[发明专利]制造氧化铟/氧化锡烧结体的方法和用其制造的制品

说明书

发明背景

通常本发明涉及生产特征在于高密度和高均一性的氧化铟/氧化锡(ITO)烧结体的方法，该烧结体特别适用于作为溅射靶。

用作溅射靶的ITO烧结体的制造方法在现有技术中是已知的。这种烧结体可用于在透明基体上沉积透明和导电性薄膜。当如此应用时，ITO烧结体(通常采取平板式)放在磁场源上，而通常待涂覆的基体放在该烧结体上，彼此留出间隔。当烧结体用高能电子轰击时，会产生氧化铟和氧化锡的离子。这些离子从烧结体的顶部表面借助于溅射作用被运载至基体的底部表面，结果在一定时间内在基体上形成透明的和导电的ITO膜。近来有关这种ITO镀膜基体的应用包括液晶显示装置、薄膜式场致发光显示装置、电视和计算机终端屏幕、辐射监测元件、窗格玻璃用除雾加热膜、抗静电膜和太阳能收集器用选择性渗透膜。

当用作溅射靶时，ITO烧结体出于两种原因要尽可能接近最大理论密度。首先，使用高密度烧结体作溅射靶可使其有效寿命达到最大值，并且当由于电子轰击而使烧结体被侵蚀掉时可以将由于置换该烧结体而引起的停顿时间降至最低。尽管好像有可能仅通过增加烧结体的厚度来延长烧结体的寿命范围，但这样一种解决方法不实用，这是因为穿过板状ITO烧结体厚度的磁场必须是某种适合溅射法操作的最小数量级。由于磁场强度随烧结体与其磁场源距离的平方而降低，所以板状ITO烧结体不可能做得超过某种厚度，或者在烧结体顶部表面上的磁场不可能强到足以完成溅射操作。因此，寿命很长的靶只能通过高密度来达到，而不可能仅靠溅射靶的厚度增加。要求高密度的第二个原因是固有产生的热传导率的增加。这种较高的热传导率能使溅射操作过程中自然出现在板状烧结体中的热拉伸应力降至最低值，要不然该应力会在烧结体内引起裂纹。这样的裂纹是不希望有的，因为它们会导致ITO的非均一沉积。

除了高密度外，要求ITO溅射靶具有的另外一些物理特性是In₂O₃和SnO₂的均一分布。当进行溅射操作时，这种均一分布会导致氧化铟和氧化锡在基体上均一地沉积，从而又可导致ITO膜具有均匀的物理和电性能。ITO烧结体所需的另外一个特性是尽可能的纯，并且仅具有绝对最小量的烧结剂，这是因为烧结剂的电绝缘性能使它们对所得到的ITO膜的导电率有不良的影响。理想的是，ITO烧结体按弧形的外形制造，以代替刚才述及的平板状，以便使具有弧形外形的基体如高技能战斗机的遮风屏能被均匀地溅镀上ITO。最后，所述ITO烧结体比较便宜而且易于制造，不需要昂贵的费时操作的机械装置。

不幸地是，已知在现有技术中没有一种制造方法能生产出满足上述全部要求的ITO烧结体。例如，尽管Nakajima等人的U.S.P5,094,787公开了一种制造密度为7.06g/cm³(为最高理论密度的98％)的ITO溅射靶，但它是借助于一种工艺过程来完成的，这种工艺过程必须将混合的该烧结体的颗粒状成分在750-1000kg/cm²压力下压制成型，随后在压力为2-11大气压合有氧气气氛的炉内烧结所得到的坯体。烧结步骤中必须使用的氧气加压烧结炉构成了昂贵且复杂的设备。最后，于混用来形成坯体的氧化铟和氧化锡必然导致所述两种成分在分布上产生一些不均匀，这些不均匀反过来又会引起采用用这种方法产生的烧结体制成的ITO膜出现不均匀。

Bayard的U.S.P 4,962,071也公开了一种方法，借此生产出超过理论密度的90％的烧结ITO体。然而，该专利指出往ITO体内混入较高百分率的绝缘烧结剂，这些烧结剂反过来又会影响由此产生的ITO膜的导电率(即所公开氧化铝和二氧化硅烧结剂多达总的氧化铟/氧化锡混合物的10重量％)。

很清楚，存在着对制造致密ITO烧结体新方法的需求，该方法可避免现有技术的不足，并可达到上述全部理想的指标。发明概要