【国家标准】 电子工业用气体　硅烷(SiH4)

中华人民共和国国家标准

电子工业用气体 硅烷(SiH₄)GB/T 15909-1995

Gas for electronic industry—Silane

1 主题内容与适用范围

本标准规定了电子工业用硅烷气体的技术要求、检验方法、检验规则、包装、标志、运输、贮存和安全要求等。

本标准主要用于电子工业中多晶硅和单晶硅外延沉积、二氧化硅的低温化学汽相沉积、非晶硅薄膜沉积等。

分子式：SiH₄

相对分子质量：32.117（按1991年国际相对原子质量）。

101.3 kPa下的沸点：-112℃。

20℃和101.3 kPa下气体密度：1.342 kg/m³。

-185℃下液体密度：711 kg/m³。

2 引用标准

• GB 190 危险货物包装标志
• GB/T 3051 无机化工产品中氯化物含量测定的通用方法 汞量法
• GB/T 5274 气体分析 校准用混合气体的制备 称量法
• GB/T 5832.1 气体中微量水分的测定 电解法
• GB 7144 气瓶颜色标记

3 技术要求

3.1 质量指标

硅烷的质量应符合下表的要求。对硅烷中重金属和颗粒的要求由供方与用户商定。

国家技术监督局 1995-12-20批准1996-08-01实施

注：

GB/T 15909—1995

• ① 表中纯度及杂质含量均以摩尔分数表示 mol/mol。
• ② 多晶硅或二氧化硅用途不规定氮含量。

3.2 电性能规格

电阻率应大于100 Ω·cm (N型)，电阻率的测定方式由供方与用户商定。

4 检验方法

4.1 纯度

硅烷的纯度用摩尔分数表示，按式(1)计算，对于多晶硅或二氧化硅用途，不计入 X₅(氮含量)

X = 100 - (X₁ + X₂ + X₃ + X₄ + X₅ + X₆ + X₇) × 10⁻⁴ ……………………(1)

式中：X——硅烷纯度（摩尔分数），10⁻⁴；

X₁——一氧化碳和二氧化碳(CO+CO₂)含量（摩尔分数），10⁻⁶；

X₂——氯化物总量（摩尔分数），10⁻⁵；

X₃——烃(C₁～C₅)含量（摩尔分数），10⁻⁴；

X₄——氢(H₂)含量（摩尔分数），10⁻⁶；

X₅——氮(N₂)含量（摩尔分数），10⁻⁵；

X₆——氧(O₂)含量（摩尔分数），10⁻⁴；

X₇——水(H₂O)含量（摩尔分数），10⁻⁶。

4.2 一氧化碳和二氧化碳含量的测定

4.2.1 仪器与方法

采用带有热导检测器或氮离子化检验器的气相色谱仪，也可采用质谱联用仪测定硅烷中的一氧化碳和二氧化碳。

方法检测极限（摩尔分数），1×10⁻⁶。

4.2.2 操作条件

色谱柱：内装P.W.Carbosphere，长约2.4 m，内径约4 mm不锈钢柱，或其他等效色谱柱。

载气：高纯氮，流量约30 mL/min。

进样量：3～5 mL。

检测器温度：250℃。

色谱柱程序升温曲线：

初始温度：110℃，保持时间：4.50 min；

程序升温速率：5℃/min；

终到温度：160℃，保持时间：6.00 min。

4.2.3 标样：以氮气为底气，含一氧化碳和二氧化碳（摩尔分数）各为1×10⁻⁶～5×10⁻⁶，按GB/T 5274配制。

4.2.4 操作步骤

4.2.4.1 用一气体采样阀把硅烷样品注入色谱柱，测量并记录其保留时间和峰面积（或峰高）。重复进样两次，其两次平行测定相对偏差不应大于5%，取其平均值。洗脱次序为一氧化碳、二氧化碳，然后反吹硅烷。

4.2.4.2 用测定样品同样的方法注入标样，记录保留时间和峰面积（或峰高），重复进样两次，其两次平行测定相对偏差不应大于5%，取其平均值。

4.2.5 结果计算

硅烷中一氧化碳和二氧化碳的含量按式(2)计算：

Xᵢ = X₀ * Hᵢ(A₁) / Hᵢ(C₄)

4.3 氯化物总量的测定

式中：X_i——样品中被测组分含量（摩尔分数），10^-6；
X_s——标样中被测组分含量（摩尔分数），10^-6；
H_i(A_i)——样品气中被测组分的峰高（峰面积），mm(mm²)；
H_s(A_s)——标样中被测组分的峰高（峰面积），mm(mm²)。

4.3.1 方法

采用滴定硅烷水解物的方法测定样品中氯化物总量。本方法检测极限（摩尔分数）：0.5×10^-6。

4.3.2 取样装置

取样装置如图1所示。硅烷易自燃，取样装置必须密封，在注入硅烷前应用氮气彻底吹洗。

[图片]

图1 氯化物总量测定装置

1—磁力搅拌器；2—水浴；3—出气口；4—锥形瓶(2000 mL)；5—洗气瓶(125 mL)；
6—流量计；7—压力调节器；8—硅烷气瓶；9—高纯氮气瓶

4.3.3 仪器、材料

微量滴定管，分度值为0.01 mL或0.02 mL。

其他实验室常规仪器、材料，如三角瓶(250 mL)、滴定管架、各种夹子、支架、橡皮管、橡胶塞等。

4.3.4 试剂、溶液

氢氧化钾(GB/T 2306)：15×10^-3mol/L溶液（15 g KOH溶于100 mL去离子水中）。

硝酸汞：0.001～0.005 mol/L标准溶液，按GB/T 3051规定配制、标定。

氯化钠(GB/T 1253)：0.001～0.005mol/L标准溶液，按GB/T 3051规定配制。

指示液：把5 g二苯巴酚和0.5 g溴酚蓝溶于750 mL乙醇，再加入250 mL去离子水制备成指示剂溶液。

硝酸(GB/T 337)：0.2mol/L溶液。

4.3.5 操作步骤

• 在锥形瓶(4)中注入1700 mL 15×10^-3KOH溶液。
• 在洗气瓶(5)中注入75 mL去离子水。
• 按取样装置图将各部分连接。
• 整个系统用高纯氮气以平缓的流速吹洗约30 min，将装置中的空气吹除完全。
• 在保持中速搅拌的情况下，以不高于250 mL/min流速通入计算量（按式3）的硅烷(SiH₄)气体。停止通入硅烷。再次用氮气吹洗系统约30 min，将装置中的硅烷完全吹除、吸收。
• 取出洗气瓶，将瓶内溶液定量转移至250 mL锥形瓶中，并用25 mL去离子水洗涤3次。
• 加入数滴指示剂溶液，以线滴状滴加0.2mol/L的HNO₃溶液至刚好使溶液颜色从紫色变...