半导体级高纯石英砂纯化装备及工艺研究

作者：杨静 田冬龙 吴忠举 王晓峰 周世豪    单位：山西中电科电子装备有限公司

关键词：半导体级高纯石英砂；石英砂纯化装备；真空焙烧 - 氯化焙烧联合提纯；提纯工艺；高温；高真空

摘  要： 目前我国高纯石英砂大量依赖进口，且高品质石英原矿进口受到国外企业限制，因此迫切需要解决我国石英砂提纯技术落后的现状。本研究通过对石英砂提纯技术和杂质进行分类总结，自主研发了石英砂纯化装备，提出了一种新型石英砂纯化工艺：真空焙烧 - 氯化焙烧联合 提纯法。结果表明，随着温度升高，工艺过程压力减小，杂质含量不断减少，纯化效果越显著。温度为 1 300 ℃，工艺过程压力为 10 Pa，石英砂纯化效果最佳，碱金属元素 Li、Na、K 去除率分别达到 95.24%、97.92%、96.61%，较难去除的 Al 和 Ti 元素含量也有所降低，杂质总含量从 12.60 ×10-6 降至 7.25 ×10-6，去除率达到 42.46%，同时对石英砂内部气液包裹体也有明显去除效果，石英砂纯度等级从 4N8 级提纯至 5N2 级，达到半导体级高纯石英砂的标准。