一种氧化物旋转靶材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化物旋转靶材及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤：(1)将氧化镨粉末、氧化镓粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末混合，加入分散剂、粘结剂、水和消泡剂球磨得到混合浆料；(2)将混合浆料进行喷雾造粒，得到氧化物转靶材用粉体；(3)将氧化物转靶材用粉体导入模具进行冷等静压成型，得到靶材坯体；(4)将靶材坯体进行脱脂热处理，冷却至常温后进行烧结处理，自然冷却后得到所述氧化物旋转靶材。本发明专利技术一方面将氧化镨掺杂铟嫁锌氧化物，提高靶材的载流子迁移率，降低靶材的电阻率。另一方面，通过本发明专利技术所述方法制备为管状氧化物旋转靶材，溅射的氧化物薄膜均匀性、稳定性更好，回收利用更经济，薄膜载流子迁移率高。薄膜载流子迁移率高。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化物旋转靶材及其制备方法


[0001]本专利技术属于靶材制备
，具体涉及一种氧化物旋转靶材及其制备方法。

技术介绍

[0002]铟嫁锌氧化物由In
‑
Ga
‑
Zn
‑
O四种元素构成的半导体材料，具有较高的迁移率和稳定性等优点，但实际应用中，铟嫁锌氧化物靶材的迁移率仍需提升。因此如何提高靶材的相对密度和载流子迁移率是目前急需解决的难点。一方面，氧化物半导体的迁移率与靶材本身的性能关系密切，从氧化物半导体自身组成入手提升氧化物半导体性能。另一方面，高迁移率氧化物靶材主要分高迁移率氧化物平面靶材和高迁移率氧化物旋转靶材两种，在现代生产、溅射
，平面靶材的生产、溅射已经比较成熟，但是平面靶材的溅射利用率较低，仅有30
‑
40％，也就是说，我们所制备的高迁移率氧化物平面靶材溅射使用时，利用率也只能达到30
‑
40％，因此大部分靶材只能白白浪费了，或是大部分靶材需高成本回收再利用，从而，无形中增加了高迁移率氧化物靶材的生产成本。另外，虽然价格上比旋转靶材要低一些，但综合性价比远不如旋转靶材，目前平面靶材逐渐被旋转靶材取代。
[0003]旋转靶材与平面靶材相比，靶材溅射利用率大大提高，可达到70～80％左右，是平面靶溅射利用率的2倍。而且由于高迁移率氧化物旋转靶材为管状，在溅射过程中可向各个方向飞行，因而溅射的高迁移率氧化物薄模均匀性和稳定性更好，成膜速度快；此外，旋转靶材对于零件内壁的沉积有独特的优越性，溅射薄膜载流子迁移率能高达30
‑
50cm2/V
·
s。因此，无论从成本角度还是从质量角度来说，高迁移率氧化物旋转靶材都具有很大的优势。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种氧化物旋转靶材及其制备方法。所制备的氧化物旋转靶材相对密度大，载流子迁移率高，而且电阻率较低。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种氧化物旋转靶材的制备方法，包括如下步骤：
[0006](1)将氧化镨粉末、氧化镓粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末混合，加入分散剂、粘结剂、水和消泡剂球磨制浆得到混合浆料；
[0007](2)将混合浆料进行喷雾造粒，得到氧化物旋转靶材用粉体；
[0008](3)将氧化物旋转靶材用粉体导入模具进行冷等静压成型，得到靶材坯体；
[0009](4)将靶材坯体进行脱脂热处理，冷却至常温后进行烧结处理，自然冷却后得到所述氧化物旋转靶材。
[0010]本专利技术将氧化镨掺杂铟嫁锌氧化物，不仅提高了氧化物旋转靶材的载流子迁移率，而且降低氧化物旋转靶材的电阻率。另外，将氧化物靶材通过本专利技术所述方法制备为氧化物旋转靶材，提升靶材的利用率，而且旋转靶材为管状，在溅射过程中可向各个方向飞行，因而溅射的高迁移率氧化物薄膜均匀性、稳定性更好，利用价值更高，回收利用更经济，薄膜载流子迁移率高。
[0011]作为本专利技术的优选实施方式，所述氧化镨粉末、氧化镓粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末的质量比为氧化镨：氧化镓：氧化锌：氧化铟＝1：4.5
‑
6.5：4
‑
6：15
‑
20。
[0012]本专利技术申请人通过大量实验探索，当氧化镨粉末、氧化镓粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末的质量比为上述范围时，所制备的氧化物旋转靶材相对密度大，载流子迁移率高，而且电阻率较低。
[0013]作为本专利技术的优选实施方式，所述氧化镨、氧化铟、氧化镓和氧化锌的粒径均为50
‑
200μm。
[0014]作为本专利技术的优选实施方式，所述氧化镨粉末、氧化镓粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末的总质量为混合浆料质量的35
‑
70％。
[0015]本专利技术所述分散剂的质量为混合浆料质量的3～4％；所述粘结剂的质量为混合浆料质量的7～8％。
[0016]所述消泡剂添加入混合浆料中保证混合浆料无气泡。
[0017]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(1)中，球磨的转速为800
‑
1000rpm/min，球磨时间为10
‑
20h。
[0018]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(2)中，氧化物旋转靶材用粉体的平均粒径为35
‑
100μm。
[0019]本专利技术所述靶材坯体的直径为130
‑
170mm，高度为500
‑
600mm。
[0020]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(3)中，冷等静压的压力为250
‑
300MPa。
[0021]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(4)中，脱脂热处理的温度为400
‑
600℃，时间为5
‑
10h，升温速率为0.3
‑
0.5℃/min。
[0022]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(4)中，烧结处理的温度为1250
‑
1500℃，时间为9
‑
20h，升温速率为1
‑
3℃/min。
[0023]本专利技术还要求保护采用氧化物旋转靶材的制备方法制备的氧化物旋转靶材。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术一方面将氧化镨掺杂铟嫁锌氧化物，提高了氧化物旋转靶材的载流子迁移率，同时降低氧化物旋转靶材的电阻率。另一方面，将氧化物靶材通过本专利技术所述方法制备为氧化物旋转靶材，旋转靶材为管状，在溅射过程中可向各个方向飞行，因而溅射的高迁移率氧化物薄膜均匀性、稳定性更好，利用价值更高，回收利用更经济，薄膜载流子迁移率高。
具体实施方式
[0025]为更好地说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0026]本专利技术实施例和对比例中，所述氧化镨、氧化铟、氧化镓和氧化锌的粒径均为50
‑
200μm；消泡剂添加入混合浆料中直至混合浆料无气泡
[0027]实施例1
[0028]一种氧化物旋转靶材的制备方法，包括如下步骤：
[0029](1)将3.62kg氧化镨粉末、19.95kg氧化镓粉末、17.32kg氧化锌粉末和59.1kg氧化铟粉末混合，加入6.6kg分散剂、13.44kg粘结剂、53.74kg水和消泡剂在1000rpm/min转速下球磨14h制浆得到混合浆料；
[0030](2)将混合浆料进行喷雾造粒、混料和过筛，得到平均粒径为55μm的氧化物转靶材用粉体；
[0031](3)将氧化物转靶材用粉体导入模具进行冷等静压成型，得到旋转靶材坯体；制成的旋转靶材坯体外径为170mm，内径为152mm，高度为600mm；
[0032](4)将靶材坯体进行脱脂热处理，冷却至常温后进行烧结处理，自然冷却后得到所述氧化物旋转靶材；脱脂热处理的温度为500℃，时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化物旋转靶材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将氧化镨粉末、氧化镓粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末混合，加入分散剂、粘结剂、水和消泡剂球磨制浆得到混合浆料；(2)将混合浆料进行喷雾造粒，得到氧化物旋转靶材用粉体；(3)将氧化物旋转靶材用粉体导入模具进行冷等静压成型，得到靶材坯体；(4)将靶材坯体进行脱脂热处理，冷却至常温后进行烧结处理，自然冷却后得到所述氧化物旋转靶材。2.如权利要求1所述氧化物旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述氧化镨粉末、氧化镓粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末的质量比为氧化镨：氧化镓：氧化锌：氧化铟＝1：4.5
‑
6.5：4
‑
6：15
‑
20。3.如权利要求1所述氧化物旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述氧化镨、氧化铟、氧化镓和氧化锌的粒径均为50
‑
200μm。4.如权利要求1所述氧化物旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述氧化镨粉末、氧化镓粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末的总质量为混合浆料质量的35
‑
70％。5.如权利要求1所述氧化物旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张来稳，邵学亮，李开杰，朱刘，
申请(专利权)人：先导薄膜材料广东有限公司，
类型：发明
国别省市：