1、協會標準多晶硅用回收氫氣中氯化氫、氮氣、氧氣、總碳含量的測定 氣相色譜法（討論稿）編制說明一、工作簡況1、 立項目的及意義半導體材料（尤其是集成電路工業）是電子信息產業的基礎和核心，是國民經濟現代化與信息化建設的先導與支柱產業。半導體硅單晶材料則是半導體工業的最重要的主體功能材料，多晶硅是生產單晶硅的直接原料，是當代人工智能、自動控制、信息處理、光電轉換等半導體器件的電子信息基礎材料，是極為重要的優良半導體材料，回收氫氣作為多晶硅生產的重要原料還原劑和載流氣體， 回收氫氣的品質直接影響著多晶硅的品質。多晶硅的生產技術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柱狀多晶硅，為了提

2、高原料利用率和環境友好，在前者的基礎上采用了閉環式生產工藝即改良西門子法。它是由德國 Siemens公司發明并于 1954 年申請了專利 1965 年左右實現了工業化。經過幾十年的應用和發展，西門子法不斷完善，先后出現了第一代、第二代和第三代，第三代多晶硅生產工藝即改良西門子法，它在第二代的基礎上增加了還原尾氣干法回收系統、 SiCl4 回收氫化工藝，實現了完全閉環生產，是西門子法生產高純多晶硅技術的最新技術。硅在西門子法多晶硅生產流程內部的循環利用。干法回收氫中的總碳，氧氣，氮氣等，氧與硅的親和力很強，在高溫工作條件下極易氧化生成二氧化硅，在多晶硅生產過程中產生加層現象；總碳會造成多晶硅成品

3、中碳含量升高，所以回收氫氣的品質控制有重要意義。干法回收系統回收的氫氣中氯化氫含量高，則在多晶硅生產過程的前期出現倒爐現象，后期可能出現磷超標的現象，嚴重影響多晶硅的品質；氯化氫的存在，若遇到水分會造成管道腐蝕，降低設備壽命，對回收氫氣中氯化氫含量的有效控制，對于提高多晶硅品質、節約生產成本，目前多晶硅行業中尚無統一標準的檢測方法。目前測定氯化氫的方法有離子色譜法，分光光度法，紅外光譜法，采用離子色譜法時需將氯化氫轉化為氯離子進行檢測，操作過程繁瑣，耗氣量大耗時長等缺點；采用分光光度法，操作繁瑣，誤差大，穩定時間長等；傅里葉紅外光譜法分析方法，回收氫氣中的其他氣體干擾其測定。基于以上原因所建立

4、回收氫氣中氯化氫含量的測定氣相色譜法，對多晶硅生成管控產生重要意義。2、 任務來源1根據國家工信部關于下達 2017 年協會標準制修訂計劃的通知（中色協科字 20178 號）文件精神，由新特能源股份有限公司負責修訂多晶硅用回收氫氣中氯化氫、氮氣、氧氣、總碳含量的測定 氣相色譜法，由全國半導體設備和材料標準化技術委員會材料分會負責歸口，計劃編號 2016-023-T/CNIA ，計劃完成時間為 2018 年。3、 編制單位簡況新特能源股份有限公司 簡稱：新特能源 成立于 2008 年，主要推崇綠色制造、循環經濟發展模式，在致力太陽能光伏產業鏈建設的基礎上，從循環經濟的減量化、再利用和循環使用原則

5、出發，采用全閉環的多晶硅生產工藝。建立納米材料分公司、新能建材有限公司，利用多晶硅生產中副產物四氯化硅生產氣相二氧化硅，利用發電過程產生的煤渣、粉煤灰等生產加氣塊，變廢為寶。被評為國家“優秀循環經濟企業”。生產、研發、銷售高純多晶硅、多晶硅 /單晶硅硅片、高純四氯化硅、氣相二氧化硅等產品，并提供硅產業技術服務，主導產品為多晶硅，目前，多晶硅生產規模達到 15000 噸/年，居世界前八位，中國前三位。新特能源堅持機制創新、體制創新、科技創新、管理創新、文化創新的創新求變理念，2012 年經新特能源股份有限公司高層領導研究決定在新特能源質檢中心的基礎上組建了新疆新特新能材料檢測中心有限公司， 本公

6、司于 2013 年和 2014 年兩年間相繼取得 CMA 和 CNAS 資質，本公司實驗室有效建筑面積 6540m2，其中十萬級恒溫空間占地 6340 m2，千級高潔凈間占地 756 m2；實驗室儀器配置涵蓋了氣相、液相色譜，光譜、質譜等常規及高尖端分析檢測儀器 ,超潔凈的環境、高尖端的設備為無機痕量級分析奠定了基礎，這些設備為后續的多晶硅實驗檢測提供了良好的硬件設施及條件。二、主要工作過程2017年 4月，新特能源股份有限公司接到工信部工作計劃后，在全國半導體設備和材料標準化技術委員會的組織下，成立了標準編制組，由邱艷梅任組長。標準編制組充分調研了本公司和同行業其他單位對回收氫氣的品質要求和

7、檢測現狀。多晶硅用回收氫氣中氯化氫含量測定氣相色譜法在執行過程中，首先對儀器設備進行確定，然后用標準氣體進樣定性確定色譜峰，對色譜條件進行確定。多晶硅用回收氫氣中氧氣、氮氣、總碳含量的測定，目前實驗室就在使用氣象色譜法進行檢測，首先隊以往檢測數據匯總并分析，用標準氣體進行進一步驗證，并對色譜條件進行優化。三、本標準編制的原則和主要內容2標準編制原則1.1.本標準的編寫格式按國家標準 GB/T1.1-2009標準化工作導則 第 1 部分：標準的結構和編寫的統一規定和要求進行編寫的；1.2.本標準在制定過程中，以現有的紅外法檢測氯化氫含量的方法，氣體中氧氣、氮氣、總碳的含量分析方法為基礎，結合目前

8、同行業中對回收氫氣的品質要求以及各成分濃度大小對多晶硅品質影響等因素開發研究使用氣相色譜法來檢測，并綜合考慮了行業的實際需求與未來一段時間內的技術發展要求。本標準的主要內容標準主要內容： 范圍、 術語和定義、 干擾因素、測量儀器、測量步驟，五大部分的內容。 與現有方法做對比， 根據現階段行業內對原料的使用際需求技術指標上做了優化和調整。2.1 氧氣、氮氣標準氣體氫氣中氧氣、氮氣測定數據表序號檢測項目123456標準偏差相對標準偏差氧氣1100.1100.0100.2100.1100.2100.10.075270.000752（標準值 100ppm）氮氣2（標準值 200ppm）20220120

9、02002032000.9831920.0048962.3 總碳標準氣體氫氣中甲烷、一氧化碳、二氧化碳測定數據表序號檢測項目123456標準偏差相對標準偏差一氧化碳1（標準值4.98ppm）4.964.984.974.9954.980.0141420.002842甲烷（標準值5.15ppm ）5.125.135.155.125.155.130.0136630.0026623二氧化碳5.335.345.365.355.335.350.0121110.002266（標準值5.35ppm ）3三、 標準水平分析目前國內對多晶硅生產用回收氫氣中氯化氫、氧氣、氮氣、總碳含量的測定沒有統一的標準。該標準參考現有的方法和文獻，針對多晶硅行業的要求的實際問題進行研究，標準主要針對多晶硅行業的中氫氣中氯化氫、氧氣、氮氣、總碳含量的測定氣相色譜法提出一些規范性要求，以期更好地指導生產。四、與現行法律、法規的關系本標準符合現行法律、法規和相關強制性標準的要求。五、重大分歧意見的和依據處理經過本標準在制定過程中廣泛征求了多晶硅生產制造企業及使用客戶的意見，在修訂、討論、預審過程中無重大分歧意見。六、標準作為強制性或推薦性標準的建議本標準建議作為