[发明专利]一种半导体存储器用高纯纳米钨粉的制备方法

说明书

本发明公开了属于钨粉末冶金技术领域的一种半导体存储器用高纯纳米钨粉的制备方法。该方法包括以下步骤：(1)向纯化的钨酸铵溶液中加入盐酸，得到钨酸浆液；(2)以氯化钯为催化剂，向步骤(1)所得钨酸浆液中通入氢气进行液相氢还原反应，制得高纯纳米钨粉。利用本发明方法制备的高纯纳米钨粉，有利于高纯钨靶的致密化烧结成型，同时可以显著降低其烧结温度，从而获得组织细小均匀、晶粒取向随机的高纯钨靶材；所得高纯纳米钨粉可以满足半导体存储器行业的使用要求。

技术领域

本发明属于钨粉末冶金技术领域，特别涉及一种半导体存储器用高纯纳米钨粉的制备方法。

背景技术

高纯钨粉，是指纯度达到5N电子级(99.999％)的钨粉，是制造高纯钨靶的前端原料，后者是先进半导体存储器制造的关键靶材，用于制作栅极金属堆垛层和字节线。纳米钨粉，具有较大的比表面积，有利于钨靶的致密化烧结成型并降低其烧结温度，从而获得组织细小均匀、晶粒取向随机的高纯钨靶材。因此，制备高纯纳米钨粉对发展我国的半导体存储器行业具有重要意义。

气相氢还原法是制备钨粉的常用方法。刘光俊在“钨粉生产质量控制的讨论，稀有金属与硬质合金，第2期(1989)，第61～66页”的文章中详细研究了氧化钨原料的种类、粒度、料层厚度、杂质含量和氢还原反应的温度、湿度、时间等因素对钨粉纯度及颗粒尺寸的影响。但气相氢还原法所制备的钨粉粒度一般为2～10μm，想要获得纳米级钨粉难度较大。

当下，钨资源的回收利用也越来越受到人们的关注。与其他金属资源相比，钨资源的储量稀少，地壳中的钨含量仅为0.001％，在这些钨矿资源中，具有高经济开采价值的黑钨矿又只有30％。因此通过回收钨废料以生产高纯钨粉是一种经济可行的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体存储器用高纯纳米钨粉的制备方法，具体技术方案如下：

一种半导体存储器用高纯纳米钨粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)向纯化的钨酸铵溶液中加入盐酸，得到钨酸浆液；

(2)以氯化钯为催化剂，向步骤(1)所得钨酸浆液中通入氢气进行液相氢还原反应，制得高纯纳米钨粉。

所述步骤(1)中纯化的钨酸铵溶液的制备包括以下步骤：

(a)将废钨切屑料溶解于过氧化氢和氨水组成的混合溶液A中，得到钨酸铵溶液；

(b)过滤步骤(a)所得钨酸铵溶液，然后利用氯型阴离子交换树脂进行吸附，以氯化铵和氨水组成的混合溶液B为解吸剂解吸树脂，制得纯化的钨酸铵溶液。

所述步骤(a)中废钨切屑料先经机械除杂、过筛后再溶解，所述过筛目数为10～30目；所述溶解温度为60～90℃；所述混合溶液A中过氧化氢浓度为15～25wt％、氨水浓度为10～20wt％，所述钨酸铵溶液的浓度为50～80g/L。

所述步骤(b)中氯型阴离子交换树脂为D201氯型阴离子交换树脂，树脂交换柱的高径比为8:1，溶液流速为10～20m/h；所述混合溶液B体积用量为树脂交换柱体积的6～10倍；所述混合溶液B中氯化铵浓度为22～28wt％、氨水浓度为3～7wt％；所述纯化的钨酸铵溶液浓度为150～250g/L。

本发明混合溶液A、混合溶液B的溶剂为水，优选为去离子水、纯净水等。

所述步骤(1)中盐酸浓度为0.1～0.5mol/L，步骤(1)反应温度为70～90℃，搅拌速度为1200～1800r/min。

优选地，所述步骤(1)中盐酸逐滴加入到纯化的钨酸铵溶液中。

所述步骤(1)中向纯化的钨酸铵溶液中加入盐酸，直至纯化的钨酸铵溶液中开始出现钨酸溶胶而又不会形成分层的钨酸沉淀。