電子氣體 鍺烷 編制說明

《電子氣體鍺烷》標準征求意見稿編制說明2一、工作簡況 電子級鍺烷主要用于集成電路技術領域，是一種性能極佳的高純氣體材料。鍺烷作為集成電路用量大、純度要求高的基礎材料，是國家重點鼓勵發(fā)展的產品和產業(yè)，符合《“十四五”推動高質量發(fā)展的國家標準體系建設規(guī)劃》中建設制造業(yè)高端化領域的材料標準的要求。電子級鍺烷是一種理想的電子蝕刻劑和清洗劑，廣泛應用于半導體工業(yè)和微電子技術領域，鍺烷的純度要求達到99.999%（5N）以上， 選擇性地與硅片的金屬基質作用，用于等離子蝕刻和器件表面清洗，以滿足刻蝕精度和硅片良品率的要求。鍺烷是一種重要的無機化合物，主要用于半導體工業(yè)中制備高純度鍺、外延和摻雜等過程。此外，鍺烷還在光電子領域有廣泛應用，如制備異質結二極晶體管等。在特殊領域，如電離輻射探測器中，鍺烷也有其獨特的應用?，F行的電子用鍺烷標準（GB/T31987-2015）已經執(zhí)行10年，隨著技術進步和市場變化，適用范圍、技術要求及試驗方法等內容都需要修訂。2015版標準已無法滿足現代集成電路產業(yè)的要求，因此建議重新修訂該標準。通過對標準的修訂，旨在對生產和檢測提供指導性作用，對下游半導體產業(yè)的發(fā)展提供質量保障。有利于提高我國高端電子材料自給能力，推動電子相關產業(yè)進步，擴大我國高純電子材料對外影響力，有效服務于國家戰(zhàn)略需求。根據國標委發(fā)〔2024〕60號文，國家標準化管理委員會于2024年下達了修訂計劃，修訂計劃號：20243662-T-469。本標準由全國半導體設備和材料標準化技術委員會提出，全國半導體設備和材料標準化技術委員氣體分會執(zhí)行。1.2工作過程的說明1.2.1起草階段2024年國家標準化管理委員會下達了〔2024〕60號文，《電子氣體鍺烷》正式立項，標準由全國半導體設備和材料標準化技術委員氣體分會歸口。為保證項目順利實施，全國半導體設備和材料標準化技術委員氣體分會組織昊華氣體有限公司西南分公司、廣東華特氣體股份有限公司、浙江省化工研究院有限公司、上海華愛色譜分析技術有限公司、大連大特氣體有限公司、聯雄投資(上海)有限公司、杭州新世紀混合氣體有限公司、沈陽中復科金壓力容器有限公司、西南化工研究設計院有限公司等相關單位做了大量的前期調研及草案起草工作。標準起草小組首先開始搜集相關的資料，國際半導體設備與材料組織（SEMI）制定的國際工業(yè)標3準中無鍺烷標準，起草小組對國際、國內電子鍺烷產品生產情況進行了深入調研和分析，將國外產品的技術標準和國內實際生產情況相結合，于2025年2月份提出了標準的討論稿。2025年4月，標準起草小組在線上召開標準討論會，廣泛征求生產企業(yè)的意見。在此次討論會上，專家們就討論稿的基本結構、范圍、技術指標、檢驗方法等進行了認真的討論。提出了如下的意見：（1）鍺烷制備方法基本為以含鍺化合物為原料，因此建議適用范圍修改為以含鍺化合物為原料提純制備。（2）將標準正文表1中項目名稱中的“/10-2”放入技術指標一欄，并修改為“×10-2”，將項目名稱中的“/10-6”放入技術指標一欄，并修改為“×10-6”。（3）開展測定方法的驗證試驗。1.2.2征求意見階段2025年5月，起草小組根據2025年2月工作組會議討論的意見修改并提出了征求意見稿，在“全國標準信息公共服務平臺”、全國氣體標準化網站、以及發(fā)送主要生產、經銷、使用、科研、檢驗等單位及大專院校，面向全社會廣泛征集修改意見。二國家標準編制原則和確定標準主要內容起草小組參照了國外先進企業(yè)技術標準，做了大量的實驗工作，制定出了技術指標和檢驗方法，現將有關情況說明如下：2.1標準名稱2021年7月，國家標準委下達了國家標準體系優(yōu)化試點工作任務，根據工作任務的要求，氣體分會對電子氣體領域的標準體系情況進行梳理、評估、優(yōu)化和重構，形成了“1+6”的成果模式，即構建了一個標準體系，形成了六個標準清單（整合一批、提出一批、修訂一批、廢止一批、轉化一批、采信一批逐步優(yōu)化提升了電子氣體國家標準體系的科學性、先進性和協調性。根據體系優(yōu)化工作的成果，電子氣體的產品標準名稱由“電子特氣”修改為“電子氣體”，因此本次修訂，將2015版的“電子工業(yè)氣體鍺烷”修改為“電子氣體鍺烷”。2.2適用范圍2.2.1合成鍺烷的方法主要采用以GeO2和NaBH4為原料的路線。其中，GeO2是鍺的氧化物，可以通過多種方法合成；NaBH4是一種活潑的還原劑，可以將GeO2還原為GeH4。在反應中，首先將GeO2和NaOH反應生成NaHGeO3，然后NaHGeO3再和NaBH4以及H2SO4反應生成GeH4、Na2SO4和H3BO3。2.2.22015版標準適用于氯化鍺還原、電解氧化鍺的硫酸溶液、鍺鎂合金與鹽酸反應等方法得到的鍺烷產品。本次修訂更改為：以含鍺化合物為原料提純制備的鍺烷。2.2.32015版的標準規(guī)定了鍺烷的使用領域、分子式及相對分子質量。根據GB/T1.1-2020的要求，討論稿及征求意見稿刪除了鍺烷的使用領域，將分子式和相對分子質量放入了附錄。2.3技術指標的依據標準起草小組首先開始搜集相關的資料，2015版鍺烷標準技術指標見表1。這種純度以及相關指標的分析方法已經不能適應現在的發(fā)展需求，起草小組對國際、國內電子鍺烷產品生產情況進行了深入調研和分析，國內外較大規(guī)模客戶對電子鍺烷的要求見表2~表4。起草小組修改了2015版的技術要求，提出了討論稿技術要求，見表5。根據起草工作組會議的要求，起草小組修改了技術指標，提出了征求意見稿，見表6。表12015版技術指標鍺烷（GeH4）純度（體積分數）/10-2氫（H2）含量（體積分數）/10-6<氧（O2）+氬（Ar）含量（體積分數）/10-62氮（N2）含量（體積分數）/10-62一氧化碳(CO)含量(體積分數)/10-61二氧化碳(CO2)含量(體積分數)/10-6≤1甲烷（CH4）含量(體積分數)/10-61水（H2O）含量(體積分數)/10-6≤3表2客戶要求1乙鍺烷（Ge2H6體積分數）三鍺烷（Ge3H8體積分數）表3客戶要求2乙鍺烷（Ge2H6體積分數）三鍺烷（Ge3H8體積分數）表4客戶要求3乙鍺烷（Ge2H6體積分數）三鍺烷（Ge3H8體積分數）表5討論稿技術要求<50×10（氧+氬O+Ar）含量含量（摩爾分數）<2×10氮（N)含量（摩爾分數）<2×10<1×10<1×10<1×10<3×10表6征求意見稿技術要求<50×10（氧+氬O+Ar）含量含量（摩爾分數）<2×10氮（N)含量（摩爾分數）<2×10<1×10<1×10<1×10<3×102.4采樣2015版未單列采樣的要求，只規(guī)定了采樣安全符合GB/T3723《工業(yè)用化學產品采樣安全通則》的要求，討論稿中將采樣的要求單列一章，并引用了GB/T43306《氣體分析采樣導則》，該標準等同采用ISO19230:2020，適用于鍺烷的采樣，因此本次制定直接引用。2.5關于試驗方法2.5.1純度計算鍺烷的純度采用差減法計算，2015版規(guī)定直接將所有雜質含量減去得到純度。為了與技術要求相對應，本次修訂規(guī)定先計算總雜質含量，然后減去總雜質含量計算純度。2.5.2氫、氧+氬、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷含量的測定2015版規(guī)定采用GB/T28726-2012《氣體分析氦離子化氣相色譜法》測定，本次修訂依然采用了GB/T28726規(guī)定的氦離子化氣相色譜法。根據工作組會議的要求，起草小組及標準驗證平臺作了試驗驗證工作，驗證結果見附件1。從檢測結果可以看出，GB/T28726規(guī)定的HID（氦離子化法）能全部測定鍺烷中氫、氧+氬、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等雜質含量，最小檢出濃度和靈敏度滿足測定需求，因此本次制訂采用GB/T28726規(guī)定的HID法。2.5.3水分含量的測定2015版標準規(guī)定水分含量的測定是采用GB/T5832.3-2011《氣體中微量水分的測定第3部分：光腔衰蕩光譜法》規(guī)定的方法，本次修訂依然采用GB/T5832.3規(guī)定的方法為仲裁法，并增加了GB/T5832.1-2011《氣體中微量水分的測定第1部分：電解法》、GB/T5832.2-2011《氣體中微量水分的測定第2部分：露點法》。2.5.5尾氣處理本次修訂增加對尾氣處理的要求，提出了原則性要求：測定鍺烷中的雜質含量時，應防止鍺烷環(huán)境的污染。2.6檢驗規(guī)則2015版未單列檢驗規(guī)則，本次修訂將“檢驗規(guī)則”單列，并完善了判定規(guī)則。2.7關于產品標志、包裝、貯運及安全本次修訂參照了最新的有關法律法規(guī)、標準和國際化學品安全卡。2015版的規(guī)定比較雜亂，根據工作組會議的要求，將該章分成三部分內容來編制1）標志（2）包裝、運輸和貯存（3）安全信息，并將安全信息放入附錄A。2.7.1標志（1）產品質量合格證2015版規(guī)定合格證的內容至少如下：a)產品名稱，生產廠名稱，危險化學品生產許可證編號；b)生產日期或批號，充裝質量（kgc)本標準號及技術指標，檢驗員號。8根據最新的電子氣體標準體系中對產品質量合格證的要求，將合格證的內容修改如下：a)產品名稱，生產廠名稱，危險化學品生產許可證編號；b)生產日期或批號，以及保質期；c)充裝質量（kg）；d)本文件號及鍺烷的純度。（2）2015版中規(guī)定：包裝容器上應標明“電子鍺烷”字樣，本次修訂更改為：包裝容器上應涂刷“電子氣體鍺烷”字樣。（3）2015版中規(guī)定：氣瓶顏色標記應符合GB/T7144的規(guī)定。氣瓶的運輸標志應符合GB190的規(guī)。，顏色標志應符合GB/T7144的規(guī)定，標簽應符合GB/T16804、GB15258規(guī)定的要求。本次修訂依然采用這些規(guī)定2.7.2包裝、運輸和儲存（1）包裝鍺烷在常溫常壓下為具有刺鼻氣味的無色有毒氣體，極易燃。氣體比空氣重，可能沿地面流動，可能造成遠處著火。與空氣接觸時，鍺烷可能自燃。加熱到350℃以上和與氧化劑，如硝酸接觸時，鍺烷發(fā)生分解。我國對液化氣體氣瓶（鋼瓶）包裝的規(guī)定有GB/T5099（鋼制無縫氣瓶）、GB/T5100（鋼制焊接氣瓶）。由于鍺烷屬于高壓液化氣體，不能用焊接氣瓶，因此本次制定采用GB/T5099（鋼制無縫氣瓶）?！短胤N設備生產和充裝單位許可規(guī)則》、TSG23《氣瓶安全技術規(guī)程》中包括了對于氣瓶的安全使用和監(jiān)督監(jiān)察，因此本標準采用了此規(guī)程。（2）對氣瓶內表面、瓶口處理的要求鋼制氣瓶、鋁合金氣瓶都可用于裝運鍺烷。2015版規(guī)定瓶閥出氣口連接方式推薦使用CGA350，本次修訂與2015版規(guī)定相同。（3）充裝的規(guī)定：由于GB/T14193《液化氣體氣瓶充裝規(guī)定》適用于鍺烷的充裝，因此本次修訂刪除了最大充裝量的計算公式，直接引用GB/T14193《液化氣體氣瓶充裝規(guī)定》。（4）運輸和儲存運輸車輛應配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。嚴禁與氧化劑、食用化學品等混裝混運。裝運該物品的車輛排氣管必須配備阻火裝置。使用槽(罐)車運輸時應有接地鏈，槽內可設孔隔板以減少震蕩產生靜電。禁止使用易產生火花的機械設備和工具裝卸。夏季最好早晚運輸。運輸途中應9防暴曬、雨淋，防高溫。中途停留時應遠離火種、熱源、高溫區(qū)。公路運輸時要按規(guī)定路線行駛，勿在居民區(qū)和人口稠密區(qū)停留。鐵路運輸時要禁止溜放。嚴禁用木船、水泥船散裝運輸。運輸工具上應根據相關運輸要求張貼危險標志、公告。2.8安全信息2.8.1基本性質鍺烷是有毒，易燃和無色的氣體。在室溫和大氣壓力下，具有特有的刺激性氣味。體。2.8.2危險性概述鍺烷是極端易燃氣體。內裝高壓氣體；遇熱可能爆炸。吸入致命。鍺烷刺激眼睛、皮膚和呼吸道，可能對血液有影響，導致血細胞損害。接觸可能造成死亡2.8.3急救措施吸入：新鮮空氣，休息。立即給予醫(yī)療護理。皮膚接觸：脫去污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。如有不適感，就醫(yī)。眼晴接觸：分開眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。立即就醫(yī)。食入：漱口，禁止催吐。立即就醫(yī)。對保護施救者的忠告：將患者轉移到安全的場所。咨詢醫(yī)生。出示此化學品安全技術說明書給到現場的醫(yī)生看。2.8.4消防措施滅火劑：用水霧、干粉、泡沫或二氧化碳滅火劑滅火。避免使用直流水滅火，直流水可能導致可燃性液體的飛濺，使火勢擴散。特別危險性：易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱易燃燒爆炸。在高溫火場中，受熱的容器有破裂和爆炸的危險。比空氣重，能在較低處擴散到相當遠的地方，遇火源會著火回燃和爆炸（閃爆）。滅火注意事項及防護措施：切斷氣源。若不能切斷氣源，則不允許熄滅泄漏處的火焰。消防人員必須佩戴空氣呼吸器、穿全身防火防毒服，在上風向滅火。盡可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻，直至滅火結束。滅火劑：二氧化碳、干粉。2.8.5泄漏應急處理作業(yè)人員防護措施、防護裝備和應急處置程序：根據氣體擴散的影響區(qū)域劃定警戒區(qū)，無關人員從側風、上風向撤離至安全區(qū)。消除所有點火源。建議應急處理人員穿內置正壓自給式呼吸器的全封閉防化服。禁止接觸或跨越泄漏物。盡可能切斷泄漏源。防止氣體通過下水道、通風系統(tǒng)和有限空間擴散。噴霧狀水抑制蒸氣或改變蒸氣云流向，避免水流接觸泄漏物。禁止用水直接沖擊泄漏物或泄漏源。隔離泄漏區(qū)直至氣體散盡。環(huán)境保護措施：收容泄漏物，避免污染環(huán)境。防止泄漏物進入下水道、地表水和地下水。泄漏化學品的收容、清除方法及所使用的處置材料：小量泄漏：盡可能將泄漏液體收集在可密閉的容器中。用沙土、活性炭或其它惰性材料吸收，并轉移至安全場所。禁止沖入下水道。大量泄漏：構筑圍堤或挖坑收容。封閉排水管道。用泡沫覆蓋，抑制蒸發(fā)。用防爆泵轉移至槽車或專用收集器內，回收或運至廢物處理場所處置。2.8.6操作處置與儲存禁止明火，禁止火花和禁止吸煙。密閉系統(tǒng)，通風，防爆型電氣設備和照明。操作人員應經過專門培訓，嚴格遵守操作規(guī)程。操作處置應在具備局部通風或全面通風換氣設施的場所進行。避免眼和皮膚的接觸，避免吸入蒸汽。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統(tǒng)和設備。如需罐裝，應控制流速，且有接地裝置，防止靜電積聚。避免與氧化劑等禁配物接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。倒空的容器可能殘留有害物。使用后洗手，禁止在工作場所進飲食。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。儲存注意事項：耐火設備(條件)。三、主要試驗（或驗證）的分析、綜述報告，技術經濟論證，預期的經濟效果1、主要試驗（或驗證）的分析本標準制定過程中，起草小組做了大量的試驗驗證工作，詳見第二章2.5。2、修訂意義及預期的經濟效果電子級鍺烷是一種重要的電子氣體，也是一種重要的工業(yè)基礎材料，廣泛應用于半導體產業(yè)的制造。隨著微電子工業(yè)的迅速發(fā)展，廣大用戶對電子級鍺烷的質量提出了更高更苛刻的要求，2015版國標中的產品純度已經不能滿足市場和技術的需求。因此，重新修訂電子級鍺烷的國家標準是我們應要進行的一項具有深遠意義的重要工作。通過修訂標準，將引領電子級鍺烷規(guī)模化產出，推動我國電子半導體材料行業(yè)發(fā)展和鍺烷的生產和檢測合作研發(fā)，提升行業(yè)的競爭力，促進整個行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。同時通過標準的制定，有利于提高我國高端電子材料自給能力，推動電子相關產業(yè)進步，擴大我國電子科技對外影響力，有效服務于國家戰(zhàn)略需求。因此，修訂后的高純度電子級鍺烷產品國家標準，無論是國家需要、市場需要還是對用戶負責都是我們應要進行的一項具有意義的工作。目前，我國已具備自主生產超高純鍺烷的能力。而且隨著鍺烷應用的越來越廣泛，國內生產廠家將會增加，本次制定推動了國內鍺烷的產業(yè)化，因此本次修訂將產生以下一些方面的效益：（1）推動國內電子用鍺烷生產產企業(yè)采用先進的生產工藝，與國外先進企業(yè)看齊。（2）本次制訂后標準達到了國際先進水平，提高了國產電子鍺烷產品的國際競爭力。（3）檢測方法采用了氦離子化氣相色譜法這種先進的方法，為標準使用者提供了更好的指導。（4）包括了安全警示的內容，對使用者提供了很好的幫助.四、采用國際標準和國外先進標準的程度，以及與國際、國外同類標準水平的對比情況，或與測試的國外樣品、樣機的有關數據對比情況該標準無國際標準可以借鑒，在制定過程中參考了國內外相關文獻資料。五、與有關的現行法律、法規(guī)和強制性國家標準的關系電子鍺烷屬于危險化學品，在生產、儲運和使用環(huán)節(jié)涉及以下多項強制性國家標準，本文件與現行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準，特別是強制性標準是協調一致的：GB190危險貨物包裝標志GBl5258化學品安全標簽編寫規(guī)定同時，還應符合以下法規(guī)：《氣瓶安全技術監(jiān)察規(guī)程》、《危險化學品安全管理條例》等規(guī)定。六、重大分歧意見的處理經過和依據本次國標的制定無重大分歧意見。七、國家標準作為強制性國家標準或推薦性國家標準的建議建議將該標準作為推薦性國家標準，建議標準發(fā)布后6個月實施。八、貫徹國家標準的要求和措施建議（包括組織措施、技術措施、過渡辦法等內容）本次國標的修訂是依據半導體材料行業(yè)發(fā)展的要求，根據我國電子鍺烷的發(fā)展現狀進行的，因此應盡快實施國家標準。本次修改的內容已經具有較廣泛的應用范圍，具有可靠的技術措施保證，標準發(fā)布后將組織相關生產和應用企業(yè)進行宣貫培訓，因此標準實施的過渡期較短（不會超過半年）。九、廢止現行有關標準的建議十、其他應予說明的事項PDD法測定氫、氧+氬、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲一、標準氣體及樣品氣體標準氣體一：組分含量見表1生產單位：大連大特氣體有限公司；表1：標氣組分濃度表組分H2O2ArN2COCH4CO2含量（10-6mol/mol）5.25.05.099二、儀器分析及數據1、氦離子化氣相色譜儀生產單位：上海華愛色譜分析技術有限公司設備型號：GC-9560-PDD柱爐：50℃;檢測器：150℃;輔助箱1：50℃;定量管1：1.0mL；定量管2：1.0mL；載氣（氦氣）流速：30mL/min；2、色譜流程圖圖1PDD檢測SiF4中H2、O2+Ar、N2、CO2、CH4、CO、H2S、SO2流程圖1-載氣（高純氦氣）2-減壓閥3-定點穩(wěn)壓閥4-純化器5-過濾器6、7、8、9-氣動十通閥10-樣品進11-樣品出12、13-流量計14、15-定量環(huán)16-碳分子篩17-5A柱20、21、22、23-針閥放空24-氦離子檢測器25-放空口3、色譜柱預分離柱Ⅰ：長約0.6m、內徑約2mm的不銹鋼管,內裝約粒徑為0.18mm~0.25mm的碳分子篩，或其他等效色譜柱。預分離柱Ⅱ：長約3m、內徑約2mm的不銹鋼管，內裝粒徑為0.18mm~0.25mm的乙基苯乙烯和二乙烯基苯共聚物，或其他等效色譜柱。色譜柱Ⅰ：長約1.5m、內徑約3mm的不銹鋼管，內裝粒徑為0.