電子束熔煉法提純鎢過程中雜質的去除工藝及其機理研究.pdf

1、高純鎢具有較強的電子遷移能力、高溫穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，在半導體領域具有廣泛的應用前景。但微量雜質會引起材料性能的嚴重惡化，顯著降低集成電路的可靠性。當前電子束熔煉法被認為是制備高純鎢的關鍵工序之一，而其工藝參數(shù)的確定是該技術的難點。本文基于熱平衡法對加熱功率（溫度）進行計算分析，結合有限元法對電子束熔煉鎢過程的溫度場進行數(shù)值模擬，并對熔煉提純鎢過程中雜質的去除及其機理進行探討。
　　采用電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)測定樣品

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)進行能譜分析。研究結果表明:
　　(1)本文對電子束熔煉鎢過程進行了模擬計算，由此確定熔煉過程的工藝參數(shù)，實驗結果表明實驗結果與計算模擬基本吻合。
　　(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C和O的平均脫除率分別達到45.8％和55.6％;非間隙雜質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C和O主要是以氣體形式直接揮發(fā)去除，而非間隙雜質如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