[發(fā)明專利]一種氧化物靶材及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211636891.0
• 申請日: 2022-12-16
• 公開（公告）號: CN116199497A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐苗;徐華;李民;陶洪;鄒建華;王磊;彭俊彪
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: C04B35/01
• 分類號: C04B35/01;C04B35/622;C04B35/638
• 代理公司: 廣州容大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44326
• 代理人: 溫純

本發(fā)明涉及半導體材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化物靶材及其制備方法。所述氧化物靶材包括元素A的氧化物、元素B的氧化物、元素R的氧化物和元素M的氧化物；所述元素A為銦；所述元素B為鎵、鋅、錫中的一種或兩種以上的組合；所述元素R為鈰、鐠、鐿、鏑、鋱中的一種或兩種以上的組合；所述元素M為鈧，硅，鈦，鉭，鍺，銻的一種或兩種以上組合。本發(fā)明通過在氧化物靶材中引入M的氧化物，細化了氧化物靶材的晶粒尺寸，使氧化物靶材致密度高，元素分布與微觀結(jié)構(gòu)均勻。此外，本發(fā)明提供的制備方法可以實現(xiàn)控制氧化物靶材晶相結(jié)構(gòu)的目的，使氧化物靶材具有較小的晶粒尺寸且微觀結(jié)構(gòu)均勻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化物靶材及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著近年來中國新型顯示產(chǎn)業(yè)的市場競爭力不斷攀升，作為全球最大TFT-LCD顯示面板生產(chǎn)基地，氧化物靶材也成為了國內(nèi)的研究熱點。利用ZnO、IZO、IGZO等靶材濺射得到的薄膜可用于TFT有源層，在LCD、OLED和電子紙的平板顯示器(FPD)應(yīng)用中，以其優(yōu)異的性能引起了大量研究人員和業(yè)界人士的極大關(guān)注。

氧化物靶材的致密度、晶粒度、成分與組織結(jié)構(gòu)均勻性等影響著濺射薄膜的各種電學性能和光學性能。為了提高氧化物靶材的品質(zhì)，以使其滿足高端顯示面板產(chǎn)業(yè)的需求，許多研究人員對于氧化物靶材的粉體原料進行改進和提升。如中國發(fā)明專利CN107146816A公開了一種氧化物半導體薄膜及由其制備的薄膜晶體管，其是利用摻雜稀土氧化物改善氧化物薄膜晶體管器件的光學穩(wěn)定性。

然而由于稀土元素離子半徑相比于主體氧化物中的In³⁺，Zn²⁺，Ga³⁺，Sn⁴⁺的離子半徑均要大，而且稀土氧化物Ln₂O₃通常為六方晶系，其中金屬離子配位數(shù)為七，有六個氧原子占據(jù)八面體的六個角，第七個氧原子處于八面體的一個面中心。這與In₂O₃立方晶系的方鐵錳礦結(jié)構(gòu)，Ga₂O₃的剛玉結(jié)構(gòu)，ZnO的閃鋅礦或纖鋅礦結(jié)構(gòu)，SnO₂的金紅石結(jié)構(gòu)，均有比較大的差異。這導致了稀土氧化物很難在靶材中實現(xiàn)替位摻雜。在進行燒結(jié)工藝時，摻雜的稀土元素會積聚在晶界處，從而導致微區(qū)內(nèi)材料成分形成偏差。此外，已經(jīng)量產(chǎn)的IGZO靶材中晶粒尺寸常見為10-30μm，該尺寸過大，使摻雜元素更容易在有限的晶界處過量的集中，導致氧化物靶材開裂。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要針對上述的問題，提供一種氧化物靶材及其制備方法，制備的氧化物靶材致密度高，晶粒尺寸小，元素分布與微觀結(jié)構(gòu)均勻。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種氧化物靶材，包括元素A的氧化物、元素B的氧化物、元素R的氧化物和元素M的氧化物；

所述元素A為銦；

所述元素B為鎵、鋅、錫中的一種或兩種以上的組合；

所述元素R為鈰、鐠、鐿、鏑、鋱中的一種或兩種以上的組合；

所述元素M為鈧，硅，鈦，鉭，鍺，銻的一種或兩種以上組合。

進一步的，在上述氧化物靶材中，元素A，B，R和M在氧化物靶材中的原子摩爾比分別為x，y，z和m，其中0.6≤x≤0.9994，0≤y≤0.3994，0.0005≤z≤0.05，0.001≤m≤0.02，x+y+z+m＝1。

進一步的，在上述氧化物靶材中，0.76≤x≤0.9994，0.005≤m≤0.015。

進一步的，在上述氧化物靶材中，氧化物靶材的電阻率小于10mΩ·cm。

進一步的，在上述氧化物靶材中，氧化物靶材的相對密度為98.5％以上。