三氟化氮（NF3）主要用途是用作氟化氫－氟化氣高能化學(xué)激光器的氟源，在h2-O2 與F2之間反應(yīng)能的有效部分（約25%）可以以激光輻射釋放出，所 HF-OF激光器是化學(xué)激光器中最有希望的激光器。三氟化氮是微電子工業(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(wú)污染，尤其是在厚度小于1.5um的集成電路材料的蝕刻中，三氟化氮具有非常優(yōu)異的蝕刻速率和選擇性，在被蝕刻物表面不留任何殘留物，同時(shí)也是非常良好的清洗劑。隨著納米技術(shù)的發(fā)展和電子工業(yè)大規(guī)模的發(fā)展技術(shù)，它的需求量將日益增加。
三氟化氮（NF3主要生產(chǎn)方法
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^(guò)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(guò)程中陽(yáng)極產(chǎn)生三氟化氮,陰極產(chǎn)生氫氣。我國(guó)三氟化氮生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)方法為上述兩種方法。
直接化合法
直接化合法生產(chǎn)NF3的反應(yīng)分為三種方式:氣-氣反應(yīng)、氣-液反應(yīng)、氣-固反應(yīng)。但是氣-氣反應(yīng)即氟與氨氣直接化合反應(yīng)生成NF3的收率低(見(jiàn)CN100333993C、CN1213943C),并且工藝過(guò)程不易控制,所以工業(yè)上主要采用后兩種方式(氣-液反應(yīng)與氣-固反應(yīng))生產(chǎn)三氟化氮。國(guó)內(nèi)外企業(yè)在中國(guó)申請(qǐng)或授權(quán)的關(guān)于三氟化氮制備方法的專(zhuān)利有14項(xiàng)。
電解法
工業(yè)上電解法生產(chǎn)NF3主要是電解熔融的NH4F·xHF。NF3的電解工藝已經(jīng)比較成熟,一些國(guó)外公司均使用電解法生產(chǎn)NF3。在電解過(guò)程中,陽(yáng)極生成F2。為了降低電解中生成的F2量及電解液揮發(fā)的HF量,電解液中NH4F電解反應(yīng)比例需過(guò)量,NH4F和HF的物質(zhì)的量比為1.1～ 1.5。電解溫度大約為100～ 120℃(見(jiàn)CN1450202A),此溫度不僅保證電解液中離子能夠快速向電極移動(dòng),又保證氣體能迅速脫離電極表面,快速溢出電解液。電解電壓為6.7～ 7.2 V,電流密度大約為0.01～ 0.32 A/mm2。電解槽的生產(chǎn)能力與電解有效面積和電流密度密切相關(guān),電流密度的大小直接影響NF3的產(chǎn)率,當(dāng)電流密度小于0.01 A/mm2,Ni的沉積速率小,但NF3氣體的產(chǎn)率也很小;電流密度大于0.32 A/mm2,雖然會(huì)提高NF3氣體的產(chǎn)率,但電解溫度不易控制,且容易發(fā)生爆炸,使電解過(guò)程不穩(wěn)定、不安全(見(jiàn)CN1450202A)。為了提高電解槽的電流效率,在電解過(guò)程中向陽(yáng)極底部鼓入惰性氣體,促使電解液的流動(dòng),這樣可使電流效率提高10%左右(見(jiàn)JP2000104186)。
三氟化氮（NF3）的主要應(yīng)用
IC方面：由于作為半導(dǎo)體工業(yè)中氣體清洗劑的全氟烴(PFC)對(duì)環(huán)境有害,近年來(lái)有逐漸被三氟化氮(NF3)取代之勢(shì)。了解更多電子特氣請(qǐng)關(guān)注微信gasgroup使用NF3作為化學(xué)蒸氣沉積(CVD)箱清洗劑,與全氟烴相比,可減少污染物排放量約90%,且可顯著提高清洗速度,從而可提高清洗設(shè)備能力約30%。
LCD方面：NF3還可用作蝕刻劑,也用于液晶顯示器(LCD)的加工。為此,近年來(lái)NF3需求量急劇增長(zhǎng),90年代中期全球年用量不到46t, 2013年為5100噸。為滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的需求,世界各生產(chǎn)商均在積極擴(kuò)大生產(chǎn)能力,預(yù)計(jì)每年將繼續(xù)增長(zhǎng)約15%。但是三氟化氮(NF3)的GWP值高達(dá)10 800,今后的發(fā)展可能會(huì)為此受到一定的限制。
太陽(yáng)能電池：NF3作為蝕刻和清洗氣體也在太陽(yáng)能電池制造行業(yè)廣泛應(yīng)用。