1 前言

    在常溫常壓下，三氟化氮為無色、無臭、性質(zhì)穩(wěn)定的液化氣體。沸點(diǎn)：-129℃，熔點(diǎn)：-206.8℃，高純?nèi)獛缀鯖]有氣味，它是一種熱力學(xué)穩(wěn)定的氧化劑，大約在350℃左右可分解成為二氟化氮和氟氣，故其反應(yīng)性質(zhì)類似于氟。三氟化氮用作氧化劑時(shí)，在發(fā)生反應(yīng)的同時(shí)，可作為二氟化氮游離基的供給源。三氟化氮可用作高能化學(xué)激光器的氟源。三氟化氮也是微電子工業(yè)中一種優(yōu)良的等離子蝕刻氣體，對(duì)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(duì)表面無污染，尤其是在厚度小于1.5μm的集成電路材料的蝕刻中，三氟化氮具有非常優(yōu)良的蝕刻速率和選擇性，在被蝕刻物表面不留任何殘留物質(zhì)，同時(shí)也是非常良好的清洗劑。三氟化氮是半導(dǎo)體與LCD產(chǎn)業(yè)制造過程中必備的材料，主要分為電子級(jí)和半導(dǎo)體級(jí)兩種，屬于電子工業(yè)用的特種氣體。目前三氟化氮工業(yè)化生產(chǎn)主要有兩條路線，一是合成法：將氟化氫銨在鎳制反應(yīng)器中加熱，氟氣、氮?dú)夂桶蓖ㄟ^分布器進(jìn)入反應(yīng)器直接氟化反應(yīng)。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(chǎn)生三氟化氮，陰極產(chǎn)生氫氣。我國三氟化氮生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)方法為上述兩種方法。

    2 國外三氟化氮生產(chǎn)狀況

    國外三氟化氮研究生產(chǎn)比較早，伴隨著上世紀(jì)電子工業(yè)的發(fā)展，三氟化氮渡過了它的黃金時(shí)期。生產(chǎn)廠家主要集中在美國、日本、韓國、南非、中國臺(tái)灣等國家和地區(qū)。進(jìn)入新世紀(jì)，隨著全球半導(dǎo)體工業(yè)的增長，三氟化氮的需求急劇上升，據(jù)報(bào)道，2005年全球三氟化氮生產(chǎn)能力達(dá)到4000t/a。主要生產(chǎn)商有美國的空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司、BOC、Pelchem公司，日本旭硝子公司、三井化學(xué)、關(guān)東電化，韓國索地福等，其中美國空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司產(chǎn)能最大，達(dá)到1600t/a。三氟化氮因其處理容易、價(jià)格合理等優(yōu)點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)越于其他潔凈氣體，隨著國際市場(chǎng)上產(chǎn)品走俏，主要生產(chǎn)企業(yè)紛紛擴(kuò)大生產(chǎn)裝置規(guī)模，如美國空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司在2006年擴(kuò)大到1800t/a；日本三井化學(xué)公司計(jì)劃到2007將現(xiàn)有400t/a生產(chǎn)能力增加到900t/a(含美國的子公司ADC擁有的150t/a的產(chǎn)能)，并且正在探討在韓國建設(shè)300-600t/a三氟化氮生產(chǎn)線的計(jì)劃；關(guān)東電化公司計(jì)劃通過解除瓶頸等限制使產(chǎn)量由現(xiàn)在的850t/a增加到1200t/a；旭硝子公司在2006年10月將產(chǎn)能由300t/a提升到600t/a；臺(tái)灣的臺(tái)塑集團(tuán)在2004年建成200t/a生產(chǎn)裝置，在2006年擴(kuò)產(chǎn)到800t/a；另據(jù)報(bào)道，美國杜邦公司2005年宣布在江蘇常熟氟化學(xué)工業(yè)園建設(shè)450t/a三氟化氮生產(chǎn)裝置，預(yù)計(jì)2007年投產(chǎn)。

    3 國內(nèi)三氟化氮的現(xiàn)狀

    我國三氟化氮的研究是從上世紀(jì)80年代開始的，主要單位是中國船舶重工集團(tuán)718研究所。三氟化氮產(chǎn)業(yè)發(fā)展大體上分三個(gè)階段：最早是用于國防工業(yè)，主要是少量生產(chǎn)自用；其次是上世紀(jì)末隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，三氟化氮產(chǎn)業(yè)化的研究迅猛發(fā)展，電子工業(yè)用三氟化氮相繼問世；第三個(gè)階段是近年在電子工業(yè)迅猛發(fā)展的推動(dòng)下，國內(nèi)三氟化氮的生產(chǎn)線相繼投產(chǎn)，其制造水平已與國外發(fā)達(dá)國家水平相當(dāng)。電子工業(yè)用氣體的特點(diǎn)是市場(chǎng)需求緊迫，發(fā)展速度很快，技術(shù)難度較大，面對(duì)國際上三氟化氮產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，與之相比國內(nèi)三氟化氮生產(chǎn)企業(yè)相對(duì)比較弱小?？上驳氖牵鼇砦覈髽I(yè)也有了長足的進(jìn)步。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年我國三氟化氮生產(chǎn)能力已突破200t/a以上，主要生產(chǎn)企業(yè)是中國船舶重工集團(tuán)718研究所，該所有近20年的研究生產(chǎn)歷史，是我國三氟化氮產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍單位，具有三氟化氮生產(chǎn)的完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，擁有電解設(shè)備和純化工藝的國家專利，經(jīng)過2005年的擴(kuò)產(chǎn)，2006年中國船舶重工集團(tuán)718研究所三氟化氮產(chǎn)能已達(dá)到300t/a。該所擁有4條生產(chǎn)線，產(chǎn)品純度達(dá)到4N以上且生產(chǎn)穩(wěn)定，其中5N產(chǎn)品達(dá)20t以上，產(chǎn)品經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)完全等同于國外產(chǎn)品。就目前三氟化氮產(chǎn)業(yè)而言，該所的生產(chǎn)能力和水平已經(jīng)達(dá)到國際規(guī)模生產(chǎn)水平(5N三氟化氮?dú)怏w中CF₄控制在5×10^-6以下)。另有湖北沙隆達(dá)天門農(nóng)化有限公司、中核紅華特種氣體股份有限公司、天津理化設(shè)計(jì)研究院等生產(chǎn)企業(yè)。黎明化工研究院也成功開發(fā)了三氟化氮合成工藝，并通過了有關(guān)部門的驗(yàn)收。

    4 面臨的形勢(shì)

    近年來，由于電子工業(yè)的飛速發(fā)展，使得三氟化氮產(chǎn)品供不應(yīng)求，造成三氟化氮的價(jià)格居高不下，產(chǎn)品利潤豐厚；然而因各三氟化氮生產(chǎn)廠家對(duì)其應(yīng)用前景持樂觀態(tài)度，造成產(chǎn)能遠(yuǎn)大于實(shí)際用量，因而近來三氟化氮的價(jià)格急速下降。由于三氟化氮主要用于電子行業(yè)的清洗劑和蝕刻劑，因此其市場(chǎng)狀況和發(fā)展趨勢(shì)依賴于電子行業(yè)的發(fā)展。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，目前15%-20%的三氟化氮在液晶顯示器市場(chǎng)中用于清洗劑；65%-70%的三氟化氮用于半導(dǎo)體清洗和蝕刻。近年來隨著電子技術(shù)的突破，使得市場(chǎng)上各種電子產(chǎn)品的需求不斷上升，從而刺激和推動(dòng)了三氟化氮產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)2007年全球三氟化氮的市場(chǎng)需求量將達(dá)到5500t以上。中國臺(tái)灣地區(qū)是目前世界上晶片和液晶面板的主要生產(chǎn)地區(qū)，僅中國臺(tái)灣地區(qū)2006年對(duì)三氟化氮的需求量就達(dá)到1300t左右。

    據(jù)美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)報(bào)道，2004年全球硅片的銷售額同比增長26%；2005年計(jì)算機(jī)同比增長率為12%左右；2005年手機(jī)和數(shù)碼同比增長17%和15%。同時(shí)液晶顯示器的強(qiáng)勁需求促進(jìn)了三氟化氮市場(chǎng)持續(xù)增長，目前液晶顯示器正以年均30%的速度增長，中國已經(jīng)成為全球最大的液晶顯示器生產(chǎn)及出口國，2004年我國液晶顯示器數(shù)量已經(jīng)達(dá)到4460萬臺(tái)，同比增長42%，預(yù)計(jì)未來幾年仍將保持較高增長速度，液晶顯示器的快速發(fā)展將成為三氟化氮需求的主要推動(dòng)力，因此預(yù)計(jì)2007年我國三氟化氮的市場(chǎng)需求量將會(huì)大幅增加，根據(jù)下游領(lǐng)域的發(fā)展規(guī)劃來看，預(yù)測(cè)2007-2010年我國三氟化氮需求的年均增長率將保持在20%以上。目前，國內(nèi)電子工業(yè)用氣體市場(chǎng)大部分被外國公司占領(lǐng)和壟斷，究其原因，與我們工藝落后不無關(guān)系。制造高規(guī)格的電子工業(yè)用氣體，是市場(chǎng)的需要，是保護(hù)和發(fā)展民族氣體工業(yè)的需要，也是目前我們氣體界同仁們緊迫、艱巨而光榮的任務(wù)。

    和國際生產(chǎn)巨頭相比，我國三氟化氮產(chǎn)業(yè)在體現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)弱的新產(chǎn)品開發(fā)方面競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，各個(gè)生產(chǎn)廠都費(fèi)盡心血投入開發(fā)。國內(nèi)718研究所生產(chǎn)的三氟化氮產(chǎn)品，純度完全達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平，唯一的區(qū)別是我們沒有一個(gè)在行業(yè)內(nèi)叫得響的品牌，因此在產(chǎn)品銷售方面幾乎是全部出口到國外公司，部分產(chǎn)品再被一些國外公司貼牌返銷到中國市場(chǎng)上來。面對(duì)現(xiàn)在的局面我們認(rèn)為，為了我們今后的生存和發(fā)展，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該改變這種不盡人意的處境，做好技術(shù)改進(jìn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本是我們的必由之路。今后重點(diǎn)通過自主開發(fā)和引進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高品牌的知名度和可靠度。在重視產(chǎn)品提純工藝研究的同時(shí)要應(yīng)對(duì)變化的市場(chǎng)需求，擴(kuò)大規(guī)模的同時(shí)不斷提升產(chǎn)品知名度。創(chuàng)建自有的市場(chǎng)體系，爭(zhēng)取更大的市場(chǎng)主動(dòng)性。

    5 我們的對(duì)策

    十幾年來，國內(nèi)三氟化氮行業(yè)除了引進(jìn)一些分析儀器外，主要依靠國內(nèi)科研人員自己的力量，艱苦奮斗，克服困難，攻克了三氟化氮?dú)怏w制造過程中的一個(gè)個(gè)技術(shù)難關(guān)，同時(shí)自籌資金，建成了完整的三氟化氮生產(chǎn)工程體系，這是非常難能可貴的，這不但穩(wěn)固了國內(nèi)的技術(shù)基礎(chǔ)，而且大大抑制了外商的要價(jià)。雖然我們?nèi)〉昧撕艽蟮某煽?jī)，但是面對(duì)市場(chǎng)起步晚、在產(chǎn)品開發(fā)能力、生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)規(guī)模、應(yīng)用技術(shù)等領(lǐng)域均與國外有一定差距的產(chǎn)業(yè)形勢(shì)，我國三氟化氮行業(yè)應(yīng)該怎么應(yīng)對(duì)和掌握主動(dòng)，我們認(rèn)為應(yīng)該從以下幾個(gè)方面作好我們的工作：

    1.繼續(xù)搞好技術(shù)創(chuàng)新，加強(qiáng)科研與生產(chǎn)的結(jié)合。國內(nèi)引進(jìn)的電子生產(chǎn)線生產(chǎn)批量大，對(duì)電子氣體質(zhì)量的穩(wěn)定性要求高，習(xí)慣使用國外進(jìn)口氣體，基于這種情況，國內(nèi)三氟化氮生產(chǎn)廠家就要密切結(jié)合電子廠家的發(fā)展?fàn)顩r，積極真誠地合作，相互創(chuàng)造條件，實(shí)現(xiàn)電子氣體的國產(chǎn)化，這是我們的立足之本。

    2.建議國家在政策制訂和資金的投入上，應(yīng)集中進(jìn)行重點(diǎn)扶植，培育和支持民族品牌，實(shí)現(xiàn)由研究到產(chǎn)業(yè)化全程支持。

    3.由于電子氣體是電子工業(yè)的原料，在國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量和產(chǎn)量滿足國內(nèi)廠家需求的情況下，國家應(yīng)從戰(zhàn)略安全高度給予支持，在電子氣體的使用上給予必要的保護(hù)。

    4.在電子氣體及其配套器件生產(chǎn)單位要建立嚴(yán)格的質(zhì)量保證體系，配套攻關(guān)，確保產(chǎn)品質(zhì)量可靠。

    5.基于以上分析，針對(duì)目前三氟化氮國際化的競(jìng)爭(zhēng)局勢(shì)，國內(nèi)廠家應(yīng)該團(tuán)結(jié)起來，形成合力，共同迎接挑戰(zhàn)，只有這樣，我們的民族產(chǎn)業(yè)才能闖出一條光明大路來。