一種超高純銅的電解制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種超高純銅的電解制備方法，解決電解所得超高純銅存在純度較低的問(wèn)題，所述電解制備方法包括：采用銅電解液進(jìn)行電解；所述銅電解液中含有檸檬酸和/或檸檬酸鹽，濃度為0.5

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種超高純銅的電解制備方法


[0001]本專利技術(shù)涉及銅電解精煉領(lǐng)域，具體涉及一種超高純銅的電解制備方法。

技術(shù)介紹

[0002]目前，隨著超大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體用芯片尺寸已經(jīng)縮小到納米級(jí)別，金屬互連線的RC延遲和電遷移現(xiàn)象成為影響芯片性能的主要因素，傳統(tǒng)的鋁及鋁合金互連線已經(jīng)不能夠滿足超大規(guī)模集成電路工藝制程的需求。與鋁相比，銅具有更高的抗電遷移能力和更高的電導(dǎo)率，尤其是超高純銅(純度≥6N)，對(duì)于降低芯片互連線電阻、提高其運(yùn)算速度具有重要意義。
[0003]為得到上述超高純銅，目前一般先用濕法電解提純得到高純電解銅，然后用火法熔煉成錠的方法，其中濕法提純尤為重要，電解銅的純度直接決定著銅錠是否符合半導(dǎo)體行業(yè)純度要求。
[0004]如CN115505769A公開了一種超高純銅合金鑄錠的制備方法，所述制備方法包括：首先，將超高純銅合金料頭依次進(jìn)行切割處理和清潔處理，得到預(yù)處理料頭；然后，將預(yù)處理料頭進(jìn)行真空熔煉處理，得到合金液并制備分析鑄錠，計(jì)算合金元素在分析鑄錠中的損耗率；最后，將預(yù)處理料頭再次進(jìn)行真空熔煉處理，根據(jù)損耗率在真空熔煉處理中補(bǔ)加合金元素補(bǔ)充料，得到超高純銅合金鑄錠。該方案能夠控制銅合金鑄錠中合金元素的含量，避免雜質(zhì)元素超標(biāo)，降低合金元素的損耗率。
[0005]CN107974695A公開了一種一次電解法生產(chǎn)超高純銅的方法，具體步驟如下：a、采用粗制硫酸銅和工業(yè)硫酸溶解配制CuSO4溶液；b、在硫酸銅溶液中加入工業(yè)鹽酸，調(diào)整氯離子濃度，將調(diào)整好的溶液進(jìn)行壓濾預(yù)處理；c、首先采用4N級(jí)銅作陽(yáng)極和鈦種板作陰極電解，然后將生產(chǎn)出的銅皮加工成陰極入槽，繼續(xù)以4N級(jí)銅作陽(yáng)極后繼續(xù)電解，最終得到5N級(jí)超高純銅；d、燙洗；e、包裝入庫(kù)。該方案中玻璃鋼電解槽作為電解載體、4N級(jí)高純銅為原料、電解液上進(jìn)下出的循環(huán)方式來(lái)電解制備5N級(jí)超高純銅，該專利技術(shù)具有工藝流程短、原輔材料易獲得、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)，同時(shí)采用硫酸體系電解精煉的工藝方法，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和工藝操作的可靠性。
[0006]然而通常制備電解銅的方法是在硫酸系電解液中進(jìn)行并在電解液中添加一定量的明膠、硫脲、阿維同等試劑，所得電解銅仍存在無(wú)法達(dá)到純度≥6N的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0007]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種超高純銅的電解制備方法，解決電解所得超高純銅存在純度較低的問(wèn)題。
[0008]為達(dá)此目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
[0009]本專利技術(shù)提供了一種超高純銅的電解制備方法，所述電解制備方法包括：采用銅電解液進(jìn)行電解；
[0010]所述銅電解液中含有檸檬酸和/或檸檬酸鹽，濃度為0.5
?
5mg/L。
[0011]本專利技術(shù)提供的電解制備方法，通過(guò)在電解液中引入特定的檸檬酸和/或檸檬酸鹽組成實(shí)現(xiàn)了超高純銅的制備。
[0012]本專利技術(shù)中，所述電解液進(jìn)行電解前進(jìn)行精密過(guò)濾，具體為采用精度遞增的膜過(guò)濾，膜孔隙度的范圍為0.1
?
5μm，例如可以是0.1μm，1μm，5μm或0.5μm，2μm，4μm或0.1μm，3μm，5μm等。
[0013]本專利技術(shù)中，所述電解得到的超高純銅的純度≥6N。
[0014]本專利技術(shù)中，銅電解液中的二價(jià)銅離子通過(guò)硝酸銅或硫酸銅溶解得到，或者將銅溶于硝酸得到，電解液的pH值為0.5
?
5。
[0015]本專利技術(shù)中，所述銅電解液中選用的檸檬酸鹽可以是檸檬酸鈉和/或檸檬酸鉀等。
[0016]本專利技術(shù)中，所述銅電解液中含有檸檬酸和/或檸檬酸鹽，濃度為0.5
?
5mg/L，例如可以是0.5mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L、1mg/L、1.2mg/L、1.4mg/L、1.6mg/L、1.8mg/L、2mg/L、2.2mg/L、2.4mg/L、2.6mg/L、2.8mg/L、3mg/L、3.2mg/L、3.4mg/L、3.6mg/L、3.8mg/L、4mg/L、4.2mg/L、4.4mg/L、4.6mg/L、4.8mg/L或5mg/L等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
[0017]作為本專利技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電解中所用陽(yáng)極為高純銅材。純度可以是4N銅，5N銅等。
[0018]本專利技術(shù)中，所用陽(yáng)極可以采用0.5
?
5μm濾袋進(jìn)行保護(hù)，避免電極形成陽(yáng)極泥的污染。
[0019]作為本專利技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電解中所用陽(yáng)極在電解前進(jìn)行酸洗。
[0020]本專利技術(shù)中，所述酸洗進(jìn)行完畢后采用水或醇將表面的酸液清洗干凈，以避免對(duì)電解過(guò)程的影響。
[0021]優(yōu)選地，所述酸洗中所用酸液的質(zhì)量濃度為10
?
30％，例如可以是10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％或30％等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
[0022]作為本專利技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電解中所用陰極包括不銹鋼材。
[0023]本專利技術(shù)中，陰極所用不銹鋼材可以是316L，304，S32101等本領(lǐng)域中常用的鋼材。
[0024]作為本專利技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電解中所用陰極在電解前進(jìn)行洗滌。
[0025]優(yōu)選地，所述洗滌中所用洗滌劑包括水和/或乙醇。
[0026]作為本專利技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述銅電解液中二價(jià)銅離子的濃度為50
?
100g/L，例如可以是50g/L、52g/L、54g/L、56g/L、58g/L、60g/L、62g/L、64g/L、66g/L、68g/L、70g/L、72g/L、74g/L、76g/L、78g/L、80g/L、82g/L、84g/L、86g/L、88g/L、90g/L、92g/L、94g/L、96g/L、98g/L或100g/L等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
[0027]作為本專利技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述銅電解液中明膠的濃度為1
?
10mg/L，例如可以是1mg/L、1.2mg/L、1.4mg/L、1.6mg/L、1.8mg/L、2mg/L、2.2mg/L、2.4mg/L、2.6mg/L、2.8mg/L、3mg/L、3.2mg/L、3.4mg/L、3.6mg/L、3.8mg/L、4mg/L、4.2mg/L、4.4mg/L、4.6mg/L、4.8mg/L、5mg/L、5.2mg/L、5.4mg/L、5.6mg/L、5.8mg/L、6mg/L、6.2mg/L、6.4mg/L、6.6mg/L、6.8mg/L、7mg/L、7.2mg/L、7.4mg/L、7.6mg/L、7.8mg/L、8mg/L、8.2mg/L、8.4mg/L、8.6mg/L、8.8mg/L、9mg/L、9.2mg/L、9.4mg/L、9.6mg/L、9.8mg/L或10mg/L等，但不限于所本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種超高純銅的電解制備方法，其特征在于，所述電解制備方法包括：采用銅電解液進(jìn)行電解；所述銅電解液中含有檸檬酸和/或檸檬酸鹽，濃度為0.5
?
5mg/L。2.如權(quán)利要求1所述電解制備方法，其特征在于，所述電解中所用陽(yáng)極為高純銅材。3.如權(quán)利要求1或2所述電解制備方法，其特征在于，所述電解中所用陽(yáng)極在電解前進(jìn)行酸洗；優(yōu)選地，所述酸洗中所用酸液的質(zhì)量濃度為10
?
30％。4.如權(quán)利要求1
?
3任一項(xiàng)所述電解制備方法，其特征在于，所述電解中所用陰極包括不銹鋼材。5.如權(quán)利要求1
?
4任一項(xiàng)所述電解制備方法，其特征在于，所述電解中所用陰極在電解前進(jìn)行洗滌；優(yōu)選地，所述洗滌中所用洗滌劑包括水和/或乙醇。6.如權(quán)利要求1
?
5任一項(xiàng)所述電解制備方法，其特征在于，所述銅電解液中二價(jià)銅離子的濃度為50
?
100g/L。7.如權(quán)利要求1
?
6任一項(xiàng)所述電解制備方法，其特征在于，所述銅電解液中明膠的濃度為1

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姚力軍，潘杰，郭廷宏，王學(xué)澤，章晨，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：寧波創(chuàng)致超純新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：