[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體用超高純鋁材鑄錠重熔利用的預(yù)處理方法

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• 申請日: 2022-10-21
• 公開（公告）號: CN115505934A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚力軍;潘杰;仝連海;李鳳連;鐘偉攀;羅明浩
• 申請（專利權(quán)）人: 同創(chuàng)普潤（上海）機(jī)電高科技有限公司
• 主分類號: C23G1/12
• 分類號: C23G1/12;C23G1/22;C22B21/00;C22B1/00;C22B7/00
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)智匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11659
• 代理人: 徐浩

本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體用超高純鋁材鑄錠重熔利用的預(yù)處理方法，所述預(yù)處理方法包括對鑄錠依次進(jìn)行的打磨、堿洗、酸洗、清洗和烘干；所述堿洗采用氫氧化鈉溶液進(jìn)行；所述酸洗采用硝酸和氫氟酸的混合溶液進(jìn)行。本發(fā)明提供的預(yù)處理方法減少了鑄錠表面的外來污染和氧化皮層，使得重熔的鑄錠成分達(dá)到了半導(dǎo)體純度要求，同時(shí)降低了處理成本，提高了處理效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鑄錠的預(yù)處理方法，尤其涉及一種半導(dǎo)體用超高純鋁材鑄錠重熔利用的預(yù)處理方法。

背景技術(shù)

超高純鋁及超高純鋁合金(純度≥99.9995wt％)通常用來制作半導(dǎo)體用的濺射靶材，具體作為芯片中的互連導(dǎo)線。在靶材濺射過程中，若是超高純鋁材的質(zhì)量等級無法滿足使用要求，勢必導(dǎo)致晶圓的良率顯著降低。近年來，隨著半導(dǎo)體制程的進(jìn)一步縮小，芯片市場對高純鋁或高純鋁合金濺射靶材的質(zhì)量要求也越來越高。其中，超高純鋁材的雜質(zhì)元素含量所帶來的影響最為顯著。

鋁材鑄錠是指經(jīng)過半連續(xù)重力鑄造得到的鋁錠，主要為圓形或方形截面的長條狀。對于半連續(xù)重力鑄造的鋁錠，通常會將鑄錠的兩端切除，這是因?yàn)殍T錠兩端的質(zhì)量一般很難符合材料加工的要求，比如內(nèi)部有縮孔、裂紋或晶粒不符合要求等，但是成分一般都沒有問題。鑄錠兩端切除長度和鑄造水平有關(guān)，并且切除操作是必經(jīng)程序。

在鋁鑄造行業(yè)，鑄錠兩端切除下來的鋁錠通常是可以直接重復(fù)利用的，比如按照一定的配比直接放入有相同成分鋁液的爐內(nèi)進(jìn)行熔化，或者通過調(diào)節(jié)合金成分，直接重熔鑄造成鋁錠，一般無需經(jīng)過特殊處理，對最終所得鋁錠也不會帶來明顯影響。

然而，半導(dǎo)體用超高純鋁材鑄錠并不可以直接重熔，這是因?yàn)樵阼T錠兩端切除及搬運(yùn)過程中，表面會有不同程度的污染。如果效法普通的鋁錠直接將其放入熔煉爐內(nèi)重熔，勢必引入大量雜質(zhì)，進(jìn)而造成整爐的鋁液成分不合格。通常超高純鋁材鑄錠中的雜質(zhì)元素要求小于1ppm，甚至小于0.01ppm，即百萬分之一甚至億分之一重量的雜質(zhì)也會造成污染，這與普通的鋁合金相比屬于不同的概念。

CN 109518140A公開了一種超高純、等軸細(xì)晶鋁靶材的制備方法，采用真空熔鑄和鍛軋結(jié)合，在真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)對純度在99.9999％以上的高純鋁錠進(jìn)行重熔成型，在室溫下以冷軋和熱處理的方法，制備出半導(dǎo)體芯片用超高純、等軸細(xì)晶鋁濺射靶材。然而，所述制備方法主要集中于重熔成型處理，并未涉及如何避免雜質(zhì)的引入及清除表面污染的預(yù)處理方法。

由此可見，如何提供一種半導(dǎo)體用超高純鋁材鑄錠重熔利用的預(yù)處理方法，減少鑄錠表面的外來污染和氧化皮層，使得重熔的鑄錠成分達(dá)到半導(dǎo)體純度要求，同時(shí)降低處理成本，提高處理效率，成為了目前本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體用超高純鋁材鑄錠重熔利用的預(yù)處理方法，所述預(yù)處理方法減少了鑄錠表面的外來污染和氧化皮層，使得重熔的鑄錠成分達(dá)到了半導(dǎo)體純度要求，同時(shí)降低了處理成本，提高了處理效率。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體用超高純鋁材鑄錠重熔利用的預(yù)處理方法，所述預(yù)處理方法包括對鑄錠依次進(jìn)行的打磨、堿洗、酸洗、清洗和烘干。

所述堿洗采用氫氧化鈉溶液進(jìn)行。

所述酸洗采用硝酸和氫氟酸的混合溶液進(jìn)行。

本發(fā)明提供的預(yù)處理方法采用氫氧化鈉溶液對鑄錠進(jìn)行堿洗，充分去除了鑄錠表面的油污和氧化鋁皮層，降低了重熔時(shí)引入氧化鋁的比例；后續(xù)采用硝酸和氫氟酸的混合溶液對鑄錠進(jìn)行酸洗，充分中和了殘留的堿液，并去除了鑄錠表面的鈉離子，進(jìn)一步提升了半導(dǎo)體純度，滿足了重熔的鑄錠成分要求。此外，所述預(yù)處理方法流程簡單，降低了處理成本，提高了處理效率。

優(yōu)選地，所述打磨包括采用人工或機(jī)械對鑄錠表面進(jìn)行打磨。

優(yōu)選地，所述打磨直至鑄錠表面的嵌入異物完全消除。