ICS 71.100.20 G 86
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中华人民共和国国家标准
GB/T15909—2017 代替GB/T15909—2009
电子工业用气体 硅烷
Gas for electronic industrySilane
2017-12-01实施
2017-05-31发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T15909—2017
电子工业用气体 硅烷
1范围
本标准规定了硅烷气体的技术要求、试验方法、标志、包装、贮运及安全的内容。 本标准适用于硅化镁法、氢化铝钠还原四氟化硅法、氯硅烷歧化工艺法制备的电子工业用硅烷。它
主要用于制作高纯多晶硅、二氧化硅的低温化学气相淀积、氮化硅化学气相淀积、多晶硅隔离层、多晶硅欧姆接触层和异质或同质硅外延生长原料以及离子注人源和激光介质等，还可用于制作太阳能电池、光导纤维和光电传感器等。
分子式：SiH4。 相对分子质量：32.117按2011年国际相对原子质量）。
规范性引用文件
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GB190危险货物包装标志 GB/T3723 工业用化学产品采样安全通则 GB/T5099 钢质无缝气瓶 GB/T5832.1 气体湿度的测定 第1部分：电解法 GB/T 7144 气瓶颜色标志 GB/T11446.1 电子级水 GB/T14193 液化气体气瓶充装规定 GB 15258 3化学品安全标签编写规定 GB/T16804 气瓶警示标签 GB/T26571 特种气体储存期规范 GB/T28726 气体分析氨离子化气相色谱法 TSGR0006 气瓶安全技术监察规程危险化学品安全管理条例特种设备安全监察条例
3技术要求
3.1技术指标
硅烷的质量应符合表1和表2的要求。
表1技术指标
指标 99.999 9
项目名称
硅烷(SiH。)纯度（体积分数)/10-2
≥
1 GB/T159092017
表1(续)
项目名称
指标 20 0.05 0.5 0.05 0.1 0.05 0.05 0.1 0.3 0.5 1
< < < < < < < 1 < < <
氢(H,)含量（体积分数)/10-6 （氧+氢)(Oz+Ar)含量（体积分数)/10-s 氮(Nz)含量（体积分数)/10-6 甲烷(CH）含量（体积分数）/10- 经(C～C）含量（体积分数)/10-6 一氧化碳(CO)含量（体积分数)/10- 二氧化碳(CO2)含量（体积分数）/10-6 氯硅烷（二氯二氢硅、三氯氢硅、四氯化硅）含量（体积分数）/10-6 乙硅烷(SizH。）含量（体积分数)/10-6 水(H,O)含量(体积分数)/10-s 杂质总含量(体积分数)/10- 颗粒电性能规格
供需双方商定供需双方商定
表2 重金属及其他元素技术指标
指标 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 1.0
重金属及其他元素含量(摩尔分数)/10-9
铝(AI) 锑(Sb) 砷(As) 硼(B) 镓(Ga) 磷(P) 铬(Cr)+铜(Cu)+铁(Fe)+镍(Ni)+锌(Zn)
< < < < < < <
4 试验方法
4.1 抽样、判定和复验 4.1.1 硅烷产品应逐一检验并验收。当检验结果有任何一项指标不符合本标准技术要求时，则判该产品不合格。生产企业应确保每一包装硅烷产品符合本标准技术要求。 4.1.2 硅烷采样安全应符合GB/T3723的相关规定。
2 GB/T15909—2017
4.2硅烷纯度 4.2.1 总杂质含量按式(1)计算：
..(1)
式中：
（氧十氩）含量（体积分数），10-§；
p2 -氮含量（体积分数），10""； p3 - 甲烷含量（体积分数），10-； 94 - -烃（C～C）含量（体积分数），10-6；
氧化碳含量（体积分数），10-5，
ps p5 二氧化碳含量（体积分数），10-；
+
氯硅烷含量（体积分数），10-6；
：——-乙硅烷含量（体积分数），10-"；中：—水含量（体积分数），10-°； p10 总杂质含量（体积分数），10-6。
-
4.2.2硅烷纯度按式(2)计算：
0=100—1010-
.(2)
式中： —硅烷纯度（体积分数），10-2。
4.3尾气处理措施
测定硅烷中的杂质含量时，应有硅烷尾气处理措施，以防止硅烷对环境的污染。 4.4氢、氧十氩、氮、甲烷、烃（C～C）、一氧化碳、二氧化碳、氟硅烷和乙硅烷含量的测定
按GB/T28726规定的切割进样的方法测定硅烷中的氢、氧十氩、氮、甲烷、烃（Cz～C,）、一氧化碳、 二氧化碳、氯硅烷和乙硅烷含量。
检测样品前，可用高纯氨气充分吹扫管路系统的空气和水分，检测完成后可用高纯氨气（或氮气）充分吹扫系统中残留的硅烷。
预分离柱：长约5m、内径约2mm的316L不锈钢管，内装粒径为0.18mm~0.25mm的Porapak Q（一种高分子聚合物），或其他等效色谱柱。
色谱柱：色谱柱I：长约3m、内径2mm的不锈钢柱，内装粒径为0.18mm～0.25mm的5A分子筛，或其
他等效色谱柱。该柱用于分析氢、氧十氩、氮、一氧化碳含量。
色谱柱Ⅱ：长约2m、内径约2mm的不锈钢管，内装粒径为0.18mm0.25mm的PorapakQ，或其他等效色谱柱。该柱用于分析甲烷、烃（C2～C）、二氧化碳、乙硅烷含量。
色谱柱Ⅲ：长约30m、内径0.53mm、内涂10um厚度的聚甲基硅氧烷毛细柱，或其他等效色谱柱
该柱用于分析氯硅烷含量。
标准样品：组分含量的体积分数为1×1055×10-，或与样品气中的组分含量相近，平衡气为氨。
允许采用其他等效的方法测定硅烷中的氢、氧十氩、氮、甲烷、烃（C2～C）、一氧化碳、二氧化碳、氯硅烷和乙硅烷含量。当测定结果有异议时，以本标准规定的方法为仲裁方法。
3 GB/T15909—2017
4.5 5水含量的测定
按GB/T5832.1执行。在导入硅烷产品前，可用干燥氮气完全吹除仪器系统中的空气。 允许采用其他等效的方法测定电子工业用硅烷气体中水分含量。当测定结果有异议时，以
GB/T5832.1规定的方法为仲裁方法。
检测限：0.05×10-（体积分数）。
4.6 5金属及其他元素含量的测定 4.6.1仪器
采用电感耦合等离子质谱法（ICPMS)测定硅烷中的铝、锑、砷、硼、镓、磷、铬、铜、铁、镍、锌等金属及其他元素的含量。
检测限：不大于0.01μg/L。 4.6.2材料与试剂 4.6.2.1硝酸：金属及其他元素含量低于0.01μg/L。 4.6.2.2 测定吸收液：5%硝酸。 4.6.2.3 金属及其他元素离子的标准溶液：标准溶液中金属及其他元素的含量应当与被测试样中所对应的含量相近。 4.6.2.4 碱吸收液：10%~20%的氢氧化钠水溶液。 4.6.2.5 试验用水：符合GB/T11446.1中EW-I级的要求。 4.6.2.6 聚四氟乙烯洗气瓶：50mL。 4.6.2.7 碱液吸收用锥形瓶：2000mL，内装1500mL的碱吸收液。 4.6.2.8 移液管。 4.6.2.9 转子流量计。 4.6.3 样品吸收 4.6.3.1 吸收装置图参见附录A。 4.6.3.2 取样前，用高纯氮气充分吹扫气路及阀门。 4.6.3.3 吹扫完毕后用移液管准确移取30mL吸收液加入到洗气瓶中，用氮气吹扫约30min后，关闭氮气缓慢打开硅烷钢瓶并调节流量，以300mL/min的流量通入约20L硅烷，记录吸收硅烷样品量。 记录大气压力和温度的数值。 4.6.3.4吸收完毕后再用氮气吹扫气路约30min，关闭氮气取下洗气瓶。 4.6.3.5 同时作氮气空白。 4.6.4测定步骤 4.6.4.1启动仪器
按电感耦合等离子质谱仪（ICPMS)说明书开启仪器，调整仪器各部件达到测定条件，待仪器稳定后即可测定。
4 GB/T15909—2017
4.6.4.2测定 4.6.4.2.1标准样品的测定
用金属及其他元素的标准溶液进样。记录标准溶液中金属及其他元素信号强度。每种标准溶液至少重复进样两次，直至两次平行测定的相对偏差不大于5%，取平均值。 4.6.4.2.2样品的测定
将吸收后的样品溶液以测定标准溶液同样的测定条件进样，记录不同金属及其他元素信号强度，重复进样至少两次，直至两次平行测定的相对偏差不大于15%，取平均值。 4.6.4.2.3空白的测定
按测定样品的方法测定空白吸收液。
4.6.5试样体积的计算
试样体积按式（3)计算：
P,×293.1
·(3)
V: 101.3(273.1+t) XV
式中： V PI 吸收时的大气压力的数值，单位为千帕(kPa)； t 吸收时的温度的数值，单位为摄氏度（℃）； V, - 吸收的硅烷样品量，单位为升（L）。
20℃，101.3kPa的试样体积的数值，单位为升（L)；
4.6.6结果计算
吸收液中金属及其他元素的含量按式(4)计算：
C;=A;/ A,Xc,
·( 4 )
式中： c; A：—样品的信号强度； A，—标样的信号强度；
吸收液中金属元素的含量，单位为微克每升（μg/L)；
标样的含量，单位为微克每升（ug/L)。
Cs
硅烷中金属元素的含量Φ1，数值以10-9表示，按式(5)计算：
(c; -co)×V, ×M
(5)
p11 = M,×1.342×V
式中： Co V; M —硅烷的摩尔质量（M=32.117)，单位为克每摩尔（g/mol)； M；—待测金属元素的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol)； 1.342 -20℃、101.3kPa时硅烷的密度，单位为克每升（g/L）。
空白溶液中金属元素的含量，单位为微克每升（μug/L）； -吸收液的体积，单位为毫升（mL）；
5 GB/T15909—2017
5标志、包装、贮运及安全
5.1标志、包装及贮运 5.1.1硅烷的充装及贮运应符合TSGR0006、《危险化学品安全管理条例》和《特种设备安全监察条例》 的相关规定。 5.1.2包装硅烷的气瓶应符合GB/T5099的规定。 5.1.3推荐使用进行内表面处理的气瓶，处理后的气瓶应满足本标准的要求。瓶阀出气口连接方式推荐使用DISS632。 5.1.4应防止泄漏和瓶口被污染。 5.1.5 硅烷的充装应符合GB/T14193的相关规定。 5.1.6 硅烷的包装标志应符合GB190的相关规定，额色标志应符合GB/T7144的规定，标签应符合 GB/T16804、GB15258规定的要求。 5.1.7包装容器上应标明“电子级硅烷”字样。 5.1.8瓶装硅烷的最大充装量按式（6)计算：
m=F,.V
...(6)
式中： m V 气瓶标明的内容积，单位为升（L）； F，—硅烷的充装系数，0.3kg/L。
气瓶内硅烷的质量，单位为千克（kg）；
5.1.9用户返回的硅烷钢瓶的余压不应低于0.2MPa， 5.1.10 硅烷的保存期限按GB/T26571规定执行。 5.1.11 硅烧出厂时应附有质量合格证，其内容至少应包括
一产品名称、生产厂名称、危险化学品生产许可证编号；
生产日期或批号、充装质量（kg）；
-
一本标准号及技术指标、检验员号。
5.1.12硅烷产品应存放在阴凉、干燥、通风的库房内，不应曝晒，远离热源。
5.2安全警示
5.2.1硅烷在常温常压下为无色、有特殊气味的易燃气体。与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。 5.2.2混合气泄漏到空气中时，硅烷的自燃下限约是0.8×10-2（体积分数）。 5.2.3灭火时，消防人员应佩戴防毒面具、穿全身消防服，在上风向灭火。切断气源，尽可能将容器从火场移至空旷处，喷水保持火场容器冷却，直至灭火结束，同时使用水雾降低在空气中燃烧产物的形成。 不应将水柱直接喷向燃烧中的硅烧。若不能切断气源，则不应熄灭泄漏处的火焰。灭火剂：水、泡沫、干粉、二氧化碳。不应使用氟利昂灭火器。 5.2.4发生泄漏时，迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出人。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服。从上风处进人现场。尽可能切断泄漏源。喷雾状水稀释。如有可能，将残余气或漏出气用排风机送至水洗塔或与塔相连的通风橱内。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。 5.2.5操作注意事项：生产过程密闭操作，生产装置全面通风。操作人员应经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具（半面罩），戴化学安全防护眼镜，穿防静电工作服，戴
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