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前言
电子级磷酸属高纯磷酸，高纯磷酸( H3PO4)是电子行业使用的一种超高纯化学
试剂，属于微电子化学产品之一，目前世界上仅有美国、日本、韩国等少数几个国
家能够生产。电子级磷酸广泛应用于超大规模集成电路、大屏幕液晶显示器等微电
子工业，主要用于芯片的湿法清洗和湿法蚀刻，包括：①基片涂胶前的清洗；②光
刻过程中的蚀刻及最终去胶；③硅片本身制作过程中的清洗和绝缘膜蚀刻、半导体
膜蚀刻、导体膜蚀刻、有机材料蚀刻等。
近年来，随着我国微电子和面板产业的高速发展，世界上许多著名IC晶圆代工
、半导体封装以及LED、TFT—LCD企业巨头在中国大陆投资建厂，电子化学品的需
求越来越大。“十五”期间，我国电子专用超净高纯化学试剂需求量超过1万t，而
国内生产企业仅能提供10%。预计到2010年中国市场需求量将达到15万～16万t/a。
其中，国内通用型试剂市场今后的年增长率仍将维持在5%～8%左右，电子化学品市
场预计超过80亿美元，年增长率近20%；世界电子化学品产业市场年平均净增长率
为8%以上。电子级磷酸由于具有优良的性能，已成为电子工业不可缺少的电化学品
之一，其需求量正逐年增长。
1 高纯磷酸的制备方法
高纯磷酸可以直接从原料出发经过化学反应，也可以从成品磷酸出发经过净化
精制法来制备。
1.1 高纯磷酸的几种制备方法
1) H3P分解法[1]
该法是将H3P负压催化热分解制得高纯黄磷高纯磷酸。
2)磷酸三酯水解法
将磷酸三酯蒸馏提纯后用高纯水水解可制得部分金属杂质质量分数小于10?×
10－9，，用于电子工业清洗剂的高纯磷酸。
3)POCl3法
将POC13蒸馏净化后与高纯水反应，蒸馏除去生成的HCl可制得高纯磷酸。
4)从工业黄磷出发制备法[2]
将工业黄磷净化得到精制黄磷，精制黄磷通过净化空气燃烧或与氯气反应，再
经过一系列的操作可得到高纯磷酸。
1.2 磷酸净化的原因
国内外磷酸的生产主要有2种途径：湿法磷酸和热法磷酸，湿法磷酸通常含有
大量的杂质，产品质量差，主要用于高浓度的磷复合肥[3]。然而，虽然热法磷酸
相对于湿法磷酸，产品质量较高，杂质含量少，但在热法磷酸生产过程中，由于各
种外部因素及工业黄磷本身质量的影响，产品中通常含有如As、Fe、Ca、Mg、Ga、
Li、K、Na、SO42－、NO3－、重金属等多种微量杂质[4]，会影响集成电路及高档
半导体器件的质量，如碱金属( Na,、Ca等)在集成电路及高档半导体器件制造过程
中会溶进氧化膜之中，造成绝缘电压的下降，重金属(Cu,、Fe、 Ni、Au、 Ag、M
n、Cr等)会造成深能级补偿，导致电阻率变化，对少数载流子形成复合中心引起少
数载流子寿命下降，在PN结区引起反向漏电增加，在Si—SiO2界面处的沉积，引起
微等离子体击穿。重金属的原子半径比Si大，所以在Si中引入大的晶格畸变，且扩
散系数大，易向晶格畸变区聚集。碱金属和碱土金属特别是Na对VLSI特别敏感，会
造成器件漏电或低电击穿使小电流下降，噪声增加，出现沟道击穿等[4]；Pb、Bi
会引起电子元件的软故障，导致存储故障产生[5]。因此若要将目前工业上生产的
热法磷酸应用于电子工业，必须进行净化精制，进一步降低其杂质含量。
1.3 磷酸的净化精制法
磷酸净化法就是湿法或热法磷酸经过多级净化过滤得到电子级磷酸，目前国内
的磷酸净化法归纳起来有3种类型，即离子交换法、化学净化法、物理净化法，分
别介绍如下：
1)离子交换法[6]
该法是用强酸性离子交换树脂处理磷酸，基于H＋型阳离子交换树脂上的H＋能
取代磷酸中的金属离子，而OH－型的阴离子则能取代磷酸中的硫酸根、氯离子和硝
酸根离子，从而达到净化的目的。还有一种方法是将磷矿用过量磷酸分解，滤去不
溶物，再将Ca(H2PO)·H2O冷却结晶，将结晶分离，洗涤后溶解于水，通入H＋型阳
离子交换树脂塔中，可制得精制磷酸。此法可以从磷酸中脱除Ca2＋、Mg2＋、Fe3
＋、A13＋、As3＋、Mn2＋等阳离子，只用一种离子交换剂除去粗磷酸中的杂质是
难以办到的，必须同时采用其它方法，并且须将磷酸稀释。离子交换法净化粗磷酸
目前尚有很多技术问题难以解决，所以至今工业化者很少。
2)化学净化法
化学净化法通常用水溶性溶剂(有机溶剂或硫离子)与粗磷酸混合除去磷酸中的
可溶性杂质。它只能对每一种或几种杂质分别进行净化处理。沉淀法根据沉淀方式
不同又包括硫化物沉淀法和溶剂沉淀法。
硫化物沉淀法是根据As、重金属等杂质能与S2－生成难溶化合物的特性，通过
向磷酸溶液中加入硫化物，在一定的温度下使As、重金属等杂质生成沉淀，然后过
滤得到一种精制磷酸。该法常用的硫化物有硫化氢、硫化钠、硫氢化钠、五硫化二
磷等。
溶剂沉淀法采用一种可与水完全混溶的水溶性的有机溶剂，过量地加到磷酸中
，再加入一定量的碱金属盐或按盐，使杂质沉淀析出，经蒸馏回收有机溶剂，余液
即为净化磷酸。此类溶剂常用的有甲醇、乙醇、异丙醇和丙酮等。
3)物理净化法
①有机溶剂萃取法[7、8]
用溶剂从液体混合物中提取其中某种组分的操作称为液/液萃取。萃取是利用
溶液中各组分在所选用的溶剂中的溶解度的差异，使溶质进行液液传质，以达到分
离均相液体混合物的操作。从本质上讲，溶剂萃取过程是将被萃取物由亲水性转化
为亲油性的过程。这种方法的关键在于选择合适的有机溶剂。
(关键字：磷酸 电子级磷酸)
