電子束熔煉法提純鎢過(guò)程中雜質(zhì)的去除工藝及其機(jī)理研究.pdf

1、高純鎢具有較強(qiáng)的電子遷移能力、高溫穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，在半導(dǎo)體領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但微量雜質(zhì)會(huì)引起材料性能的嚴(yán)重惡化，顯著降低集成電路的可靠性。當(dāng)前電子束熔煉法被認(rèn)為是制備高純鎢的關(guān)鍵工序之一，而其工藝參數(shù)的確定是該技術(shù)的難點(diǎn)。本文基于熱平衡法對(duì)加熱功率（溫度）進(jìn)行計(jì)算分析，結(jié)合有限元法對(duì)電子束熔煉鎢過(guò)程的溫度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并對(duì)熔煉提純鎢過(guò)程中雜質(zhì)的去除及其機(jī)理進(jìn)行探討。
　　采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測(cè)定樣品

2、中各元素的成分，用掃描電子顯微鏡(SEM)表征樣品的形貌特征，采用金相顯微鏡(OM)分析熔鑄樣的組織特征，用能譜儀(EDS)進(jìn)行能譜分析。研究結(jié)果表明:
　　(1)本文對(duì)電子束熔煉鎢過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算，由此確定熔煉過(guò)程的工藝參數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算模擬基本吻合。
　　(2)經(jīng)電子束熔煉提純后，鎢的純度由99.93％提高到99.98％，間隙雜質(zhì)C和O的平均脫除率分別達(dá)到45.8％和55.6％;非間隙雜質(zhì)Si、Al、Ni

3、、Fe、As、Cd、K、Mg的脫除率分別為52％、50％、50％、54.3％、90％、95％、75％和71.4％，且發(fā)現(xiàn)其在軸向上的分布為二種情況，As、Al、Cd、K、Mg、Ni、Mo均勻分布，F(xiàn)e、Si、Ca的含量則沿著軸向從下向上逐漸升高;而徑向上Cr、Fe和Ca的含量從鎢錠邊緣到熔池中心逐漸增高。
　　(3)間隙雜質(zhì)C和O主要是以氣體形式直接揮發(fā)去除，而非間隙雜質(zhì)如Cd、As和K的脫除主要由熔體表面的蒸發(fā)控制，F(xiàn)e和Si表