[發明專利]一種超高純球形鎢粉及其制備方法

在審

• 申請號: 202210067292.5
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114393214A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 姚力軍;潘杰;邊逸軍;王學澤;孫慧芳
• 申請（專利權）人: 寧波江豐電子材料股份有限公司
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/065
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 韓承志

本發明涉及一種超高純球形鎢粉及其制備方法，所述制備方法包括：將仲鎢酸銨依次進行第一氨溶重結晶、第二氨溶重結晶、超聲霧化還原和烘干后得到超高純球形鎢粉。本發明將仲鎢酸銨經過兩次氨溶重結晶后，得到鎢酸銨溶液，經過超聲霧化還原得到類球形的超高純鎢粉，無需煅燒步驟，有助于減少煅燒過程中雜質的引入，超聲霧化還原可直接制備球形的鎢粉，有利于燒結致密，所述制備方法成本低、流程簡單，能夠工業化批量生產；所制備的鎢粉雜質含量低、純度高達99.9999％以上，粒度細小且分布均勻，球形度好。

技術領域

本發明屬于鎢粉制備技術領域，具體涉及一種超高純球形鎢粉及其制備方法。

背景技術

在半導體制造過程中，濺射靶材是重中之重的原材料，其純度對半導體產業鏈的后續生產質量起著關鍵性作用。高純鎢(99.999％)或超高純鎢(99.9999％)具有高電導、高溫穩定性以及能形成穩定的硅化物等優點，在集成電路中制備成薄膜形式用作柵極、連接和障礙金屬，也可用作半導體的配線用材。目前，對高純鎢、高純鎢靶材的需求日益增加，而品質參差不齊，制備高純鎢材料純度的源頭是控制好鎢粉雜質含量。

制備高純鎢粉的主要分為兩類：一類是物理方法，將電子束熔煉鎢電極棒，然后通過氣霧化或者水霧化法將熔融的鎢急速冷卻制備鎢粉，所述方法制備過程簡單，但對儀器設備要求較高，需要先制作電極棒，部分電極棒無法完全熔煉，且受坩堝材質影響，提純能力有限，無法直接將鎢電極棒純度提純到99.999％以上，所述方法只能制備顆粒較粗的粉末(150μm以上)，不能制備尺寸較小精細的球形鎢粉；另一類是化學方法，主要采用仲鎢酸銨煅燒還原法。

CN103302299A公開了一種大規模集成電路用高純鎢粉的制備方法，所述方法以工業0級偏鎢酸銨為原料，在550-600℃煅燒后于濃氨水中進行溶解形成鎢酸銨溶液，鎢酸銨溶液通過10μm和1μm過濾器濾去除不溶物等雜質后，在90-120℃下進行重結晶得到濕偏鎢酸銨，而后經過固液分離、洗滌和干燥得到高純偏鎢酸銨，然后在氫氣氣氛中在800-900℃還原1.5-2h得到純度大于99.999％鎢粉；所述方法需要用到各種化學試劑，難以將鎢粉提純到99.999％以上，另外煅燒還原法生產出的鎢粉形貌多為不規則形，不利于燒結致密。

CN104174862B公開了一種球形鎢粉的制備方法，所述制備方法包括：將顆粒狀還原鎢粉末顆粒放入燒結爐中在350-550℃氧化0.5-2h，然后采用球形化設備對氧化后的鎢粉進行整形處理，最后通過氫氣在650-750℃還原20min得到球形鎢粉，所述制備方法工藝簡單，處理過程中不使用酸性或堿性溶液，但由于整形過程中會引入大量雜質，導致所得粉末純度達不到99.999％以上

因此，亟需開發一種工藝簡單，產品純度高、粒徑細小以及形貌規整的鎢粉制備方法，能夠適用于大批量工業化生產。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種超高純球形鎢粉及其制備方法，所述制備方法成本低、流程簡單、減少制備過程中雜質元素的引入，能夠工業化批量生產，所制備的鎢粉氧含量低、純度高，粒度細小且分布均勻，球形度好。

為達到上述技術效果，本發明采用以下技術方案：

本發明提供了一種超高純球形鎢粉的制備方法，所述制備方法包括：將仲鎢酸銨依次進行第一氨溶重結晶、第二氨溶重結晶、超聲霧化還原和烘干后得到超高純球形鎢粉。

本發明中，將市售的仲鎢酸銨(APT)經過兩次氨溶重結晶后，得到鎢酸銨溶液，經過超聲霧化還原得到類球形的超高純鎢粉(純度高達99.9999％)，簡化仲鎢酸銨到鎢粉的工藝流程，減少制備過程中雜質元素的引入，超聲霧化還原可直接制備球形的鎢粉，有利于燒結致密。

作為本發明優選的技術方案，所述第一氨溶重結晶包括：將仲鎢酸銨和氨水混合進行第一氨溶處理，得到的混合溶液進行第一蒸發結晶處理，結晶母液密度為0.8-1.2g/cm³時停止加熱，得到的粉末進行第一烘干處理。