本發明屬于二氯二氧化鉬產品領域,具體涉及一種二氯二氧化鉬產品的除雜方法。
背景技術:
1、二氯二氧化鉬,化學式為moo2cl2,淡黃色結晶,升華溫度為159℃,吸濕性強,極易水解。目前一般作為化學氣相沉積(cvd)的鉬源材料,用于沉積鉬薄膜,這些薄膜可以作為擴散屏障、電極、互連件等器件應用,因二氯二氧化鉬具有高保形性和可適合大批量生產的特性,廣泛用于存儲芯片、邏輯芯片、催化劑等芯片半導體行業。
2、目前,合成二氯二氧化鉬的方法主要包括氯化反應法、升華提純法、氧鹵化合物化合法等。二氯二氧化鉬在高端芯片上的應用,對純度的要求越來越高。但是,因釩和鉬礦物伴生,所以各類合成方法合成的二氯二氧化鉬產品,存在較高含量的含釩雜質殘留。采用普通升華除雜方法,除雜后的二氯二氧化鉬產品純度仍然無法達到應用于芯片類產品要求的水平。如二氯二氧化鉬產品中的四氯化釩雜質,四氯化釩的沸點為148.5℃,四氯化釩與二氯二氧化鉬的升華溫度接近,無法通過普通升華除雜方式完全去除。
技術實現思路
1、針對上述現有技術涉及的二氯二氧化鉬產品中去除含釩雜質困難的問題,本發明將提供一種二氯二氧化鉬產品的除雜方法。
2、為實現上述目的,具體包括以下技術方案:
3、一種二氯二氧化鉬產品的除雜方法,包括如下步驟:
4、(1)將二氯二氧化鉬產品置于管狀容器一端,在二氯二氧化鉬產品一端通入惰性氣體,進行第一次熱處理,得到第一次熱處理后的產品;
5、(2)在所述第一次熱處理后的產品一端通入氫氣,進行第二次熱處理,得到第二次熱處理后的產品;
6、(3)在所述第二次熱處理后的產品一端通入惰性氣體,進行第三次熱處理,得到除雜后的二氯二氧化鉬產品。
7、本發明的方法中,首先,在第一次熱處理中去除低升華點的雜質;其次,引入氫氣進行第二次熱處理二氯二氧化鉬產品,在氫氣氛圍下該產品完全升華,該產品中含釩雜質元素的氯化物(如四氯化釩)被還原,降低了含釩雜質元素的氯化物的價態,使其升華溫度升高,此時,含釩雜質元素的氯化物的升華溫度比二氯二氧化鉬的更高;最后,再進行第三次熱處理,使得二氯二氧化鉬升華,比二氯二氧化鉬升華溫度更高的雜質殘留在原處不升華,從而可以有效分離去除二氯二氧化鉬產品中的雜質,特別是顯著降低了該產品中的含釩雜質,顯著提高二氯二氧化鉬產品的純度,使得除雜后的二氯二氧化鉬產品滿足應用在芯片類產品的純度要求;本發明的方法操作簡單,效率高,易于規模化生產。
8、優選地,步驟(1)中,所述第一次熱處理的溫度為120-130℃,所述第一次熱處理的時間為2-4h。
9、在上述的熱處理溫度下,可以有效分離去除具有比二氯二氧化鉬更低升華溫度的雜質。
10、優選地,步驟(1)中,所述二氯二氧化鉬產品中釩元素的含量≥300ppb,所述管狀容器的材質為石英,所述管狀容器的直徑為100-200mm,所述管狀容器的長度為1.8-2.2m。
11、本發明的方法更適合應用于釩(如四氯化釩)雜質含量高的二氯二氧化鉬產品的除雜,本發明的除雜方法能將釩元素的含量≥300ppb的二氯二氧化鉬產品,降低至釩元素的含量≤20ppb,釩雜質的去除率達到90%以上。
12、優選地,步驟(1)中,所述惰性氣體的流量為150-300l/h。
13、通過適當流量的惰性氣體的通入和排出,可以及時將升華的雜質排出,有效促進產品中的低升華點雜質的分離去除。
14、優選地,步驟(1)中,所述惰性氣體包括氮氣、氬氣、氦氣中的至少一種。
15、優選地,步驟(2)中,所述第二次熱處理的溫度為250-400℃,所述第二次熱處理的時間為2-4h。
16、在上述第二次熱處理溫度下,可以有效還原二氯二氧化鉬產品中如四氯化釩等含釩的氯化物雜質,使得被還原后的含釩的氯化物雜質升華溫度(>400℃)遠高于二氯二氧化鉬的,便于后續將被還原后的含釩的氯化物雜質和二氯二氧化鉬進行升華分離。
17、優選地,步驟(2)中,所述氫氣的流量為100-200l/h。
18、在上述的氫氣流量之下,通過氫氣流量調控還原的效率以及氫氣在一定體積的容器內流動的速率,進而實現調控二氯二氧化鉬產品升華和冷凝的速率,二氯二氧化鉬產品的升華速率在0.5~3kg/h時,氫氣還原效果較充分。
19、優選地,還包括重復步驟(2)的過程,重復的次數≥1次。
20、可以再重復步驟(2)在氫氣氛圍下第二次熱處理的過程,可以使得氫氣還原更徹底,進一步去除其中的雜質。
21、優選地,步驟(3)中,所述第三次熱處理的溫度為160-250℃,所述第三次熱處理的時間為2-4h。
22、上述第三次熱處理溫度不僅高于二氯二氧化鉬的升華溫度,而且遠低于被還原后的含釩的氯化物雜質的升華溫度,可以使得被還原后的含釩的氯化物雜質與二氯二氧化鉬有效分離,通過升華分離后的二氯二氧化鉬重新冷凝、收集,實現提高二氯二氧化鉬純度的目的。
23、優選地,步驟(3)中,所述惰性氣體的流量為50-150l/h。
24、優選地,步驟(3)中,所述除雜后的二氯二氧化鉬產品中釩元素的含量≤20ppb
25、相對于現有技術,本發明具有以下有益效果:本發明通過三次熱處理,且第二次熱處理在氫氣氛圍下進行,整體上可以有效分離去除二氯二氧化鉬產品中的雜質,特別是顯著降低了該產品中的含釩雜質,顯著提高二氯二氧化鉬產品的純度,使得除雜后的二氯二氧化鉬產品滿足應用在芯片類產品純度方面的要求;本發明的方法操作簡單,效率高,易于規模化生產。
1.一種二氯二氧化鉬產品的除雜方法,其特征在于,包括如下步驟:
2.如權利要求1所述的二氯二氧化鉬產品的除雜方法,其特征在于,步驟(1)中,所述第一次熱處理的溫度為120-130℃,所述第一次熱處理的時間為2-4h。
3.如權利要求1所述的二氯二氧化鉬產品的除雜方法,其特征在于,步驟(2)中,所述第二次熱處理的溫度為250-400℃,所述第二次熱處理的時間為2-4h。
4.如權利要求1所述的二氯二氧化鉬產品的除雜方法,其特征在于,步驟(3)中,所述第三次熱處理的溫度為160-250℃,所述第三次熱處理的時間為2-4h。
5.如權利要求1所述的二氯二氧化鉬產品的除雜方法,其特征在于,步驟(1)中,所述惰性氣體的流量為150-300l/h。
6.如權利要求1所述的二氯二氧化鉬產品的除雜方法,其特征在于,步驟(2)中,所述氫氣的流量為100-200l/h。
7.如權利要求1所述的二氯二氧化鉬產品的除雜方法,其特征在于,步驟(3)中,所述惰性氣體的流量為50-150l/h。
8.如權利要求1所述的二氯二氧化鉬產品的除雜方法,其特征在于,步驟(1)中,所述二氯二氧化鉬產品中釩元素的含量≥300ppb,所述管狀容器的材質為石英,所述管狀容器的直徑為100-200mm,所述管狀容器的長度為1.8-2.2m。
9.如權利要求1所述的二氯二氧化鉬產品的除雜方法,其特征在于,步驟(2)中,還包括重復步驟(2)的過程,重復的次數≥1次。
10.如權利要求1所述的二氯二氧化鉬產品的除雜方法,其特征在于,步驟(3)中,所述除雜后的二氯二氧化鉬產品中釩元素的含量≤20ppb。