提升超高纯钴板表面质量的方法及超高纯钴板与流程

本发明涉及超高纯钴板制备，具体涉及一种提升超高纯钴板表面质量的方法及超高纯钴板。

背景技术：

1、高纯金属在集成电路领域的重要材料地位举足轻重。在集成电路制造领域，我国对于纯度至少5n以上的高纯钴材料的需求迫切，其中集成电路用高纯钴靶材是关键的芯片用接触层材料，基于自对准应变硅技术的硅化钴栅极可提高沟道内载流子迁移率，降低器件阻抗与功耗，提升驱动电流、频率响应和操作速度，是90nm及以上特征尺寸的大规模集成电路中的关键材料。

2、目前制备超高纯钴板多采用不溶阳极电沉积技术，在阴极上沉积出超高纯钴板，电沉积超高纯钴板表面质量受多种因素的影响，如阴极的表面粗糙度、电解液物化参数、电沉积工艺参数等，实际生产表明参数控制不当，将导致电沉积超高纯钴板易现翘边、裂纹、气孔等问题。上述问题产生的不利影响如：第一，翘边的超高纯钴板自身弯曲，增加了下游客户的深加工难度；第二，钴板翘边容易出现脱落问题，无法继续电积生长，导致厚度不足和生产效率低的问题；第三、翘边的超高纯钴板，存在接触到相邻的阳极，导致短路打火污染电解液的问题。第四、气孔导致产品在熔炼过程中大量排气，腐蚀熔炼设备，甚至铸锭气体元素超标。

3、然而目前电沉积超高纯钴板表面质量的提升并未引起足够重视及研究报道。

技术实现思路

1、本发明至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题。为此，本申请提出一种提升超高纯钴板表面质量的方法及超高纯钴板，采用本发明中方法生产得到的超高纯钴板表面平整，无翘边、裂纹、气孔等现象，超高纯钴板的表面质量满足下游客户熔炼加工的技术要求。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种提升超高纯钴板表面质量的方法，其包括以下步骤：

3、将含钴离子电解液进行纳米过滤，得到净化电解液；

4、将所述净化电解液导入电解装置，加入添加剂，分别放入作为阳极的惰性电极以及作为阴极的钛板，在真空条件下进行电沉积，制得所述超高纯钴板。

5、进一步，所述含钴离子电解液中钴离子浓度为100～200g/l。

6、优选地，所述含钴离子电解液包括氯化钴溶液、硫酸钴溶液。

7、进一步，所述净化电解液在700～800nm可见光范围的平均透过率≥80％。

8、优选地，所述纳米过滤所采用的介质孔径≤50nm且不为0。

9、优选地，所述纳米过滤的流速为1～2bv/l。

10、进一步，所述添加剂与所述净化电解液的体积比为1：(5000～10000)。

11、优选地，所述添加剂包括丁二酮肟或二甲基酮肟与乙醇的混合物。

12、优选地，所述丁二酮肟或所述二甲基酮肟与所述乙醇的配制比例为1g：(10～50)ml，优选为1g：20ml。

13、进一步，所述电沉积过程中所述电解装置的真空度为0.01～0.05mpa。

14、优选地，采用自动变频真空泵保持所述电解装置的真空度。

15、进一步，所述电沉积过程中阴极过电位为0.5～1.5v。

16、优选地，所述电沉积过程中电流密度为100～200a/m2。

17、优选地，所述电沉积过程中所述净化电解液的温度为40～60℃。

18、进一步，还包括：在放入所述电解装置之前分别对所述钛板、所述惰性电极进行预处理。

19、优选地，所述钛板的预处理包括依次对所述钛板进行喷砂打磨、第一酸洗以及涂覆包边处理。

20、优选地，所述惰性电极的预处理包括对所述惰性电极进行第二酸洗处理。

21、优选地，所述惰性电极包括钛涂钌网、钛涂铱网、钛涂钌铱网。

22、进一步，所述第一酸洗采用的酸洗液包括盐酸与氢氟酸的水溶液；所述盐酸、所述氢氟酸与水的质量比为1：(1～4)：(8～12)，优选为1：2：10；所述第一酸洗时间优选为0.5～1h。

23、优选地，所述第二酸洗采用的酸洗液包括2～5％盐酸，所述第二酸洗时间为1.5～2h。

24、进一步，所述喷砂打磨处理后的所述钛板表面粗糙度为0.6～1。

25、优选地，采用防腐材料对所述钛板的侧面进行涂覆包边，包边宽度优选为20～25mm，所述防腐材料优选为聚四氟乙烯。

26、为了实现上述目的，本发明第二方面提供了一种超高纯钴板。

27、本发明第二方面提供的超高纯钴板是采用本发明第一方面提供的提升超高纯钴板表面质量的方法制备得到的。

28、相对于现有技术，本发明的优势：

29、1、采用纳米过滤工艺，有效去除了电解液中纳米尺度的氢氧化钴，抑制了氢氧化钴在电沉积过程中导致钴离子的成核速率低和使晶粒变大的趋势，可有效增加电沉积钴板韧性。

30、同时，酮肟类添加剂使得钴离子以络合态形式存在，具有细化晶粒、提高电沉积钴板韧性的作用，进一步抑制钴板开裂。

31、2、真空电沉积工艺实现了阴极或阳极产生的气体及时排除，如图1所示，促进了阴极析出氢气的脱附，解决了钴板表面产生气孔的问题；

32、同时，真空条件降低了阳极析出的氯气在电解液中的溶解度，进一步抑制析氢气反应和气孔的产生。

33、3、采用喷砂打磨、混酸清洗钛板的预处理方法，保证了钛板表面清洁和表面粗糙度，加强了电沉积钴板整体和钛板的附着力；

34、对钛板包边的处理方法，进一步加强了电沉积钴板四周应力较大区域与钛板的附着力，达到了抑制钴板翘边的目的，提高了产品表面质量和成品率。

技术特征：

1.一种提升超高纯钴板表面质量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的提升超高纯钴板表面质量的方法，其特征在于，所述含钴离子电解液中钴离子浓度为100～200g/l；

3.如权利要求1所述的提升超高纯钴板表面质量的方法，其特征在于，所述净化电解液在700～800nm可见光范围的平均透过率≥80％；

4.如权利要求1所述的提升超高纯钴板表面质量的方法，其特征在于，所述添加剂与所述净化电解液的体积比为1：(5000～10000)；

5.如权利要求1所述的提升超高纯钴板表面质量的方法，其特征在于，所述电沉积过程中所述电解装置的真空度为0.01～0.05mpa；

6.如权利要求1或2所述的提升超高纯钴板表面质量的方法，其特征在于，所述电沉积过程中阴极过电位为0.5～1.5v；

7.如权利要求1所述的提升超高纯钴板表面质量的方法，其特征在于，还包括：在放入所述电解装置之前分别对所述钛板、所述惰性电极进行预处理；

8.如权利要求7所述的提升超高纯钴板表面质量的方法，其特征在于，所述第一酸洗采用的酸洗液包括盐酸与氢氟酸的水溶液；所述盐酸、所述氢氟酸与水的质量比为1：(1～4)：(8～12)，优选为1：2：10；所述第一酸洗时间优选为0.5～1h；

9.如权利要求7所述的提升超高纯钴板表面质量的方法，其特征在于，所述喷砂打磨处理后的所述钛板表面粗糙度为0.6～1；

10.一种采用权利要求1-9任一项所述的提升超高纯钴板表面质量的方法制备得到的超高纯钴板。

技术总结本发明提供了一种提升超高纯钴板表面质量的方法及超高纯钴板，该提升超高纯钴板表面质量的方法包括以下步骤：将含钴离子电解液进行纳米过滤，得到净化电解液；将所述净化电解液导入电解装置，加入添加剂，分别放入作为阳极的惰性电极以及作为阴极的钛板，在真空条件下进行电沉积，制得超高纯钴板。采用本发明中方法生产得到的超高纯钴板表面平整，无翘边、裂纹、气孔等现象，超高纯钴板的表面质量满足下游客户熔炼加工的技术要求。技术研发人员：邓俊宝,吴松,田冲,揭华琳,贺昕,雷俊元,钱友强,刘森受保护的技术使用者：山东有研国晶辉新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/9