冷喷涂实现ITO靶材背面金属化的方法技术

本发明专利技术属于半导体集成电路技术领域，具体涉及一种冷喷涂实现ITO靶材背面金属化的方法，包括如下步骤：步骤S1，对ITO靶材预处理并安装固定；步骤S2，将金属铟粉装入冷喷涂机内，通入保护气体；步骤S3，通过超音速气流与金属铟粉形成气

【技术实现步骤摘要】
冷喷涂实现ITO靶材背面金属化的方法


[0001]本专利技术属于半导体集成电路
，具体涉及一种冷喷涂实现ITO靶材背面金属化的方法。

技术介绍

[0002]ITO（氧化铟锡）靶材广泛应用于平面显示、太阳能电池等领域，在ITO薄膜的制备过程中，ITO靶材的工作状态对制备的薄膜质量有重要影响。
[0003]ITO靶材在溅射时需不断受高能氩离子轰击，同时还需要在高真空的条件下和铜背板保持高强度的联接。铜背板一方面起对靶材的支撑作用，另外靶材在工作时产生的热量需要通过铜背板和冷却水及时散走，从而避免因高温使铟熔化导致背板脱落或靶材开裂。
[0004]ITO靶材作为陶瓷材料，其熔点在2000℃以上，所以只能通过钎焊的方式来联接铜背板。但由于异质材料的钎焊较为困难，陶瓷材料和铟焊料的润湿性较差，这就需要对靶材背面进行涂铟预处理，使其金属化，在陶瓷ITO靶材的表面粘着一层薄薄的牢固的金属膜层，实现陶瓷和金属间的焊接。
[0005]目前各种ITO靶材背面金属化的工艺均存在一定的问题不是非常理想，急需找到一种效果好、效率高的ITO靶材背面金属化工艺。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种冷喷涂实现ITO靶材背面金属化的方法，以解决ITO陶瓷靶材与铜背板作为异质材料钎焊困难的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种冷喷涂实现ITO靶材背面金属化的方法，包括如下步骤：步骤S1，对ITO靶材预处理并安装固定；步骤S2，将金属铟粉装入冷喷涂机内，通入保护气体；步骤S3，通过超音速气流与金属铟粉形成气
‑
固双相流，加速撞击预处理ITO靶材背面并形成涂层；步骤S4，将带有涂层的ITO靶材通过钎焊联接铜背板。
[0008]又一方面，本专利技术还提供了一种透明导电薄膜，其是利用如上所述的ITO靶材背面金属化的方法所制成的。
[0009]本专利技术的有益效果是，本专利技术的冷喷涂实现ITO靶材背面金属化的方法通过对预处理的ITO靶材进行冷喷涂，保障了靶材基体金属铟不受高温影响，同时也控制温度使金属层和基底拥有足够的结合力，提高了原料利用率，ITO靶材金属化速度快、效率高，适于工业大批量生产。
[0010]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
[0011]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1是本专利技术的冷喷涂实现ITO靶材背面金属化的方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0014]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]在已公布的ITO靶材背面金属化的专利方法有：CN103031524B所公开的离子沉积法、CN101705501B所公开的阴极电解法、CN101279401A所公开的压力焊接法、CN1880000A所公开的电子束焊接法、CN1475465A所公开的靶材表面烧结银浆法，以及常规的蒸发、磁控溅射法。
[0016]采用离子沉积法和常规的蒸发、磁控溅射法需要的设备比较复杂，费用较高，且操作起来困难，需要专业人员，效率较低，膜层结合强度较低；电解方法会产生大量的污染，对环境影响较大，且镀上去的金属层存在空洞不够致密，影响钎焊效果；压力钎焊比较适合于金属靶材，对于脆性较大的陶瓷靶难以适用；电子束焊属于熔焊的一种，也比较适用于金属靶材，因为陶瓷靶材熔点和金属相差较大，对于陶瓷靶材并不适用；靶材背面涂刷银浆再烧结，因其烧结温度较高会对ITO靶材性能产生影响，且会引入其他金属元素造成不必要的污染。因此，目前各种ITO靶材背面金属化的工艺均存在一定的问题不是非常理想。
[0017]如图1所示，本专利技术提供了一种冷喷涂实现ITO靶材背面金属化的方法，包括如下步骤：步骤S1，对ITO靶材预处理并安装固定；步骤S2，将金属铟粉装入冷喷涂机内，通入保护气体；步骤S3，通过超音速气流与金属铟粉形成气
‑
固双相流，加速撞击预处理ITO靶材背面并形成涂层；步骤S4，将带有涂层的ITO靶材通过钎焊联接铜背板。
[0018]在本实施例中，具体的，所述步骤S1中对ITO靶材预处理包括：对ITO靶材先用10%浓度的草酸清洗10
‑
15分钟，然后在用丙酮清洗5
‑
10分钟，最后放入超纯水中超声清洗20
‑
30分钟，烘干得到预处理ITO靶材。
[0019]在本实施例中，具体的，所述步骤S1中安装固定包括：将预处理ITO靶材安装固定在冷喷涂设备的工件架上，使其位于冷喷涂机喷枪的前方或下方；冷喷涂喷出的粒子流截面小而狭窄，且定向性好，对于小尺寸靶材同样适用。
[0020]在本实施例中，具体的，所述步骤S2中金属铟粉的纯度为4N（99.99%）；金属铟粉的粒径不超过50μm。
[0021]在本实施例中，具体的，所述步骤S2中保护气体为惰性气体，包括氮气和氦气；所述保护气体的流量为0.3m
³
/min
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0.5m
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/min；通过在冷喷涂的低温环境下加入保护气体，避免了粉料被氧化，同时也无需真空环境，节省了大量抽真空的时间，同时这也大大提高了采用冷喷涂的粉料利用率，随气体飞出的粉料可二次回收利用，磁控溅射原料利用率不足
40%，离子镀方法原料利用率在80%左右，本专利技术相较于磁控溅射和离子镀原料利用率高达95%以上。
[0022]在本实施例中，具体的，所述步骤S3中通过超音速气流与金属铟粉形成气
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固双相流包括：利用压缩气体通过缩放型拉瓦管产生超音速气流，将金属铟粉沿轴送入超音速气流中，形成气
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固双相流。
[0023]具体的，所述压缩气体的温度为80℃
‑
150℃，温度太低会导致金属层和基底结合力降低，温度太高会导致金属铟发生熔化，且会在空气中被氧化形成氧化铟，影响钎焊效果，本专利技术的冷喷涂基体表面的温度低于150℃，不会使基体产生内应力，无变形和相变，涂层结合强度高，达到30～100MPa，内聚力大，达到30～100MPa。
[0024]具体的，铟是低熔点金属，且在高温条件下易被氧化，本专利技术在不引进杂质不产生污染的情况下，实现无氧化低温沉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷喷涂实现ITO靶材背面金属化的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，对ITO靶材预处理并安装固定；步骤S2，将金属铟粉装入冷喷涂机内，通入保护气体；步骤S3，通过超音速气流与金属铟粉形成气
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固双相流，加速撞击预处理ITO靶材背面并形成涂层；步骤S4，将带有涂层的ITO靶材通过钎焊联接铜背板。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中对ITO靶材预处理包括：对ITO靶材先用10%浓度的草酸清洗10
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15分钟，然后在用丙酮清洗5
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10分钟，最后放入超纯水中超声清洗20
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30分钟，烘干得到预处理ITO靶材。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中安装固定包括：将预处理ITO靶材安装固定在冷喷涂设备的工件架上，使其位于冷喷涂机喷枪的前方或下方。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中金属铟粉的纯度为4N；金属铟粉的粒径不超过50μm。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中保护气体为惰性气体，包括氮气和氦气；所述保护气体的流量为0.3m
³
/min
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0.5m
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐从康，马赛，陈箫箫，
申请(专利权)人：亚芯半导体材料江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：