CN102161101A - 超大规模集成电路用高纯钨材的制备方法 - Google Patents

超大规模集成电路用高纯钨材的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102161101A
CN102161101A CN 201110143147 CN201110143147A CN102161101A CN 102161101 A CN102161101 A CN 102161101A CN 201110143147 CN201110143147 CN 201110143147 CN 201110143147 A CN201110143147 A CN 201110143147A CN 102161101 A CN102161101 A CN 102161101A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tungsten
powder
hydrogen
high purity
tungsten powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201110143147
Other languages
English (en)
Other versions
CN102161101B (zh
Inventor
闵邦平
胡元钧
王竹青
曾巧华
柴朝晖
刘希星
刘少霖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GANZHOU HONGFEI TUNGSTEN-MOLYBDENUM MATERIALS Co Ltd
Original Assignee
GANZHOU HONGFEI TUNGSTEN-MOLYBDENUM MATERIALS Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GANZHOU HONGFEI TUNGSTEN-MOLYBDENUM MATERIALS Co Ltd filed Critical GANZHOU HONGFEI TUNGSTEN-MOLYBDENUM MATERIALS Co Ltd
Priority to CN2011101431472A priority Critical patent/CN102161101B/zh
Publication of CN102161101A publication Critical patent/CN102161101A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102161101B publication Critical patent/CN102161101B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

一种超大规模集成电路用高纯钨材的制备方法，包括预还原、氢气还原、酸洗除杂、配粉、成形、预烧结、高温烧结、切断脱气处理等步骤。本发明的还原阶段采取钨粉制备的多组工艺，制得不同粒度的钨粉，经配合的钨粉粒度呈良好的正态分布，钨粉间结合力得以提高，压坯成形过程无须添加粘结剂，避免了碳的污染；还原后钨粉采用稀酸洗涤，有效降低可溶于酸和水的Fe及其它金属杂质；钨条经切断后在氢气气氛中脱气处理，降低了金属间隙气体杂质含量；从而实现了制备高纯钨材的效果，所获得的高纯钨材其化学纯度高，杂质含量低，适合于规模化生产。

Description

超大规模集成电路用高纯钨材的制备方法
技术领域
本发明属钨粉末冶金领域，涉及一种超大规模集成电路用高纯钨材的制备方法。
背景技术
在微电子行业，随着超大规模集成电路向轻、薄、短、小、高性能方向发展，芯片向高集成度、高频率、超多I/O端子数方向发展，迫切需要提高封装密度。为满足这些要求，大规模集成电路的三维立体布线技术应运而生。而钨具有良好的导电性、逸出功近于硅的频带隙及优良的热稳定性（与硅结合性良好），成为首选材料，现广泛应用于集成电路的栅极材料和布线材料。
目前，在我国制备高纯钨材主要有两种方法：一是以钨条为原料，采用电弧熔炼、电子束熔炼和区域熔炼技术提纯钨金属，产品以小批量和特定的军事用途为目标，钨材为铸造态，虽然产品纯度较高，但是对装备依赖度高、批量小、成品率低、成本高，难以形成规模化生产。二是采用普通钨粉末冶金方法生产，在压制成型过程中要添加含碳有机物的粘结剂（成型剂），虽然在后续的烧结过程中通过高温处理，可以去除绝大部门粘结剂。但此过程增加了碳含量的污染，且生产过程中的除杂效果一般，铁(Fe)、氧（O）、碳（C）等杂质含量高，难以满足超大规模集成电路用钨材的品质要求。
发明内容
本发明的目的就是针对背景技术存在的缺陷，提供一种可满足超大规模集成电路用高纯钨材的制备方法，该制备方法能有效降低钨材中铁、氧、碳等杂质含量，同时提高钨含量，且钨材密度高、产品使用性能稳定。
本发明的超大规模集成电路用高纯钨材的制备方法，包括以下步骤：
A、预还原，选用符合GB/T10116—2007中APT—0牌号的仲钨酸铵，采用常规技术通过四带温区还原炉，氢气还原生成含氧量为19～20%的蓝色氧化钨；
B、氢气还原，将蓝色氧化钨用常规还原工艺通过五带温区还原炉，在还原温度为600～950℃，氢气流量为4.0～6.0m3/h，氢气露点≤-60℃，推速为20～25min的工艺条件下调整装舟量，装舟量分别为280±5g、330±5g、380±5g、430±5g、480±5g时，制得费氏粒度为2.0±0.2μm、2.5±0.2μm、3.0±0.2μm、3.5±0.2μm、4.0±0.2μm的钨粉；
C、酸洗除杂，将以上各粒度钨粉分别用电阻率>1.0×105Ω·cm的去离子水搅拌洗涤30～35min，停搅拌澄清后，抽去上清液，加入浓度4～5%的盐酸，搅拌洗涤45～50min，停搅拌澄清，抽去上清液，再用电阻率>1.0×105Ω·cm 去离子水清洗至pH值＞3为止，钨粉经真空过滤，置于70～90℃的真空烘干箱内干燥24～30h，并经160～200目筛筛分；
D、配粉，将酸洗除杂后的各粒度钨粉，按从小到大的顺序，比例为8～10：18～20：36～40：18～20：8～10，配合成费氏粒度为2.9～3.2μm的钨粉，在混料机中混合25～30min；
E、成形，将上工序得到的粉料，用常规技术在15～25MPa压力下模压成形，获得的纯钨坯条尺寸为15~16×15~16×600mm；
F、预烧结，纯钨坯条置于钼舟内，在氢气露点≤-70℃，温度1200～1400℃下烧结30～50min；
G、高温烧结，预烧结后纯钨坯条置于垂熔罩内，在露点≤-70℃的氢气保护下高温烧结，烧结制度为二段升温、二段保温，电流/时间参数为 升温(0-3200A)/15min、保温3200A/15min、升温(3200-4150A)/2min、保温4150A/20min，产出密度≥17.80g/cm3，尺寸为12~13×12~13×510mm的纯钨条；
H、切断脱气处理，将高温烧结所得纯钨条切断成20～50mm,装入钼舟，置于温度为1600±50℃刚玉管电气炉中，在氢气露点≤-70℃，保温时间为3～5h下脱气处理，即获得超大规模集成电路用高纯钨材，钨材中W≮99.99%、Fe<0.0008%、O<0.001%、C<0.0005%。
本发明的用于制作超大规模集成电路用高纯钨材制备方法，还原阶段采取钨粉制备的多组工艺，制得不同粒度的钨粉，经配合的钨粉粒度呈良好的正态分布，钨粉间结合力得以提高，压坯成形过程无须添加粘结剂；还原后钨粉采用稀酸洗涤，有效降低可溶于酸和水的Fe及其它金属杂质，Fe降至0.0008%以下；压坯过程不添加含碳有机物的粘结剂，避免了碳的污染，确保碳含量<0.0005%；垂熔高温烧结阶段，依照不同杂质元素熔点的不同，设定了进一步提纯金属钨为目的的垂熔烧结制度；钨条经切断后在氢气气氛中脱气处理，降低了金属间隙气体杂质含量，其氧含量可降至0.0010%以下；从而实现了制备高纯钨材的效果，所获得的高纯钨材其化学纯度高，杂质含量低。
本发明采用了钨粉末冶金的常规设备和简单易行的制备工艺,成形过程不添加任何粘结剂，所得产品纯度高、消耗低，适合于规模化生产。
具体实施方式
实施例1：
本实施例以生产尺寸为12.2×12.2×50mm的高纯钨材为例 。
A、预还原，选用符合GB/T10116—2007中APT—0牌号的仲钨酸铵装舟推入四带温区的还原炉中，在300～450℃温度的氢气气氛下中，制得蓝色氧化钨氧含量为19.2%；
B、氢气还原，将蓝色氧化钨装舟推入五温区的还原炉中，在氢气流量5.5m3/h、氢气露点为-68℃、温度600～900℃、推速20min，装舟量分别为280g、330g、380g、430g、480g时，所制得钨粉的费氏粒度为2.10μm、2.55μm、3.10μm、3.65μm、4.05μm；
C、酸洗除杂，将B工序所得钨粉分别进行酸洗,先用电阻率为1.3×105Ω·cm去离子水洗30min，澄清后抽去上清液用浓度为4.5 %盐酸洗50min，澄清后抽去上清液，再用电阻率为1.3×105Ω·cm去离子水清洗至PH值＞3为止，吸滤后置于温度80℃的烘箱内真空干燥24小时；
D、配粉，将C工序所得的5种粒度钨粉，分别按重量比10%、20%、40%、20%、10%的要求均匀混合，制得配合粉的费氏粒度为3.10μm；
E、成形，将D所得配合钨粉采用油压机在16MPa压力下模压成形，制得15×15×600mm钨坯条；
F、预烧结，将钨坯条放在舟皿中送入预烧炉，温度1320℃，烧结40min；
G、高温烧结，预烧后坯条置于氢气保护下的垂熔罩内，烧结电流制度（电流/时间）按(0-3200A)/15min+3200A/15min+(3200-4150A)/2min+4150A/20min进行；获得密度为17.9g/cm3尺寸为12.2×12.2×510mm的纯钨条；
H、切断脱气处理，将钨条切成50mm的短棒，放在舟皿中送入刚玉管电气炉，在氢气露点为-72℃、温度1580℃、保温脱气5h，获得钨含量为≮99.99%、铁含量为0.0007%，氧含量为0.0010%，碳含量为0.0003%的高纯钨材。
实施例2：
本实施例以生产尺寸为12.3×12.3×20mm的高纯钨材为例 。
A、预还原，选用GB/T10116—2007中APT—0牌号仲钨酸铵装舟推入四带温区的还原炉中，在300～450℃温度的氢气气氛下中，制得蓝色氧化钨氧含量为19.4%；
B、氢气还原，将蓝色氧化钨装舟推入五温区的还原炉中，在氢气流量5.0m3/h、氢气露点为-70℃、温度600～900℃、推速20min，装舟量分别为285g、335g、385g、435g、485g时，所制得钨粉的费氏粒度为2.15μm、2.58μm、3.16μm、3.70μm、4.06μm；
C、酸洗除杂，将B工序所得钨粉分别进行酸洗,先用电阻率为1.5×105Ω·cm去离子水洗30min，澄清后抽去上清液用浓度为4.3 %盐酸洗50min，澄清后抽去上清液，再用电阻率为1.5×105Ω·cm去离子水清洗至PH值＞3为止，吸滤后置于温度85℃的烘箱内真空干燥28小时；
D、配粉，将C工序所得的5种粒度钨粉，分别按重量比8%、22%、40%、22%、8%的要求均匀混合，制得配合粉的费氏粒度为3.12μm；
E、成形，将D所得配合钨粉采用油压机在18MPa压力下模压成形，制得15.3×15.3×600mm钨坯条；
F、预烧结，将钨坯条放在舟皿中送入预烧炉，温度1330℃，烧结42min；
G、高温烧结，预烧后坯条置于氢气保护下的垂熔罩内，烧结电流制度（电流/时间）按(0-3200A)/16min+3200A/15min+(3200-4150A)/3min+4150A/18min进行；获得密度为17.85g/cm3尺寸为12.3×12.3×510mm的纯钨条；
H、切断脱气处理，将钨条切成20mm的短棒，放在舟皿中送入刚玉管电气炉，在氢气露点为-70℃、温度1620℃、保温脱气3h，获得钨含量为≮99.99%、铁含量为0.0006%，氧含量为0.0009%，碳含量为0.0003%的高纯钨材。

Claims (1)

1.一种超大规模集成电路用高纯钨材的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
A、预还原，选用符合GB/T10116—2007中APT—0牌号的仲钨酸铵，采用常规技术通过四带温区还原炉，氢气还原生成含氧量为19～20%的蓝色氧化钨； 
B、氢气还原，将蓝色氧化钨用常规还原工艺通过五带温区还原炉，在还原温度为600～950℃，氢气流量为4.0～6.0m3/h，氢气露点≤-60℃，推速为20～25min的工艺条件下调整装舟量，装舟量分别为280±5g、330±5g、380±5g、430±5g、480±5g时，制得费氏粒度为2.0±0.2μm、2.5±0.2μm、3.0±0.2μm、3.5±0.2μm、4.0±0.2μm的钨粉；
C、酸洗除杂，将以上各粒度钨粉分别用电阻率>1.0×105Ω·cm的去离子水搅拌洗涤30～35min，停搅拌澄清后，抽去上清液，加入浓度4～5%的盐酸，搅拌洗涤45～50min，停搅拌澄清，抽去上清液，再用电阻率>1.0×105Ω·cm 去离子水清洗至pH值＞3为止，钨粉经真空过滤，置于70～90℃的真空烘干箱内干燥24～30h，并经160～200目筛筛分； 
D、配粉，将酸洗除杂后的各粒度钨粉，按从小到大的顺序，比例为8～10：18～20：36～40：18～20：8～10，配合成费氏粒度为2.9～3.2μm的钨粉，在混料机中混合25～30min；
E、成形，将上工序得到的粉料，用常规技术在15～25MPa压力下模压成形；
F、预烧结，纯钨坯条置于钼舟内，在氢气露点≤-70℃，温度1200～1400℃下烧结30～50min；
G、高温烧结，预烧结后纯钨坯条置于垂熔罩内，在露点≤-70℃的氢气保护下高温烧结，烧结制度为二段升温、二段保温，电流/时间参数为 升温(0-3200A)/15min、保温3200A/15min、升温(3200-4150A)/2min、保温4150A/20min； 
H、切断脱气处理，将高温烧结所得纯钨条切断成20～50mm,装入钼舟，置于温度为1600±50℃刚玉管电气炉中，在氢气露点≤-70℃，保温时间为3～5h下脱气处理，即得。
CN2011101431472A 2011-05-31 2011-05-31 超大规模集成电路用高纯钨材制备方法 Active CN102161101B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101431472A CN102161101B (zh) 2011-05-31 2011-05-31 超大规模集成电路用高纯钨材制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101431472A CN102161101B (zh) 2011-05-31 2011-05-31 超大规模集成电路用高纯钨材制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102161101A true CN102161101A (zh) 2011-08-24
CN102161101B CN102161101B (zh) 2012-08-01

Family

ID=44462708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101431472A Active CN102161101B (zh) 2011-05-31 2011-05-31 超大规模集成电路用高纯钨材制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102161101B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103302299A (zh) * 2013-06-20 2013-09-18 安泰科技股份有限公司 一种大规模集成电路用高纯钨粉的制备方法
CN103667756A (zh) * 2012-08-31 2014-03-26 北京天龙钨钼科技有限公司 一种采用大流量气体的钨合金烧结工艺
CN103817342A (zh) * 2014-03-14 2014-05-28 株洲佳邦难熔金属有限公司 一种用于压制坩埚的钨粉的制备方法
CN105478745A (zh) * 2015-12-04 2016-04-13 西安瑞福莱钨钼有限公司 一种低温烧结制备钨板坯的方法
CN109014231A (zh) * 2018-08-15 2018-12-18 赣州虹飞钨钼材料有限公司 一种复合稀土钨粉的制备方法
CN109226779A (zh) * 2018-10-09 2019-01-18 湖南工业大学 一种钨粉废料除杂及生产高纯钨粉的方法
CN110614379A (zh) * 2019-09-18 2019-12-27 河源普益硬质合金厂有限公司 一种超细钨粉纯化处理方法
CN114012091A (zh) * 2021-11-05 2022-02-08 中国科学院金属研究所 一种钨锭及其制备方法
CN115464144A (zh) * 2022-09-13 2022-12-13 长沙升华微电子材料有限公司 一种热沉材料注射成型浆料的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58136734A (ja) * 1982-02-09 1983-08-13 Tokyo Tungsten Co Ltd タングステンインゴツトの製造方法
CN1730208A (zh) * 2005-08-25 2006-02-08 自贡硬质合金有限责任公司 仲钨酸铵直接还原生产高压坯强度钨粉的方法
CN101157997A (zh) * 2007-11-15 2008-04-09 赣州虹飞钨钼材料有限公司 卤钨灯用钨丝制备方法
CN101318223A (zh) * 2008-07-14 2008-12-10 中南大学 用偏钨酸铵和仲钨酸铵制备高压坯强度钨粉的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58136734A (ja) * 1982-02-09 1983-08-13 Tokyo Tungsten Co Ltd タングステンインゴツトの製造方法
CN1730208A (zh) * 2005-08-25 2006-02-08 自贡硬质合金有限责任公司 仲钨酸铵直接还原生产高压坯强度钨粉的方法
CN101157997A (zh) * 2007-11-15 2008-04-09 赣州虹飞钨钼材料有限公司 卤钨灯用钨丝制备方法
CN101318223A (zh) * 2008-07-14 2008-12-10 中南大学 用偏钨酸铵和仲钨酸铵制备高压坯强度钨粉的方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103667756B (zh) * 2012-08-31 2016-12-28 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种采用大流量气体的钨合金烧结工艺
CN103667756A (zh) * 2012-08-31 2014-03-26 北京天龙钨钼科技有限公司 一种采用大流量气体的钨合金烧结工艺
CN103302299B (zh) * 2013-06-20 2016-03-02 安泰科技股份有限公司 一种大规模集成电路用高纯钨粉的制备方法
CN103302299A (zh) * 2013-06-20 2013-09-18 安泰科技股份有限公司 一种大规模集成电路用高纯钨粉的制备方法
CN103817342A (zh) * 2014-03-14 2014-05-28 株洲佳邦难熔金属有限公司 一种用于压制坩埚的钨粉的制备方法
CN105478745B (zh) * 2015-12-04 2017-11-10 西安瑞福莱钨钼有限公司 一种低温烧结制备钨板坯的方法
CN105478745A (zh) * 2015-12-04 2016-04-13 西安瑞福莱钨钼有限公司 一种低温烧结制备钨板坯的方法
CN109014231A (zh) * 2018-08-15 2018-12-18 赣州虹飞钨钼材料有限公司 一种复合稀土钨粉的制备方法
CN109014231B (zh) * 2018-08-15 2021-09-10 赣州虹飞钨钼材料有限公司 一种复合稀土钨粉的制备方法
CN109226779A (zh) * 2018-10-09 2019-01-18 湖南工业大学 一种钨粉废料除杂及生产高纯钨粉的方法
CN109226779B (zh) * 2018-10-09 2022-02-08 湖南工业大学 一种钨粉废料除杂及生产高纯钨粉的方法
CN110614379A (zh) * 2019-09-18 2019-12-27 河源普益硬质合金厂有限公司 一种超细钨粉纯化处理方法
CN114012091A (zh) * 2021-11-05 2022-02-08 中国科学院金属研究所 一种钨锭及其制备方法
CN115464144A (zh) * 2022-09-13 2022-12-13 长沙升华微电子材料有限公司 一种热沉材料注射成型浆料的制备方法
CN115464144B (zh) * 2022-09-13 2024-01-09 长沙升华微电子材料有限公司 一种热沉材料注射成型浆料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102161101B (zh) 2012-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102161101B (zh) 超大规模集成电路用高纯钨材制备方法
CN110845237B (zh) 高熵陶瓷粉体及其制备方法和高熵陶瓷块体
EP3100804A1 (en) Manufacturing method for nickel powder
CN203495173U (zh) 大直径高纯无氧铜铸坯水平连铸连体炉
CN100491023C (zh) 烧结钕铁硼永磁体机械加工后所产生粉削再生利用的处理方法
CN102796912B (zh) 一种Al2O3弥散强化铜合金棒材的制备方法
CN113716953B (zh) 氧化铈掺杂izo粉体、靶材及制备方法
CN102433489B (zh) 一种铝钒锡铜铁中间合金及其制备方法
CN102660696A (zh) 一种弥散强化铜基复合材料及其制备方法
CN105925743B (zh) 一种超高品位铁精矿气基竖炉直接还原制取超纯铁的方法
CN102560172A (zh) 一种制备高强高导弥散强化铜的方法
CN103882234A (zh) 一种将钕铁硼油泥制备成再生钕铁硼磁粉的方法
CN103464709A (zh) 大直径高纯无氧铜铸坯水平连铸工艺及其连体炉
CN106884110B (zh) 一种高真空电弧炉制备镍基高温合金的方法
CN109440003A (zh) 一种氮化硅钒合金的冶炼方法
CN105328182B (zh) 一种核壳结构银包铜纳米粉体材料的制备方法
CN113800522A (zh) 一种高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体材料制备的方法
CN102737863A (zh) 银镍石墨复合触头材料及其加工方法
CN102161097A (zh) 一种新型细晶钨铜电极材料的制备方法
CN109055752B (zh) 一种钙热还原低价钒氧化物制备金属钒的方法
CN105798319B (zh) 银钨电触头材料的制备方法及电触头材料、电触头
CN110029220A (zh) 一种两步法还原氧化铬制备金属铬粉的方法
CN111992727A (zh) 一种基于VIGA法的增材制造用CuCrZr粉末制备工艺
CN106381411B (zh) 一种铜钨合金及CuW-CrCu整体材料的制备方法
CN106363190B (zh) 一种银-镍-石墨烯合金材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant