[发明专利]镨掺杂氧化铟锌溅射靶材及其制备方法

说明书

本发明实施例公开了镨掺杂氧化铟锌溅射靶材的制备方法，包括：将Prsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;粉体、Insubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;粉体、ZnO粉体按设定质量比混合，加入添加剂调制成浆料；砂磨得到含有单一粒径颗粒的浆料；浆料喷雾造粒得到球形造粒粉；球形造粒成型得到靶材素坯；靶材素坯进行脱脂烧结一体化处理，脱脂烧结一体化处理的烧结过程包括：从脱脂温度升温到第一台阶温度850～1150℃，升温速率为3～5℃/min，保温8～24小时；从第一台阶温度升温至第二台阶温度1450～1550℃，升温速率为5～10℃/min，不保温；从第二台阶温度降温到第三台阶烧结温度1150～1250℃，降温速率为10～20℃/min，保温12～36小时；从第三台阶温度降温到600℃，降温速率为1～3℃/min；然后自然冷却，得到晶粒细小、二次相可控的镨掺杂氧化铟锌溅射靶材。

技术领域

本发明属于溅射靶材技术领域，具体涉及镨掺杂氧化铟锌溅射靶材及其制备方法。

背景技术

薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)是一种用途广泛的半导体器件，现在的TFT材料主要有非晶硅、多晶硅以及金属氧化物三类，金属氧化物薄膜晶体管(MO-TFT)由于具有均匀性好、迁移率高、可见光透过率高、易生产等优点，广泛应用于显示器件、半导体芯片和光伏电池等领域。氧化锌(ZnO)及其掺杂体系(IZO/TZO/IGZO)薄膜具有较高的本征迁移率(10～50cm²/Vs)、蚀刻速度快、颗粒的产生少，可获得非晶膜及无须退火处理等优点，在LCD、OLED等应用中显示出良好的性能。

IGZO作为三元氧化物材料的混合体系，不同成分配比会导致TFT性能的差异，传统IGZO体系TFT器件迁移率一般在10cm²/Vs左右，通过提高铟含量可在一定程度上提高迁移率，但会带来稳定性下降的问题；随着8K超高清和120Hz以上高刷新频率LCD及OLED显示规格的不断升级，传统IGZO体系在迁移率和稳定性方面难以满足高阶产品的性能要求，因此亟待开发兼具高迁移率和高稳定性的新一代高性能氧化物材料，满足显示产业的发展。

与IGZO薄膜相比，IZO薄膜往往具有更高的本征电子迁移率(30cm²/Vs)。然而，IZO薄膜作为晶体管使用时，也存在一些限制性，比如：电阻率高、开关比低、偏置应力稳定性差。IZO薄膜作为TFT器件中的沟道层材料，具有优异的电子迁移性能、良好的可见光透过率、制作简单等优势。一般来说，薄膜性能由溅射靶的性能和溅射参数共同决定。IZO薄膜的表面组织形貌、非晶结构以及载流子浓度和迁移率与IZO靶材的性能有着密不可分的关系。目前溅射靶材的利用率只有40％～60％，这也极大限制了其在大尺寸、大规模高端显示器件的应用，靶材的高致密度和低孔隙率可以有效减缓溅射过程中的电弧现象和结瘤产生。