申請或授權的關于三氟化氮制備方法的專利有14項。

電解法
工業上電解法生產NF3主要是電解熔融的NH4F·xHF。NF3的電解工藝已經比較成熟,一些國外公司均使用電解法生產NF3。在電解過程中,陽極生成F2。為了降低電解中生成的F2量及電解液揮發的HF量,電解液中NH4F電解反應比例需過量,NH4F和HF的物質的量比為1.1～ 1.5。電解溫度大約為100～ 120℃(見CN1450202A),此溫度不僅保證電解液中離子能夠快速向電極移動,又保證氣體能迅速脫離電極表面,快速溢出電解液。電解電壓為6.7～ 7.2 V,電流密度大約為0.01～ 0.32 A/mm2。電解槽的生產能力與電解有效面積和電流密度密切相關,電流密度的大小直接影響NF3的產率,當電流密度小于0.01 A/mm2,Ni的沉積速率小,但NF3氣體的產率也很小;電流密度大于0.32 A/mm2,雖然會提高NF3氣體的產率,但電解溫度不易控制,且容易發生爆炸,使電解過程不穩定、不安全(見CN1450202A)。為了提高電解槽的電流效率,在電解過程中向陽極底部鼓入惰性氣體,促使電解液的流動,這樣可使電流效率提高10%左右(見JP2000104186)。

三氟化氮（NF3）的主要應用
IC方面：由于作為半導體工業中氣體清洗劑的全氟烴(PFC)對環境有害,近年來有逐漸被三氟化氮(NF3)取代之勢。了解更多電子特氣請關注微信gasgroup使用NF3作為化學蒸氣沉積(CVD)箱清洗劑,與全氟烴相比,可減少污染物排放量約90%,且可顯著提高清洗速度,從而可提高清洗設備能力約30%。

LCD方面：NF3還可用作蝕刻劑,也用于液晶顯示器(LCD)的加工。為此,近年來NF3需求量急劇增長,90年代中期全球年用量不到46t, 2013年為5100噸。為滿足日益增長的需求,世界各生產商均在積極擴大生產能力,預計每年將繼續增長約15%。但是三氟化氮(NF3)的GWP值高達10 800,今后的發展可能會為此受到一定的限制。

太陽能電池：NF3作為蝕刻和清洗氣體也在太陽能電池制造行業廣泛應用。