一种IGZO溅射靶材制备方法技术

本发明专利技术公开了一种IGZO溅射靶材制备方法，涉及靶材制备技术领域，其中将In2O3、Ga2O3和ZnO粉末放入球磨罐混合，并加入纯水、有机分散剂，球磨罐时间不低于36h；将混合后的IGZO浆料通过蠕动泵的蠕动使浆料注入雾化造粒机中，并通过雾化造粒机，得到了干燥的IGZO造粒粉；对IGZO造粒粉依次进过模压和等静压，成型得到靶材坯体；对靶材坯体进行烧结及脱脂，得到致密化的靶材成品。本发明专利技术所述的一种IGZO溅射靶材制备方法，由于采用了超过36h的球磨时间，所以，有效解决了IGZO混合粉体颗粒内部物质分布不均的技术问题，进而实现了IGZO混合粉体颗粒进一步细化，颗粒间的粒径差明显减小，且IGZO混合粉体的均匀性、粒径分布和比表面积均有较大改善。大改善。大改善。

【技术实现步骤摘要】
一种IGZO溅射靶材制备方法


[0001]本专利技术涉及靶材制备
，特别涉及一种IGZO溅射靶材制备方法。

技术介绍

[0002]近年来随着平板显示技术的快速发展，对平板显示用材料也提出了更高的要求。非晶态铟镓锌(IGZO)薄膜是平板显示器中薄膜晶体管的关键材料，与使用α
‑
Si和LTPS(LowTemperaturePoly
‑
Silicon，低温多晶硅)制备的薄膜晶体管相比，IGZO薄膜晶体管有漏电流低、载流子迁移率的数值及开关比大等明显优势。
[0003]目前IGZO溅射靶材的制备工艺主要有两种：一种是将氧化铟、氧化镓、氧化锌粉末按一定比例混合后添加PVA进行造粒，然后模压再冷等静压得到生胚，最后直接进行通氧烧结；另一种是氧化铟、氧化镓、氧化锌粉末加水分散再球磨一定时间，然后注浆脱水成型，最后同样进行通氧烧结。
[0004]溅射靶材要求靶材拥有较高的物理化学性能，高纯度，高密度，高导电性，上述两种生产工艺虽然在靶材的纯度跟密度上可以符合需求，但是由于工艺的局限性，所制备的靶材光泽度较差，靶材颜色偏淡，同时随着In2O3含量在整体比例中的降低靶材的导电性能下降尤为明显，甚至出现在1Ω
·
cm以上，而且靶材电性的均匀度也较差，不同局部的测量值相差大，而低载流子浓度，低霍尔迁移率将对镀膜的性能产生很大的影响，进而导致生产出来的产品达不到使用要求和能量上的无端消耗，为此，我们提出一种IGZO溅射靶材制备方法。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种IGZO溅射靶材制备方法，解决上述
技术介绍
中的技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]一种IGZO溅射靶材制备方法，该制备方法包括：
[0010]预处理：将In2O3、Ga2O3和ZnO粉末放入球磨罐混合，并加入纯水、有机分散剂，球磨罐时间不低于36h；
[0011]造粒：将混合后的IGZO浆料通过蠕动泵的蠕动使浆料注入雾化造粒机中，并通过雾化造粒机，得到了干燥的IGZO造粒粉；
[0012]成型：对IGZO造粒粉依次进过模压和等静压，成型得到靶材坯体；
[0013]成品：对靶材坯体进行烧结及脱脂，得到致密化的靶材成品。
[0014]优选的，所述In2O3、Ga2O3和ZnO之间的摩尔比例为1：1：1。
[0015]优选的，所述预处理步骤中，将配置好混合物质的球磨罐在行星球磨机上进行湿磨处理，转速为250r/min，球磨36h后，将使用去离子水溶解的粘结剂溶液加入浆料中，控制
球磨罐内的浆料固含量＝60％，且分散剂及粘结剂的添加量≤1％。
[0016]优选的，所述造粒步骤中，IGZO浆料通过雾化造粒机的喷嘴将浆料雾化为极细小的液滴，喷嘴处有内置气泵及加热器产生的高温压缩空气，使得液滴在喷出的瞬间干燥。
[0017]优选的，所述造粒步骤中，将制备完成的造粒粉通过干燥器管道进入集粉瓶中，而未成型的较轻粉末通过上方管道排出，未形成球形粉的团集大颗粒则沉淀在干燥器下部的废粉瓶中。
[0018]优选的，所述成型步骤中，模压压力设置为40
‑
60MPa，保压3
‑
5min。
[0019]优选的，所述成品步骤中，烧结升温速率≤3℃/min，脱脂升温速率＜0.5℃/min。
[0020]优选的，所述成品步骤中，烧结时需要保持炉膛气体流通，气体通量为12L/min，烧结完成后，逐渐降低温度至室温，之后将烧结后的IGZO靶材取出。
[0021]优选的，所述成品制备过程中，烧结包括以下步骤：
[0022](1)、初坯压制和低温段：径向收缩量较小，且出现多个台阶，主要是加载压力的机械作用使粉末颗粒受压产生位移与变形；
[0023](2)、升温阶段：即600℃<T<烧结温度，径向收缩量较大，粉体之间发生烧结反应，颗粒之间间距缩小，孔隙大幅度减少，坯体密度大幅提高，坯体径向收缩量快速增加，坯体密度达到理论密度90％；
[0024](3)、保温阶段：闭孔隙球化和小孔隙消失，压坯密度缓慢增加，坯体径向收缩量缓慢增加；
[0025](4)、降温冷却阶段：烧结压力的卸载导致压坯出现弹性后效，在内应力的作用下发生膨胀，坯体径向收缩量瞬间减少后保持稳定。
[0026](三)有益效果
[0027]1、由于采用了固含量为60％，粘结剂含量为1％的浆料，所以，有效解决了IGZO团聚颗粒压制时，产品表面粗糙的技术问题，进而得到球形度高、均匀性好且压制性优良的IGZO团聚颗粒，同时发现低固含量、低粘结剂添加量的造粒粉体容易产生凹坑、破损等缺陷，导致粉体成球率降低。
[0028]2、由于采用了1：1：(1
‑
8)摩尔比例的In2O3、Ga2O3和ZnO，所以，有效解决了IGZO团聚颗粒压制时，压制性能差且压制后的成品致密性差的技术问题，进而在ZnO粉末占比越高，In2O3粉末与Ga2O3粉占比越低时，混合造粒粉末的压制性能越好，致密度越高。
[0029]3、由于采用了超过36h的球磨时间，所以，有效解决了IGZO混合粉体颗粒内部物质分布不均的技术问题，进而实现了IGZO混合粉体颗粒进一步细化，颗粒间的粒径差明显减小，且IGZO混合粉体的均匀性、粒径分布和比表面积均有较大改善。
附图说明
[0030]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
[0031]图1为本专利技术一种IGZO溅射靶材制备方法的流程框图。
具体实施方式
[0032]本申请实施例通过提供一种IGZO溅射靶材制备方法，解决现有技术中靶材电性的
均匀度也较差，不同局部的测量值相差大，而低载流子浓度，低霍尔迁移率将对镀膜的性能产生很大的影响，进而导致生产出来的产品达不到使用要求和能量上的无端消耗的问题，由于采用了固含量为60％，粘结剂含量为1％的浆料，进而得到球形度高、均匀性好且压制性优良的IGZO团聚颗粒，同时发现低固含量、低粘结剂添加量的造粒粉体容易产生凹坑、破损等缺陷，导致粉体成球率降低，由于采用了1：1：(1
‑
8)摩尔比例的In2O3、Ga2O3和ZnO，进而在ZnO粉末占比越高，In2O3粉末与Ga2O3粉占比越低时，混合造粒粉末的压制性能越好，致密度越高；由于采用了超过36h的球磨时间，进而实现了IGZO混合粉体颗粒进一步细化，颗粒间的粒径差明显减小，且IGZO混合粉体的均匀性、粒径分布和比表面积均有较大改善。
[0033]实施例1
[0034]本专利技术提供一种IGZO溅射靶材制备方法，该制备方法包括：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGZO溅射靶材制备方法，其特征在于，该制备方法包括：预处理：将In2O3、Ga2O3和ZnO粉末放入球磨罐混合，并加入纯水、有机分散剂，球磨罐时间不低于36h；造粒：将混合后的IGZO浆料通过蠕动泵的蠕动使浆料注入雾化造粒机中，通过雾化造粒机得到了干燥的IGZO造粒粉；成型：依次对IGZO造粒粉进过模压和等静压，成型后得到靶材坯体；成品：对靶材坯体进行烧结及脱脂，得到致密化的靶材成品。2.如权利要求1所述的一种IGZO溅射靶材制备方法，其特征在于：所述In2O3、Ga2O3和ZnO之间的摩尔比例为1：1：(1
‑
8)。3.如权利要求1所述的一种IGZO溅射靶材制备方法，其特征在于：所述预处理步骤中，将配置好混合物质的球磨罐在行星球磨机上进行湿磨处理，转速为250r/min，球磨36h后，将使用去离子水溶解的粘结剂溶液加入浆料中，控制球磨罐内的浆料固含量＝60％，且分散剂及粘结剂的添加量≤1％。4.如权利要求1所述的一种IGZO溅射靶材制备方法，其特征在于：所述造粒步骤中，IGZO浆料通过雾化造粒机的喷嘴将浆料雾化为极细小的液滴，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐安泰，唐智勇，
申请(专利权)人：株洲火炬安泰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：