一种氧化物靶材的制备方法以及镨掺杂IGZO氧化物靶材与流程

本技术涉及靶材，更具体地说，它涉及一种氧化物靶材的制备方法以及镨掺杂igzo氧化物靶材。

背景技术：

1、目前，磁控溅射薄膜材料在半导体集成电路表面涂层的制备中得到了广泛的应用，并且有着良好的发展前景。磁控溅射工艺的原理是通过高压放电使离子源产生的带电离子撞击靶材，靶材表面的原子通过能量交换沉积到基片上，即可得到溅射薄膜。靶材作为制备溅射薄膜的重要材料，对溅射薄膜的性能具有重要影响。

2、相关技术中有一种氧化物靶材的制备方法，包括以下步骤：(1)称取0.5kg氧化镨，55.6kg氧化铟，15.8kg氧化镓，14.3kg氧化锌，8.1kg分散剂聚乙烯吡络烷酮以及3.1kg粘结剂聚乙二醇备用；将所称取的氧化镨、氧化铟、氧化镓、氧化锌、氧化铟、分散剂聚乙烯吡络烷酮以及粘结剂聚乙二醇进行混合研磨制浆，得到d50粒径为0.561μm的混合浆料；

3、(2)对混合浆料进行喷雾干燥，得到d50粒径为37.3μm的造粒粉。其中，混合浆料的固含量为55％；(3)将所得的造粒粉进行液压成型、冷等静压，得到靶材胚体；其中，液压成型过程中使用的压力为80mpa；冷等静压过程中使用的压力控制为350mpa；(4)将得到的靶材胚体先在氧气流量为40l/min的氧气气氛中以0.2℃/min的升温速率升温至600℃，保温10h；再在无氧气氛中以0.5℃/min的升温速率升温至1400℃，保温12小时；最后以1.0℃/min的降温速度降至室温，即可得到氧化物靶材。

4、针对上述中的相关技术，发明人认为，相关技术中虽然制备了氧化物靶材，但是随着显示技术朝着超高清、超高刷新率、低功耗、透明等方向的发展，新产品的生产工艺对靶材的载流子迁移率提出了更高的要求，导致相关技术中的产品难以充分满足实际需求。

技术实现思路

1、随着显示技术朝着超高清、超高刷新率、低功耗、透明等方向的发展，新产品的生产工艺对靶材的载流子迁移率提出了更高的要求，导致相关技术中的产品难以充分满足实际需求。为了改善这一缺陷，本技术提供一种氧化物靶材的制备方法以及镨掺杂igzo氧化物靶材。

2、第一方面，本技术提供一种氧化物靶材的制备方法，采用如下的技术方案：

3、一种氧化物靶材的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将氧化物粉体、消泡剂和分散剂混合后进行初次球磨，得到球磨粉料，将球磨粉料、水和至少一种稀土硝酸盐混合后进行二次球磨，得到混合浆料；所述氧化物粉体包括氧化镨、氧化镓、氧化锌和氧化铟，所述稀土硝酸盐包括硝酸镨，所述氧化镨和硝酸镨的摩尔比为1:(0.04-0.18)；

5、(2)对混合浆料进行喷雾干燥，得到造粒粉；

6、(3)将造粒粉和粘结剂混合，然后对所得物进行液压成型，并进行冷等静压处理，得到靶材坯体；

7、(4)对靶材坯体进行有氧氛围升温烧结，以0.1-1.0℃/min的速率升温至640-680℃，然后保温10-12h，之后再在无氧氛围下以1-2℃/min的速率升温至1320-1340℃，保温10-15h之后进行降温处理，得到氧化物靶材。

8、通过采用上述技术方案，本技术的方法中分两次进行球磨，通过初次球磨使氧化物粉体与消泡剂、分散剂相互混合，得到球磨粉料。而二次球磨则使球磨粉料形成混合浆料，并在混合浆料中引入了稀土硝酸盐。稀土硝酸盐中的硝酸镨能够溶解混合浆料中，使得后续制备的靶材坯体也含有硝酸镨。按照氧化物靶材的生产工艺条件，硝酸镨在经过烧结之后能够转化为氧化镨，从而能够得到氧化镨含量更高的氧化物靶材。随着氧化镨含量的增加，氧化物靶材中的正四价镨的总量也随之上升，而正四价镨能够改善igzo靶材的载流子迁移率，有助于充分满足新产品的性能需求。

9、作为优选，所述氧化物粉体由如下重量份的金属氧化物组成：氧化镨1-4份，氧化铟65-70份，氧化镓9-12份，氧化锌18-22份。

10、通过采用上述技术方案，本技术优选了氧化物粉体的配方组分，按照上述配方能够实现镨掺杂igzo氧化物靶材的制备。

11、作为优选，所述稀土硝酸盐为硝酸镨，所述氧化镨和硝酸镨的摩尔比为1:(0.15-0.18)。

12、通过采用上述技术方案，本技术在稀土金属盐为硝酸镨的情况下优选了硝酸镨的用量范围，有助于充分改善氧化物靶材的载流子迁移率。

13、作为优选，所述稀土硝酸盐还包括硝酸铽，所述氧化镨和硝酸铽的摩尔比为1:(0.02-0.06)。

14、通过采用上述技术方案，本技术优选了硝酸镨和硝酸铽共同作为稀土硝酸盐，含有硝酸铽的靶材坯体经过煅烧之后能够得到掺杂有正四价铽的氧化物靶材。相比于正四价镨，正四价铽的掺杂能够更加充分地改善igzo氧化物靶材的载流子迁移率，有助于充分满足新产品的性能需求。

15、作为优选，所述氧化镨和硝酸铽的摩尔比为1:(0.04-0.06)。

16、通过采用上述技术方案，本技术优选了氧化镨和硝酸铽的摩尔比，有助于改善igzo氧化物靶材的载流子迁移率。

17、作为优选，所述氧化镨和硝酸镨的摩尔比为1:(0.04-0.08)。

18、通过采用上述技术方案，本技术在同时掺杂正四价镨和正四价铽的情况下优选了硝酸镨的用量，能够在硝酸镨掺量相对较少的情况下对载流子迁移率实现较为充分的改善。

19、作为优选，所述粘结剂的组分包括二水醋酸锌、四水硝酸铟、九水硝酸镓、乙二醇单甲醚和单乙醇胺，所述二水醋酸锌、四水硝酸铟、九水硝酸镓在粘结剂中的浓度均为0.4mol/l，所述单乙醇胺和醋酸锌的摩尔比为(0.7-2):1。

20、通过采用上述技术方案，本技术优选了粘结剂的组分，通过将乙二醇单甲醚和单乙醇胺共同作为溶剂，在溶解二水醋酸锌、四水硝酸铟和九水硝酸镓之后得到了具有一定粘度的粘结剂。这种粘结剂在烧结升温的过程中发生水解而形成额外的igzo晶相，从而增加了igzo氧化物靶材的致密度，有助于提高氧化物靶材的载流子迁移率。

21、作为优选，所述单乙醇胺和醋酸锌的摩尔比为(1.2-2):1。

22、通过采用上述技术方案，本技术优选了单乙醇胺和醋酸锌的摩尔比，有助于充分实现对醋酸锌的溶解，促进了粘结剂的均匀分散，增加了igzo氧化物靶材的致密度，有助于提高氧化物靶材的载流子迁移率。

23、作为优选，所述单乙醇胺和醋酸锌的摩尔比为1.5:1。

24、通过采用上述技术方案，本技术优选了单乙醇胺和醋酸锌的摩尔比，能够在节约单乙醇胺用量的前提下充分提高氧化物靶材的载流子迁移率。

25、第二方面，本技术提供一种镨掺杂igzo氧化物靶材，采用如下的技术方案。

26、一种镨掺杂igzo氧化物靶材，根据以上任一所述的氧化物靶材的制备方法进行制备。

27、通过采用上述技术方案，本技术制备了掺杂有稀土元素镨的氧化物靶材，该靶材具有较高的载流子迁移率。

28、综上所述，本技术具有以下有益效果：

29、1、本技术的方法通过硝酸镨的受热分解使得靶材坯体中产生了氧化镨，得到了氧化镨含量更高的氧化物靶材。随着氧化镨含量的增加，氧化物靶材中的正四价镨的总量也随之上升，而正四价镨能够改善igzo靶材的载流子迁移率，因而有助于充分满足新产品的性能需求。

30、2、本技术优选了硝酸镨和硝酸铽共同作为稀土硝酸盐，含有硝酸铽的靶材坯体经过煅烧之后能够得到掺杂有正四价铽的氧化物靶材。相比于正四价镨，正四价铽的掺杂能够更加充分地改善igzo氧化物靶材的载流子迁移率，因此本技术能够在硝酸镨掺量相对较少的情况下对载流子迁移率实现较为充分的改善。