一种IGZO靶材的制备方法技术

本发明专利技术属于靶材制备技术领域，公开了一种IGZO靶材的制备方法。该制备方法包括以下步骤：(1)将ZnO、In

【技术实现步骤摘要】
一种IGZO靶材的制备方法
本专利技术属于靶材制备
，具体涉及一种IGZO靶材的制备方法。
技术介绍
铟镓锌氧化物(简写为InGaZnO，又简写为IGZO)薄膜作为一种新型半导体材料，具有高载流子迁移率、较强化学稳定性等优点。基于以上优点，将IGZO薄膜应用于新一代薄膜晶体管(TFT)技术中的沟道层材料，制备的TFT更容易实现高速驱动、高分别率、大尺寸、低功耗。IGZO薄膜的制备方法主要有：物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶等。由于物理气相沉积的方法制备的薄膜与基体的结合强度高、沉积效率高、工艺成熟稳定而被广泛应用。但是，用物理气相沉积的方法制备的薄膜需要使用高性能靶材，通过能量束轰击靶材将其气化，再沉积到基体表面形成IGZO薄膜。因此制备高质量、高性能的IGZO靶材是制备高性能IGZO薄膜材料的关键。目前IGZO靶材的主要烧结方法是常压空气烧结或者氧气气氛烧结。在空气气氛下烧结，由于IGZO靶材烧结温度高于其组分的挥发温度，会导致烧结IGZO靶材致密度较低，普遍在98％以下，难以制备高质量靶材。而目前最常用的烧结方法氧气气氛烧结，其烧结工艺复杂，对设备要求较高，且在氧气气氛下制备的靶材电阻率相对较高且不均匀。因此，亟需提供一种IGZO靶材的制备方法，能够制备致密度高、电阻率小的IGZO靶材。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种IGZO靶材的制备方法，能够制备致密度高、电阻率小的IGZO靶材。本专利技术的专利技术构思如下：靶材的导电主要是依靠自由电子和氧空位，如在高浓度氧环境下烧结，氧空位浓度低，其导电性能减弱。而本专利技术先在密闭炉腔内对混合粉体加热，使炉腔内充满靶材原料气氛，并积累一定浓度；然后再对坯体进行烧结，在与坯体组分相同的原料气氛中烧结，ZnO、In2O3和Ga2O3分子均匀且致密的分布于坯体，使靶材致密性高，相对密度大。同时，也避免了空气对靶材烧结的影响，和氧气占用氧空位，使制得的靶材的电阻率低。一种IGZO靶材的制备方法，包括以下步骤：(1)将ZnO、In2O3和Ga2O3混合，加入助剂，湿磨，干燥，过筛，制得混合粉体；(2)将步骤(1)制得的混合粉体分成混合粉体A和混合粉体B两部分，将所述混合粉体A压制成型，制得坯体；(3)将所述混合粉体B与所述坯体分别置于炉腔的上、下层，于封闭炉腔内先对所述混合粉体B加热，然后对所述坯体加热，冷却，制得所述IGZO靶材。优选的，步骤(1)中，所述ZnO、In2O3和Ga2O3的摩尔比为(1-8)：(1-2)：(1-2)；进一步优选的，所述ZnO、In2O3和Ga2O3的摩尔比为(1-8)：1：1。优选的，步骤(1)中，所述ZnO、In2O3和Ga2O3的纯度为99.99％。所述ZnO、In2O3和Ga2O3为粉体，所述粉体可以是球形、片形或棒状等，可以为普通市售产品，也可以由酸法、电解法、水热合成和物理蒸发法中的任一方法制得。优选的，步骤(1)中，所述助剂为聚乙二醇或聚乙烯醇。所述助剂在湿磨过程中起到分散剂的作用，而在后续压制过程中又起到成型剂的作用，避免了多次加入试剂，给材料引入过多杂质。且聚乙二醇和聚乙烯醇在研磨过程中分散性强，能够使各种粉料充分混合、粒径分布均匀，后续成型性也良好。优选的，步骤(1)中，所述助剂的添加量为所述混合粉体的0.5wt％-8wt％；进一步优选的，所述助剂的添加量为所述混合粉体的0.5wt％-5wt％。优选的，步骤(1)中，所述湿磨的时间为12-96h；进一步优选的，所述湿磨的时间为24-96h。优选的，步骤(1)中，所述混合粉体的粒径为300nm-800nm；进一步优选的，所述混合粉体的粒径为300nm-600nm。优选的，步骤(2)中，所述混合粉体B与所述坯体的质量比为(5-30)：100；进一步优选的，所述混合粉体B与所述坯体的质量比为(5-20)：100。当混合粉体B的量过少，将无法形成高浓度气氛，当所述混合粉体B与所述坯体的质量比为(5-30)：100时，能够保证气氛浓度足够，当炉温下降后，挥发的气氛会出现凝华现象。优选的，步骤(2)中，所述压制成型过程包括模压和静压，所述模压的压力为20-30MPa，所述静压的压力为200-300MPa。优选的，步骤(3)中，对所述混合粉体B加热的过程为升温至1300-1500℃，保温6-10h。当加热温度不够高，加热时间不够长，会导致产生的气氛浓度不够，在后续坯体烧结中无法发挥良好作用。优选的，步骤(3)中，对所述坯体加热的过程为升温至1300-1500℃，保温6-10h。具体的，一种IGZO靶材的制备方法，包括以下步骤：将纯度为99.99％ZnO、In2O3、Ga2O3粉末按(1-8)：(1-2)：(1-2)的摩尔比混合，然后加入0.5wt％-8wt％助剂，置于球磨机中湿磨24-96h，干燥过筛后，得到各种粉料充分混合、粒径分布均匀、成型性好的混合粉体。将所述混合粉体分成混合粉体A和混合粉体B，将所述混合粉体A在20-30MPa压力下进行模压，然后在200-300MPa压力下静压，得到生坯。将所述坯体放入炉腔中双层承烧板的下层，上层承烧板铺上混合粉体B。关闭炉的进出气体阀门，于封闭炉腔内，先将炉腔上方加热棒打开，对混合粉体B加热至1300-1500℃，并保温6-10h后，然后打开炉腔下方加热棒，在1300-1500℃下烧结6-10h，随炉冷却。一种IGZO靶材，采用上述制备方法制得，且所述IGZO靶材的相对密度大于99.5％，电阻率小于9×10-3Ω·cm。所述IGZO靶材在半导体领域中的应用，如平面靶、旋转靶等，也可用于制造多种导电零部件。相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：(1)采用本专利技术所述制备方法制得的IGZO靶材致密度高、均匀性高、电阻率小，相对密度大于99.5％，电阻率小于9×10-3Ω·cm。(2)本专利技术所述制备方法烧结工艺简单，对设备要求低，更加安全经济。附图说明图1为实施例1的制备方法的工艺流程图。具体实施方式为了让本领域技术人员更加清楚明白本专利技术所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本专利技术要求的保护范围不构成限制作用。以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。实施例1一种IGZO靶材的制备方法，具体制备方法见图1所示的工艺流程图。将纯度为99.99％ZnO、In2O3、Ga2O3粉末按1：1：1的摩尔比混合，然后加入3wt％聚乙二醇，置于球磨机中湿磨48h，干燥过筛后，得到各种粉料充分混合、粒径分布均匀、成型性好的混合粉体，混合粉体的粒径为300-600nm。将混合粉体分成混合粉体A和混合粉体B，将混合粉体A在25MPa压力下进行模压，然后在250MPa压力下静压，得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IGZO靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将ZnO、In

【技术特征摘要】
1.一种IGZO靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将ZnO、In2O3和Ga2O3混合，加入助剂，湿磨，干燥，过筛，制得混合粉体；
(2)将步骤(1)制得的混合粉体分成混合粉体A和混合粉体B两部分，将所述混合粉体A压制成型，制得坯体；
(3)将所述混合粉体B与所述坯体分别置于炉腔的上、下层，于封闭炉腔内先对所述混合粉体B加热，然后对所述坯体加热，冷却，制得所述IGZO靶材。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述ZnO、In2O3和Ga2O3的摩尔比为(1-8)：(1-2)：(1-2)。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述ZnO、In2O3和Ga2O3的纯度为99.99％。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述助剂为聚乙二醇或聚乙烯醇，所述助剂的添加量为所述混合粉体的0.5wt％-8wt％。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨，丁金铎，葛春桥，柳春锡，金志洸，崔恒，
申请(专利权)人：中山智隆新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44