与农药行业中的原药和制剂类似，特气行业也分为原料气和充装气。原料气一般情况下为高纯度单品，下 游客户实际使用的一般是复配后的充装气。

电子特气产业本身主要可分为合成和提纯两大部分，由于 IC 生产工艺和技术的不断进步，芯片尺寸的逐渐 提升，工艺逐步提升，特点尺寸线宽慢慢降低，需要 IC 制程使用的一些电子气体品质较高、指定技术指标逐渐 完善，对核心杂质的需求也更加严格。就算是其中的一种特殊杂质不满足要求，都会使得 IC 品质有很大问题， 变为次品或者废品，甚至会因为不满足要求的气体扩散，使得整条生产线出现污染。如果有金属杂质，会使得 正电荷或二氧化硅表面出现跃迁，使得 IC 特性出现变化，而且会导致器件逐步失去作用，减少它的使用周期， 对元件的可信度带来负面作用，有粒子时，也会导致表面出现问题，很大程度的对工作稳定性带来影响，严重 的会失去作用。

12 英寸、90 纳米制程的 IC 制造技术需要电子气体纯度要在 99.999%-99.9999%（5N-6N）以上，有害的气 体杂质需要控制在 10-9（ppb），对金属元素杂质以及尘埃粒子做出了严格的限制。在更为先进的 28nm 及目前 国际一线的 6nm-10nm 制程工艺中，电子特气的纯度要求则很可能更高，甚至达到 ppb（10-12）级别。由于行 业对产品纯度的特殊要求，电子特气的纯化、杂质检测、储运技术面临全方位考验。纯化技术自不必多说；杂 质检测方面，由于需要检测的杂质含量低至 ppb 级别，常规分析方法无法胜任，需要使用特殊的气相色谱、 ICP-AES、ICP-MS 等非常规分析方法；储运方面，一方面由于纯度要求极高，对容器的溶出性能提出了非常高 的要求，少量杂质从容器材质中溶出都会导致储存在其中的特气受到污染；另一方面某些剧毒气体需要使用负 压气瓶储运以减少泄露危险。

低温精馏、膜分离、吸附分离为主流纯化技术

目前，工业化应用的电子气体制备方法主要有低温精馏、膜分离、吸附分离和吸收等方法。

低温精馏

该技术是当前大多数高纯电子气体生产供应商主要采用的气体分离提纯技术，工业应用相当成熟。低温精 馏即将某些气体的混合气冷冻液化，依靠两种气体或多种气体之间的相对挥发度的不同，通过温度或压力变化 进行蒸馏，这种分离方法操作简单，适用于气体混合气中的某些不凝气，如氮气、氢气、氧气等压缩气体的脱 除。

高纯 BF3即主要使用低温精馏的方式提纯，流程如下图所示，低温精馏塔的具体设置为精馏塔中部温度为 -96℃左右，下部温度为-98℃左右。BF3进入精馏塔，通过精馏塔温度的控制可以使 BF3以气态的形式从精馏塔 的上端进入冷凝器，而 SiF4 以液态的形式从底端进入再沸器，从而进行低温精馏操作，实现两种物质的分离， 但该方法能耗比较大，操作条件要求严格。

吸附分离技术

吸附分离工艺已经成为工业上广泛运用的分离纯化方法，吸附可分为化学吸附和物理吸附。昭和电工曾公 开了一种用于纯化八氟丙烷、八氟环丁烷等全氟烷烃的吸附剂生产方法，该吸附剂能有效吸附八氟丙烷中的六 氟丙烯、一氯五氟乙烷、七氟丙烷等杂质，将杂质含量降低至 1×10-6以下。主要步骤为：1)将原炭进行酸洗和 水洗；2)原炭在 50-250℃下脱氧或脱水；3)原炭在 500-700℃下再炭化；4)原炭在 700-900℃下，于惰性气体、 二氧化碳和水蒸汽混合气中活化。经该吸附剂纯化后的八氟丙烷纯度可大于 6N（99.9999%） 。

膜分离技术

膜是一种具有选择性的分离材料。利用膜的选择性分离并实现原料中不同组分之间的分离、纯化、浓缩的 过程称作膜分离。

膜分离技术的核心是膜材料，膜材料是膜分离技术发展的关键。从 20 世纪 70 年代掀起气体分离膜研究的 高潮以来，几乎对所有现成的、可以成膜的高分子材料如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚砜(PSF)、醋酸纤维素(CA)、 聚碳酸酯(PC)等在气体分离方面进行了评价，其共同存在的问题:凡是渗透系数大的膜，其选择系数就低;凡是选 择系数高的膜，其渗透系数就低。因此，要想得到两者都比较高的膜材料，必须从合成专用的气体分离膜聚合 物着手。

大金专利报道了一种使用气体分离膜除去碳酰氟(COF2)中 CO2的相关技术，此法成为高纯碳酰氟项目中降 低 CO2含量的可能手段之一。其通过采用聚酰亚胺中空纤维膜的技术手段对碳酰氟进行精制纯化，可以获得用 于半导体蚀刻的高纯碳酰氟，所采用的膜分离装置如下图所示。所用的中空纤维膜为聚酰亚胺膜，可选用 Kapton(DuPont)、MATRIMID(CibaGeigy)、UM、DM(宇部兴产)等系列，中空纤维膜需要自制。使用前，通过流 量调节器 2 通入 N2除去装置内的 H2O、O2等可能对 COF2造成不利影响的因素，分离气体的中空纤维膜的透过 侧与未透过侧的压差范围为 0.01-1.00 MPa，温度 0-50℃。

负压气瓶技术为危险特气储运必备

在半导体制造过程中，常会使用具有危害性及毒性的气体。传统的高压气瓶储运方式虽然气体储运密度足 够高，但由于气瓶本身为高压状态，一旦发生意外释放或泄露，将导致剧毒、易燃、易爆的危险气体散逸，可 使附近工作人员瞬间遭受严重伤害或是死亡，所以对于那些具有高毒性或是危险性的气体，高压气瓶已不再是 合宜的储存及运送方式，负压气瓶技术已经逐步取而代之并成为行业标准。负压气瓶技术使用具有纳米级孔洞 的基材吸附气体分子，使钢瓶压力降低至低于大气压，从而减少危险气体泄露风险。

1993 年先进科材股份有限公司（Advanced Technology Materials,Inc.，ATMI）首先开始应用负压气瓶技术并 将之商业化，商标名称为 Safe Delivery Source，即 SDS 气瓶。时至今日，危险电子特气如离子注入中使用的磷烷、 砷烷及三氟化硼等，已经强制性使用 SDS 负压气瓶。2014 年 Entegris 收购了先进科材，如今 Entegris SDS 储存 技术产品占据了全球危险特气储运 85%的市场份额。

SDS 系统使用 Brightblack 为吸附材料，这是一种多孔碳材料，其比表面积可高达 500 平方米/g，将 Brightblack 材料填充至 1-2 英尺高的钢瓶中即为 SDS 负压气瓶。