[發明專利]鉿銦鋅氧化物靶材的制作方法

無效

• 申請號: 201210319449.5
• 申請日: 2012-09-03
• 公開（公告）號: CN102864423A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 信恩龍;李喜峰;張建華
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/08
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種薄膜晶體管制造工藝，還涉及一種半導體材料制備方法，特別涉及一種薄膜晶體管（TFT）的有源層的制作方法，應用于有機發光顯示（OLED）和液晶顯示（LCD）的驅動方面，也可以用于集成電路領域。

背景技術

20世紀平板顯示技術的出現，把人類帶入了信息社會，人類社會從此發生了質的飛躍。而平板顯示的核心元件就是薄膜晶體管（TFT，Thin?Film?Transistor），一種在玻璃基底上通過薄膜工藝制作的場效應晶體管器件。在有源矩陣平板顯示(AMLCD)中，目前依舊采用非晶硅TFT、多晶硅TFT等作為開關單元，但非晶硅TFT遷移率低、光敏性強，而多晶硅TFT大面積制作工藝復雜、低溫工藝難以實現，成本高，因此限制了它們在更廣闊的范圍中應用。將半導體氧化物作為有源層來制作TFT用于平板顯示中，不僅能獲得較高遷移率，器件性能優越，而且制造工藝簡單、低溫下可以獲得，顯示出了巨大的應用前景。

作為液晶顯示器的關鍵器件之一，薄膜晶體管性能的好壞直接影響到液晶顯示器的質量。研究人員也在不斷通過優化薄膜晶體管的結構、提高制備工藝、使用不同有源層半導體材料等手段來提高薄膜晶體管的性能。目前的TFT-LCD大部分采用硅基材料的薄膜晶體管，如非晶硅TFT和多晶硅TFT。但隨著AM-OLED的不斷發展和柔性顯示技術的需求，需要一種遷移率較高，且能在低溫下制備的有源層半導體材料，而近年來，雖然有機薄膜晶體管(OTFT)得到了不斷的發展，而且其具有成本低、易加工、可大面積制備等優點，但由于有機材料本身的載流子遷移率較低，比起非晶硅基材料的薄膜晶體管的遷移率還要低，還不能滿足液晶顯示器對開關器件的要求。氧化物薄膜晶體管作為極具發展潛力的新型薄膜晶體管，具備了許多傳統TFT無法比擬的優點。

目前制備納米氧化物的主要方法有：高溫氧化法、液體噴霧熱分解法和共沉淀法。作為氧化物濺射靶材的制造方法，由于液體噴霧熱分解法和共沉淀法工藝較復雜，而高溫氧化法工藝簡單而獲得廣泛應用，但如何制造均一性好、原子比例精確可控的氧化物濺射靶材依然是薄膜晶體管制造需要研究和亟待解決的關鍵問題之一。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的缺陷，提供一種鉿銦鋅氧化物靶材的制作方法，采用氧化鉿、氧化銦和氧化鋅納米粉末燒制而成。該方法制備的靶材濺射的薄膜，均一性好、原子比例精確可控，而且制造工藝簡單。該方法制備的氧化物靶材制作的薄膜晶體管具有電子遷移率高，器件性能優越，制造工藝簡單，穩定性好等優點，也為新型薄膜晶體管的發展帶來了契機。

為達到上述發明目的，本發明采用下述技術方案：

一種鉿銦鋅氧化物靶材的制作方法，包括如下步驟：

1）氧化鉿、氧化銦和氧化鋅三種金屬氧化物納米粉體的制備：將金屬鉿、銦和鋅三種金屬分別加熱熔化形成不同的金屬熔體，然后將各金屬熔體分別在氧化反應氣氛下進行氧化，再經冷卻處理后分別形成氧化鉿、氧化銦和氧化鋅三種金屬氧化物顆粒，然后分別通過提純獲得純凈的氧化鉿、氧化銦和氧化鋅三種金屬氧化物粉末，再對各金屬氧化物粉末分別進行研磨，得到粒度均勻的氧化鉿、氧化銦和氧化鋅三種金屬氧化物的納米粉體，各金屬氧化物納米粉體的顆粒粒徑均達到0.1?um；各金屬熔體分別在氧化反應氣氛下進行氧化時，最好同時分別向各金屬熔體通入大電流進行攪拌，并分別對各金屬熔體進行保溫，同時最好還使各金屬熔體處于強磁場中，使各金屬熔體通過霧化或氣化方式進行氧化；當對各金屬氧化物粉末分別進行研磨時，最好分別加入活性劑后再進行研磨，使各金屬氧化物的顆粒粒徑達到要求，再分別對研磨后的漿料進行加熱，將活性劑去除，干燥成粉，得到高純度的氧化鉿、氧化銦和氧化鋅三種金屬氧化物的納米粉體；輔助研磨的活性劑沸點最好小于500℃；

2）靶材初坯制備：將氧化鉿、氧化銦和氧化鋅三種金屬氧化物納米粉體按照重量百分比為（3±10%）：（2±10%）：（1.2±10%）的比例均勻混合后，放入模具中，對模具中的坯體進行壓制成型，形成靶材初坯，待燒結備用；優選在將氧化鉿、氧化銦和氧化鋅三種金屬氧化物納米粉體混合時，加入增塑劑，然后倒入模具中進行預壓成型，再對模具施加各向均等靜壓力進行等靜壓壓制成型，使模具中的坯體受壓實密化，形成燒結前的靶材初坯；優選在密封的高壓缸內進行靶材初坯制備，以非氧化性的高壓氣體為介質，對模具施加各向均等靜壓力；高壓氣體優選采用高壓氬氣；模具的材料最好采用彈性的塑料或橡膠；