一种大尺寸氧化铟锌靶材及其制备方法与流程

文档序号:37515281发布日期:2024-04-01 14:25阅读:19来源:国知局

本发明涉及半导体,具体涉及一种大尺寸氧化铟锌靶材及其制备方法。


背景技术:

1、靶材是磁控溅射过程中的基本耗材,不仅使用量大,而且靶材质量的好坏对薄膜的性能起着至关重要的决定作用。靶材应用领域比较广泛,主要包括光学靶材、显示薄膜用靶材、半导体领域用靶材、记录介质用靶材、超导靶材等。其中半导体领域用靶材、显示用靶材和记录介质用靶材是当前使用最为广泛的三大靶材。为提升薄膜制备速率和保证薄膜的生长质量,溅射靶材要达到一定的指标要求。近年来,液晶显示、有源有机发光二极管显示以及柔性显示等平板显示技术迅猛发展,作为核心部件的薄膜晶体管(tft)的重要性不言而喻。其中,基于氧化物半导体的tft以其较高的迁移率、良好的电学均匀性、高的可见光透过性、较低的制备温度、以及较低的成本等优势受到广泛的关注。

2、小尺寸的氧化铟锌靶材制作较为容易,大尺寸的氧化铟锌靶材制作比较困难,其原因在于:大尺寸的氧化铟锌靶材在烧结时由于应力较大,边缘容易翘曲。

3、大尺寸的氧化铟锌靶材在加工时是具有一定的加工优势的,在现有技术中,氧化铟锌靶材的溅射通常将多块小尺寸的氧化铟锌靶材并排放置进行溅射操作,其存在的缺陷在于:由于拼缝处的存在会有空气及杂质残留,容易发生黑化结瘤,因此制备大尺寸的氧化铟锌靶材是迫在眉睫的事情。

4、采用多块小尺寸的靶材拼接形成大尺寸靶材是一个可以选择的方向,具体来说,cn112624785a公开了一种氧化物浆料拼接二次烧结制备大尺寸氧化物靶材的方法,该方法对较小尺寸的氧化物靶材进行氧化物浆料粘结,压紧烘干,二次烧结,制备出大尺寸靶材;

5、更为具体来说,包括下面步骤:

6、1)高质量氧化物浆料的制备;

7、2)依据需求设计不同形状靶材不同拼接方案进行小块靶材拼接,然后进行氧化物浆料的粘结;

8、3)对靶材粘结处压紧固定烘干;

9、4)对粘结的整块大尺寸氧化物靶材进行进一步的烧结;

10、5)经过工艺打磨加工后,得到整块大尺寸氧化物靶材。

11、其进一步记载:对粘结的整块大尺寸氧化物靶材进行进一步的烧结:先在500℃下保温4-10小时进行氧化物浆料的脱脂处理,然后在氧气环境下进行1400-1600℃的常压烧结处理保温5-8小时,随后随炉子冷却降温到室温,且其使用的粘结剂为聚乙烯醇粘结剂,该粘结剂为热塑性材料。

12、可见,其烧结过程是在拼接后进行。

13、这么操作存在如下问题:使用浆料进行粘结有可能导致用于拼接的靶材边缘崩散,导致靶材拼缝处密度降低。

14、同时,该案所使用的拼缝浆料浓度较低,对于形成合适的拼缝并不适用。

15、所以,本案解决的技术问题是:如何得到合格率高的大尺寸氧化铟锌靶材。


技术实现思路

1、本发明的目的之一在于,提供一种大尺寸氧化铟锌靶材的制备方法,该方法采用热塑性的浆料作为粘结材料,在粘结前对靶胚进行低温烧结,可以使得靶材颗粒得到初步的结合,防止靶材崩散,粘结后再高温烧结,可以得到合格率高的大尺寸氧化铟锌靶材。

2、同时,本发明还提供了该大尺寸氧化铟锌靶材。

3、在本发明未做特殊说明的情况下,m为mol/l,%为质量百分比。

4、为实现上述目的,本发明提供了一种大尺寸氧化铟锌靶材的制备方法,包括如下步骤:

5、步骤1:将氧化铟锌靶胚在600~800℃的条件下烧结;

6、步骤2:将两块或多块经步骤1处理得到的氧化铟锌靶胚并排放置,相邻两块氧化铟锌靶胚留有间隙;

7、步骤3:向间隙中注入热塑性的浆料,所述浆料中含有氧化铟锌粉末;

8、步骤4:在1500~1600℃的条件下烧结,得到氧化铟锌靶材。

9、在上述的大尺寸氧化铟锌靶材的制备方法中,所述热塑性粘结剂的加入量为氧化铟锌粉末的总质量的35%~55%。

10、在上述的大尺寸氧化铟锌靶材的制备方法中,所述浆料中余量成分为热塑性粘结剂。

11、在上述的大尺寸氧化铟锌靶材的制备方法中,所述热塑性粘结剂为高密度聚乙烯、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙酸乙烯共聚树脂中的一种或两种。

12、在上述的大尺寸氧化铟锌靶材的制备方法中,所述间隙为0.5~2cm

13、和/或,所述氧化铟锌靶胚的规格为50*50mm~300*500mm

14、在上述的大尺寸氧化铟锌靶材的制备方法中,所述步骤1的烧结时间为6~12h;

15、和/或,所述步骤1的升温速度为1~3℃/min。

16、在上述的大尺寸氧化铟锌靶材的制备方法中,所述步骤4的烧结时间为8~10小时;

17、和/或,所述步骤4的升温速度为1~3℃/min。

18、在上述的大尺寸氧化铟锌靶材的制备方法中,所述氧化铟锌靶胚、氧化铟锌粉末中氧化铟以及氧化锌的质量比均为77.5~93.2:6.8~22.5。

19、在上述的大尺寸氧化铟锌靶材的制备方法中,所述氧化铟锌靶胚、氧化铟锌粉末所使用的原材料均通过如下方法制备得到的:

20、步骤a:称取一定量的氧化铟粉末以及氧化锌粉末;

21、步骤b:向浆料桶中加入纯水,将步骤a中称取好的氧化锌粉末和第一分散剂依次加入混料桶中进行预分散,预分散时间为20~40min,分散转速为60~200rpm;第一分散剂占加入的氧化锌粉末、纯水和第一分散剂总质量的1~5%;第一分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、或十六烷基苯磺酸钠;

22、步骤c:将步骤b中所得浆料用气动隔膜泵将浆料打入砂磨机进行研磨,研磨时间10~22h,其中,研磨的转速为1200~1800r/min,浆料中的固体含量为60~70%之间,得到浆料一;

23、步骤d:向步骤c中所得的浆料一加入氧化铟粉末和第二分散剂,预分散时间为20~40min,转速为60~200rpm;将所得浆料用气动隔膜泵将浆料打入砂磨机进行研磨,研磨8~15h后得到浆料二;其中第二分散剂占加入的氧化铟粉末和第二分散剂总质量的1~15%,研磨的转速为1200~1800r/min,浆料中的固体含量在60~70%之间,第二分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠或十六烷基苯磺酸钠,得到浆料二;

24、步骤e:向步骤d所得的浆料二中加入粘结剂后,进行预分散,预分散时间为20~40min,分散转速为60~200rpm;所得浆料用气动隔膜泵将浆料打入砂磨机进行研磨,研磨2~4h后得到浆料三;其中,研磨的转速为1200~1800r/min,其中粘结剂占加入的粉末和粘结剂总质量的5~15%。粘结剂为聚乙烯醇加聚乙二醇的混合剂、聚乙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛中的一种或两种;

25、步骤f:将步骤e所得的浆料三打入喷雾干燥塔,进行喷雾造粒,再进行混料和筛分,得到氧化铟锌混合粉;其中,出风温度为70~85℃,雾化器频率为120hz;

26、其中,氧化铟锌靶胚的制备方法为:将氧化铟锌混合粉进行模压和冷等静压,得到氧化铟锌靶胚。

27、同时,本发明还公开了一种大尺寸氧化铟锌靶材,采用如上任一所述方法制备得到;所述大尺寸氧化铟锌靶材的规格为50*100mm~300*500mm。

28、有益效果

29、与现有技术相比,本发明具有以下优势:

30、本发明采用热塑性的浆料作为粘结材料,在粘结前对靶胚进行低温烧结,可以使得靶材颗粒得到初步的结合,防止靶材崩散,粘结后再高温烧结,可以得到合格率高的大尺寸氧化铟锌靶材,同时接缝处外观无较大差距。

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