[发明专利]一种IGZO粉体、靶材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种IGZO粉体的制备方法，属于工业材料制备领域。本发明所述IGZO粉体制备方法中，选用特定具有分散及粘连功能的助剂与氧化物原料直接混合后，先经超声处理再研磨，既保障了粘结效果及最终产品的颗粒均一性；同时利用超声振动处理提高浆料的均匀性，避免了传统固相法中较长的研磨时间引起分散剂失效造成的团聚现象，或者粉体颗粒表面由于长时间的机械摩擦而引发稳定性降低等问题。该方法所用助剂种类少，引入杂质元素少，可降低产品的缺陷。本发明还公开了所述方法制备的IGZO粉体，该材料稳定性及均匀性高。本发明还公开了一种由所述IGZO粉体制备的IGZO靶材及其制备方法，所得IGZO靶材密度及纯度高，缺陷少，可用于工业高性能IGZO薄膜的制备中。

技术领域

本发明涉及工业材料制备领域，具体涉及一种IGZO粉体及其制备方法。

背景技术

氧化物半导体薄膜具有高电子迁移率、高透光率和低生长温度的优异特性，有望取代传统硅基薄膜晶体管成为下一代技术驱动器件。其中，非晶态IGZO(铟镓锌氧化物)薄膜时已知氧化物半导体薄膜中最优异的材料之一，而这种材料在制备过程中需要使用高品质IGZO粉体及其制备的靶材。

现有技术中，IGZO粉体的主要制备方法包括固态反应法及化学沉淀法：(1)固态反应法主要是将三种纯氧化物原料粉体直接混合研磨后高温烧结，该方法虽然简单易施行，但由于其机械混合研磨的均匀程度有限，需要长时间大功率进行球磨或研磨，且依然容易造成粉体在混合掺杂过程不均匀，导致其最终制备的靶材的凸起物增加或密度不均，最终影响IGZO薄膜的镀膜效果；(2)化学沉淀法则是将铟、镓和锌三种金属盐溶液混合，以沉淀剂引发得到共沉淀前驱体，最终烧结得到粉体。这种方法相比固态反应法得到的产品更加均匀，但因三种金属离子的离子半径差距大，价态不一，造成掺杂离子与氧化锌间的固溶度低，其反应条件苛刻，工艺控制难度大。

综上所述，IGZO粉体的现有制备方法均存在着一定的缺陷，需要探索一种工艺控制难度低，制备产品均匀性和稳定性高的IGZO粉体制备方法。

发明内容

基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种IGZO粉体的制备方法。该方法操作步骤简单，制备耗时短，制备得到的产品掺杂分散均匀，无团聚现象且稳定性高。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种IGZO粉体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化铟、氧化镓及氧化锌粉体混合后得到混合粉体，将混合粉体加入分散粘结剂水溶液中混合均匀，得浆料A；所述分散粘结剂水溶液中含有分散剂和粘结剂；所述分散剂包括聚乙烯吡络烷酮、聚羧酸系化合物、聚乙烯酸盐中的至少一种，所述粘结剂包括聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸盐中的至少一种；

(2)将步骤(1)所得浆料A依次进行超声处理及研磨后，加入消泡剂继续搅拌均匀，喷雾造粒，即得所述IGZO粉体。

本发明所述IGZO粉体的制备方法中，选用特定具有分散及粘连功能的助剂与氧化物原料直接混合后，先经超声处理再研磨，既将粘连剂成分充分包裹在颗粒表面，保障粘结效果及最终产品的颗粒均一性；同时利用超声振动处理提高浆料的均匀性，有效缩短了后续研磨的过程，避免了传统固相法中较长的研磨时间引起分散剂失效造成的团聚现象，或者粉体颗粒表面由于长时间的机械摩擦而引发稳定性降低等问题，保证了粉体的稳定性。所述制备方法所述助剂种类少，引入杂质元素少，可有效降低产品的缺陷及提高其密度。

优选地，步骤(1)所述氧化铟、氧化镓及氧化锌粉体三者的质量比为45.11:28.76:26.29。

所述掺杂含量比例制备得到的IGZO粉体及后续得到的靶材均匀性及致密度高，烧结过程中粉体稳定且造成的挥发损失较少。

更优选地，所述氧化铟、氧化镓及氧化锌粉体的平均粒度为120～300nm。