[发明专利]一种IGZO靶材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种靶材的制备方法，特别是一种高性能IGZO靶材的制备方法。 

背景技术

把由In（铟）、Ga（镓）、Zn（锌）、O（氧）构成的半导体材料用于液晶显示器和有机EL显示器的像素驱动用晶体管（TFT：薄膜晶体管），可以大幅削减这些显示器的耗电量。传统的多晶硅薄膜晶体管的均一性差，制作工艺复杂；金属氧化物IGZO TFT迁移率高、均一性好、透明、制作工艺简单，可以更好地满足大尺寸液晶显示器和有源有机电致发光的需求。由于IGZO的电子迁移率大约是a-Si TFT的20～50倍，提高了背光的利用率，因此在分辨率上可以实现普通TFT屏幕的2倍以上。此外IGZO的电子迁移率超过传统材料的40倍，这样其也可以大大降低液晶屏幕的响应时间。而绝大部分的IGZO薄膜是由IGZO靶材溅射沉积所得，因此，高性能IGZO靶材的生产制作对于上述领域的发展具有十分重要的推动作用。 

现有IGZO靶材的制备方法主要是通过共沉淀法制备IGZO粉体，然后再进行造粒，压制和烧结而获得IGZO靶材，由于共沉淀法在多种金属元素（超过两种元素）沉淀的时候，沉淀不能同时进行，无法保证充分沉淀而导致成分比例失当，导致粉体的特性不稳定而且粉体的活性会较低，因此由这种方法获得的IGZO粉体烧制出的靶材相对密度偏低，基本都是在90-95%，无法得到高相对密度的IGZO靶材（相对密度>98%）。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可靠的IGZO靶材的制备方法，该方法可制备得到高性能IGZO靶材（相对密度>98%，导电性良好），弥补国内高性能IGZO靶材生产制作的空白。 

解决上述技术问题的技术方案是：一种IGZO靶材的制备方法，包括以下步骤： 

（1）将Ga₂O₃纳米粉体、ZnO纳米粉体与In₂O₃纳米粉体按原子比In：Ga：Zn=1: 1~5:1~5均匀混合得到IGZO粉体，然后添加IGZO粉体质量1%-5%的粘结剂PVA进行造粒；

（2）将IGZO粉体装入模具中在40～80MPa下压制成型，将第一次成型的素坯，再用200-300MPa进行二次成型，然后以4-8MPa/ min进行卸压，至常压后取出成型好的素坯；

（3）将素坯放在烧结炉中进行烧结，烧结条件是指以不高于1℃/ min的升温速率升温，至1300～1550℃保温烧结4～10小时，之后按降温速率0.5～1℃/ min降温至950～1050℃，之后自然降温；得到IGZO靶材。

本发明的进一步技术方案是：所述的第一次成型是在液压机中压制成型，第二次成型是在冷等静压机中压制成型。 

所述的烧结是在常压烧结炉的氧气氛围中进行烧结。 

所述的烧结的升温速率为0.3-1℃/ min。 

所述的Ga₂O₃纳米粉体、ZnO纳米粉体和In₂O₃纳米粉体的纯度为99.99%以上。 

本发明利用三种高分散性氧化粉体进行充分球磨混合均匀，即利用充分混合法获取高烧结性能和高分散性的IGZO造粒粉，然后对烧结工艺进行优化控制，使得各种金属原子均匀分散和充分烧结，得到高密度的IGZO靶材。本方法解决之前共沉淀法制备IGZO粉体的成分比例无法精准控制，粉体烧结活性偏低，获得的靶材相对密度偏低的问题。 

采用本发明可以制备得到高性能IGZO靶材（高致密度、相对密度>98%，高导电性），弥补国内高性能IGZO靶材生产制作的空白。 

下面，结合实施例对本发明之一种IGZO靶材的制备方法的技术特征作进一步的说明。 

具体实施方式