協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)多晶硅生產(chǎn)用氯硅烷雜質(zhì)含量分析電感耦合等離子

協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《多晶硅生產(chǎn)用氯硅烷雜質(zhì)含量分析

電感耦合等離子體質(zhì)譜法》（送審稿）編制說(shuō)明一、工作簡(jiǎn)況1、立項(xiàng)目的及意義半導(dǎo)體材料（尤其是集成電路工業(yè)）是電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化與信息化建設(shè)的先導(dǎo)與支柱產(chǎn)業(yè)。半導(dǎo)體硅單晶材料則是半導(dǎo)體工業(yè)的最重要的主體功能材料，多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料，是當(dāng)代人工智能、自動(dòng)控制、信息處理、光電轉(zhuǎn)換等半導(dǎo)體器件的電子信息基礎(chǔ)材料，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，但微量的雜質(zhì)即可大大影響其導(dǎo)電性，被稱為“微電子大廈的基石”。多晶硅的生產(chǎn)技術(shù)主要為改良西門子法和硅烷法。西門子法通過氣相沉積的方式生產(chǎn)柱狀多晶硅，為了提高原料利用率和環(huán)境友好，在前者的基礎(chǔ)上采用了閉環(huán)式生產(chǎn)工藝即改良西門子法。它是由德國(guó)Siemens公司發(fā)明并于1954年申請(qǐng)了專利1965年左右實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。經(jīng)過幾十年的應(yīng)用和發(fā)展，西門子法不斷完善，先后出現(xiàn)了第一代、第二代和第三代，第三代多晶硅生產(chǎn)工藝即改良西門子法，它在第二代的基礎(chǔ)上增加了還原尾氣干法回收系統(tǒng)、SiCl4回收氫化工藝，實(shí)現(xiàn)了完全閉環(huán)生產(chǎn)，是西門子法生產(chǎn)高純多晶硅技術(shù)的最新技術(shù)。硅在西門子法多晶硅生產(chǎn)流程內(nèi)部的循環(huán)利用。氯硅烷是制備多晶硅的重要原料，其中合成氯硅烷中B、P雜質(zhì)含量是影響多晶硅質(zhì)量的重要因素，嚴(yán)重影響多晶硅的質(zhì)量指標(biāo)。氯硅烷是三氯氫硅和四氯化硅混合物，其中三氯氫硅是制備多晶硅的重要原料。三氯氫硅又稱硅氯仿、硅仿、三氯硅烷，在常溫常壓下為具有刺激性惡臭易流動(dòng)易揮發(fā)的無(wú)色透明液體。在空氣中極易燃燒，在-18℃以下也有著火的危險(xiǎn)，遇明火則強(qiáng)烈燃燒，純凈的三氯氫硅是無(wú)色或微黃色的透明可燃液體，有強(qiáng)烈的刺激性。三氯氫硅沸點(diǎn)31.5℃，易揮發(fā)、易潮解，遇水反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫氣體，遇明火、高熱時(shí)發(fā)生燃燒或爆炸，具有急性毒性。2、任務(wù)來(lái)源根據(jù)國(guó)家工信部《關(guān)于下達(dá)2017年協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》（中色協(xié)科字[2017]8號(hào)）文件精神，由新特能源股份有限公司負(fù)責(zé)修訂《多晶硅生產(chǎn)用氯硅烷雜質(zhì)含量分析電感耦合等離子體質(zhì)譜法》，由全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)材料分會(huì)負(fù)責(zé)歸口，計(jì)劃編號(hào)2016-024-T/CNIA，計(jì)劃完成時(shí)間為2018年。3、編制單位簡(jiǎn)況新特能源股份有限公司［簡(jiǎn)稱：新特能源］成立于2008年，主要推崇綠色制造、循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，在致力太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)的基礎(chǔ)上，從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的減量化、再利用和循環(huán)使用原則出發(fā)，采用全閉環(huán)的多晶硅生產(chǎn)工藝。建立納米材料分公司、新能建材有限公司，利用多晶硅生產(chǎn)中副產(chǎn)物四氯化硅生產(chǎn)氣相二氧化硅，利用發(fā)電過程產(chǎn)生的煤渣、粉煤灰等生產(chǎn)加氣塊，變廢為寶。被評(píng)為國(guó)家“優(yōu)秀循環(huán)經(jīng)濟(jì)企業(yè)”。生產(chǎn)、研發(fā)、銷售高純多晶硅、多晶硅/單晶硅硅片、高純四氯化硅、氣相二氧化硅等產(chǎn)品，并提供硅產(chǎn)業(yè)技術(shù)服務(wù)，主導(dǎo)產(chǎn)品為多晶硅，目前，多晶硅生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到15000噸/年，居世界前八位，中國(guó)前三位。新特能源堅(jiān)持機(jī)制創(chuàng)新、體制創(chuàng)新、科技創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、文化創(chuàng)新的創(chuàng)新求變理念，2012年經(jīng)新特能源股份有限公司高層領(lǐng)導(dǎo)研究決定在新特能源質(zhì)檢中心的基礎(chǔ)上組建了新疆新特新能材料檢測(cè)中心有限公司，本公司于2013年和2014年兩年間相繼取得CMA和CNAS資質(zhì)，本公司實(shí)驗(yàn)室有效建筑面積6540m2,其中十萬(wàn)級(jí)恒溫空間占地6340m2,千級(jí)高潔凈間占地756m2；實(shí)驗(yàn)室儀器配置涵蓋了氣相、液相色譜，光譜、質(zhì)譜等常規(guī)及高尖端分析檢測(cè)儀器，超潔凈的環(huán)境、高尖端的設(shè)備為無(wú)機(jī)痕量級(jí)分析奠定了基礎(chǔ)，這些設(shè)備為后續(xù)的多晶硅實(shí)驗(yàn)檢測(cè)提供了良好的硬件設(shè)施及條件。二、主要工作過程2017年4月，新特能源股份有限公司接到國(guó)家工信部工作計(jì)劃后，在全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的組織下，成立了標(biāo)準(zhǔn)編制組，由邱艷梅任組長(zhǎng)。標(biāo)準(zhǔn)編制組充分調(diào)研了本公司和同行業(yè)其他單位對(duì)氯硅烷品質(zhì)的要求。近年半導(dǎo)體行業(yè)在國(guó)內(nèi)不斷的增加，半導(dǎo)體行業(yè)中國(guó)內(nèi)以分析多晶硅、三氯氫硅、四氯化硅居多。對(duì)半導(dǎo)體材料中原材料、試劑、中間體和成品的檢測(cè)要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的ICP-OES已經(jīng)不能滿足半導(dǎo)體用戶對(duì)產(chǎn)品純度要求的檢測(cè)，大多數(shù)ICP光譜儀所覆蓋的波長(zhǎng)范圍約為165-800nm,現(xiàn)在的P的檢測(cè)波長(zhǎng)178.221nm，B的檢測(cè)波長(zhǎng)182.578nm，屬于遠(yuǎn)紫外區(qū)，使用ICP-OES檢測(cè)比較難且不準(zhǔn)確。因此建立ICP-MS對(duì)半導(dǎo)體樣品檢測(cè)方法勢(shì)在必行。多晶硅及三氯氫硅產(chǎn)品中對(duì)硼，磷的測(cè)定有更高的要求。年月日，由全國(guó)半導(dǎo)體材料標(biāo)準(zhǔn)化分技術(shù)委員會(huì)組織，在青海省西寧市召開《多晶硅生產(chǎn)用氯硅烷雜質(zhì)含量分析電感耦合等離子體質(zhì)譜法》標(biāo)準(zhǔn)第一次工作會(huì)議（討論會(huì)），共有亞洲硅業(yè)、神舟硅業(yè)、宜昌南玻、洛陽(yáng)中硅、內(nèi)蒙古盾安等個(gè)單位位專家參加了本次會(huì)議。與會(huì)專家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)資料從標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容和文本質(zhì)量等方面進(jìn)行了充分的討論，在本次討論會(huì)議上將文本進(jìn)行了規(guī)范，對(duì)后續(xù)工作的方向進(jìn)行了明確。年月日，由全國(guó)半導(dǎo)體材料標(biāo)準(zhǔn)化分技術(shù)委員會(huì)組織，在上海市召開《多晶硅生產(chǎn)用氯硅烷雜質(zhì)含量測(cè)定電感耦合等離子體質(zhì)譜法》標(biāo)準(zhǔn)第二次工作會(huì)議（預(yù)審會(huì)），共有神舟硅業(yè)、洛陽(yáng)中硅、江蘇中能、宜昌南玻、黃河水電、亞洲硅業(yè)、四川永祥、有研半導(dǎo)體等個(gè)單位位專家參加了本次會(huì)議。與會(huì)專家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)資料從標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容和文本質(zhì)量等方面進(jìn)行了充分的討論。在本次討論會(huì)議上，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的范圍進(jìn)行了修改，增加了多晶硅產(chǎn)品表體金屬關(guān)注的全部金屬元素。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了多晶硅生產(chǎn)用氯硅烷雜質(zhì)（ a含量的分析方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于氯硅烷的雜質(zhì)（、、ea、 、 、 、 、 、、a含量的測(cè)定。測(cè)定范圍為 。”同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的檢測(cè)和同行業(yè)實(shí)驗(yàn)室的比對(duì)工作。通過對(duì)氯硅烷蒸干到剩余最后一滴、剛剛蒸干、完全蒸干后三個(gè)過程定容檢測(cè)，通過檢測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)，發(fā)現(xiàn)硅氧、硅氟對(duì)磷氧檢測(cè)結(jié)果影響比較大，氯硅烷制樣中的硅、氟未完全揮發(fā)完，磷氧結(jié)果偏大 。表硅氧對(duì)磷氧結(jié)果的影響（單位： ）：步驟次數(shù)剩余最后一滴剛剛蒸干完全蒸干后經(jīng)過試驗(yàn)結(jié)果的比對(duì)，得到的結(jié)論為：完全蒸干硅氧的信號(hào)響應(yīng)值低于 0這時(shí)的樣品完全蒸干，得到的結(jié)果為真實(shí)的樣品中磷的含量。三、本標(biāo)準(zhǔn)編制的原則和主要內(nèi)容.標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)的編寫格式按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》的統(tǒng)一規(guī)定和要求進(jìn)行編寫的；20182018年5月本標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中，以現(xiàn)有檢測(cè)氯硅烷中金屬雜質(zhì)含量的ICP-OES方法為基礎(chǔ)，結(jié)合目前同行業(yè)中對(duì)氯硅烷中金屬雜質(zhì)的濃度要求以及雜質(zhì)濃度大小對(duì)多晶硅品質(zhì)影響等因素開發(fā)研究使用ICP-MS來(lái)檢測(cè)，并綜合考慮了行業(yè)的實(shí)際需求與未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的技術(shù)發(fā)展要求。.本標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容：①范圍、②術(shù)語(yǔ)和定義、③干擾因素、④測(cè)量?jī)x器、⑤測(cè)量步驟，五大部分的內(nèi)容。與現(xiàn)有方法做對(duì)比，根據(jù)現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)對(duì)原料的使用際需求技術(shù)指標(biāo)上做了優(yōu)化和調(diào)整。三、標(biāo)準(zhǔn)水平分析本標(biāo)準(zhǔn)在現(xiàn)有的的優(yōu)化和提升，根據(jù)國(guó)內(nèi)外原生多晶硅生產(chǎn)對(duì)原料料使用情況進(jìn)行修訂。使氯硅烷檢測(cè)限ICP-MS方法理論最小降低為1ppbw，相對(duì)于使用ICP-OES方法有所改進(jìn)。四、與現(xiàn)行法律、法規(guī)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)符合現(xiàn)行法律、法規(guī)和相關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的要求。五、重大分歧意見的和依據(jù)處理經(jīng)過本標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中廣泛征求了多晶硅生產(chǎn)制造企業(yè)及使用客戶的意見，在修訂、討論、預(yù)審過程中無(wú)重大分歧意見。六、標(biāo)準(zhǔn)作為強(qiáng)制性或推薦性