用于制造高密度ＩＴＯ溅射靶的方法技术

描述了一种制造氧化铟锡（ＩＴＯ）溅射靶的方法，该方法包括沉淀氢氧化铟和氢氧化锡，在氯离子存在下烧结，使用所得到的氧化物粉末以制备具有分散剂、粘结剂、特别高密度的促进剂的含水粉浆，以及使用粉浆浇注的方法在特定的表面涂布的多孔铸模中压实该粉浆，随后烧结所得到的压实靶体，以产生高密度的ＩＴＯ靶。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造氧化铟锡(ITO)溅射靶的方法。尤其是，本专利技术涉及沉淀和煅 烧氢氧化铟和氢氧化锡、由所得到的氧化物粉末制备含水粉浆、并使用粉浆浇注(slip casting)的方法压实多孔铸模中的粉浆、随后烧结得到的压实靶坯，以产生高密度ITO靶。
技术介绍
透明的ITO导电薄膜被需要用于制造如平板显示屏和太阳能电池板的器件，其中 ITO膜用于形成透明导电电极。随着平板显示屏市场的扩张和例如用于电视、笔记本电脑 (lap top computer)和移动电话(cell phones)的液晶显示器(LCD)屏幕的设备的激增， 以及太阳电池市场的扩张，对ITO薄膜的需求飞速上升。ITO胜于其它材料而如此普遍使用 的原因是因为其薄膜的高的光透射率和高电导率，以及当使用它时如LCD电视的设备长期 使用寿命的稳定性。已知通过称作溅射的方法来生产ITO的导电透明薄膜。这是需要ITO溅 射靶的真空沉积法。后者是高密度ITO材料的成型体例如矩形瓦片(rectangular tile)。ITO靶的品质对获得满意的溅射、以及用于制造品质满足用于IXD相关应用的ITO 薄膜、特别是基于薄膜晶体管(TFT)的LCD是非常重要的。一个关键的参数是横过靶体的 均勻的、高的靶密度。如果靶密度不高而且不均勻，那么在ITO溅射过程的期间就遇到问 题。使用由磁场增强的高真空等离子体过程来实现溅射。通常，使用具有矩形平板形状的 常规ITO靶。在溅射期间，靶表面的材料以反射局部磁场形状的形状被侵蚀。通常形成的 形状为称作“跑道”的曲面椭圆形的凹坑。这意味着靶的应用效率不是100%，而且能够低 至30%。尽管该应用效率能够通过再利用所使用的ITO靶来改进，但如果通过在使用期间 能引起如“结瘤”或靶破裂的问题的低的或不均勻的靶密度进一步不利地影响应用效率，那 么该过程变得不可行。这些问题都对ITO薄膜品质具有不利影响。在现有技术中，通过模制氧化铟和氧化锡粉末、通过加压模制法如热压模制法来 制备ITO靶，以获得模制的成型ITO坯体。然而，对这些类型的加压模制过程存在严格的限 制。一个限制是称作第7、8或10代生产线的现代LCD生产线需要大片的ITO涂布玻璃。这 又意味着ITO溅射线需要大尺寸的ITO靶。然而，当通过如热压的方法制备大ITO靶时，难 以获得横过靶表面的均勻压力，导致靶弯曲或破裂的问题。此外，在等离子体溅射过程的期 间，这种靶受到横过靶体的密度的不均勻性以及化学和物理性质的不均勻性，导致横过靶 表面的非均质溅射。这又导致结瘤物在靶表面形成，将靶应用率减少至远低于30%，由于结 瘤物不利地影响ITO薄膜品质。为了克服这些问题，现有技术公开了小瓦片的制备和应用，以通过以2维排列 将小瓦片铺在一起来制备大面积。以此方式，很多小瓦片以阵列方式组合，得到大表面 积的靶。然而，这种铺瓦的靶在小瓦片之间的接合处经受了灾难性的放电和热应力切屑 (chipping)，这不仅降低了靶的应用率还增加了结瘤物的发生，而且这种组合不利地影响 了 ITO薄膜的性质。在另一种克服上述问题的方法中，通过使用已知的作为能在加压或不加压下实现的粉浆浇注(slip casting)来制造ITO靶。在一种粉浆浇注方法中(例如JP 11 17136/88, JP 1 17137/88 和 JP 117138/88 中所描述的)，将氧化铟和氧化锡在液体如水中与分散剂和粘合剂混合以得到称为“粉浆” 的浆液，将其注入由石膏制成的吸水性多孔铸模中。然后将铸模中的浆液随着水经由铸模 的孔隙离开铸模而缓慢干燥。该方法称作粉浆浇注。所使用的分散剂例如选自聚羧酸，粘 合剂例如选自丙烯酸类乳液或聚碳酸酯乳液。该过程通过改变铸模的形状和尺寸能简单地 获得理想的形状和尺寸的ITO靶。在此方法中，在50-200kPa的压力下将浆液注入铸模中。 通过使用采用不低于IOOMPa压力的冷等静压机(cold isostatic press)的压力对干燥后 的靶进行压制来获得靶密度的进一步增加。然后在1300-1400°C下烧结ITO靶，以获得密 度大于95%的致密靶。然而，该方法存在密度大于99%的靶的产率低的问题。此外，用此 方法制备的靶在冷压期间经常破裂，而且在溅射期间经常形成瘤状物，由此使靶的应用降 低到经济上可行的界限以下。另外，在填充铸模的期间，铸模材料被分散入浆液中并粘结到 ITO “生的”瓦片上，导致由铸模材料引起的污染。接着，这些杂质导致ITO薄膜电导率的降 低以及溅射过程中的问题例如瘤状物的形成。在另一种方法中(JP 2005324987中描述的)，为了防止这种制造期间的破裂，将 氧化铟和氧化锡粉末、水和有机粘结剂混合，喷雾干燥以产生颗粒状的粉末，然后研磨、高 压压制铸造，接着烧结，产生ITO靶。然而，这是非粉浆浇注方法，而且存在与上述非粉浆浇 注方法同样的问题，如限制为小尺寸靶、不均勻的密度和溅射期间的异常放电。在现有技术(TW 588114B)的另一个实施方案中，为了克服破裂的问题，通过烧结 氧化铟和氧化锡粉末的混合物、溶解在王水中、并用0. 2微米的过滤器过滤来生产ITO靶。 共沉淀后，压制氧化物并烧制以产生具有高密度且不存在瘤状物问题的靶。然而，这是长时 间的而且昂贵的方法。这也是非粉浆浇注方法，因此存在上述讨论的尺寸限制的问题。在现有技术的另一个实施方案中(JP 10330926)，为了获得通过使瘤状物和异常 放电最小化而在溅射期间增加应用的靶，将靶的密度调整至>99%，还将存在于烧结的靶 中空隙的最大直径调整至低于或等于10微米，而在靶的Imm2面积内低于1000个空隙。这 是通过氢氧化铟和氢氧化锡的共沉淀，然后在含有卤化氢如氯化氢或卤素气体如氯的气氛 中煅烧以得到相应的氧化物来实现的。接着通过粉浆浇注并烧制该粉浆浇注的生(green) 靶将氧化物粉末铸造成压实体。在此方式中，能获得密度大于> 99%的尺寸大于IOOcm2的 靶。然而，该方法由于使用高度有毒而且不稳定的气体而非常危险。在现有技术的另一个实施方案中(JP 7243036)，为了获得通过使瘤状物和异常放 电最小化在溅射期间增加使用的靶，从基本上由通过粉末冶金工程制备的氧化铟和氧化锡 组成的原料来生产ITO烧结靶。在此情况下，平均晶体颗粒直径被控制在< 4微米，具有 3-8微米平均直径的空隙数量被控制在< 900空隙/mm2，表面粗糙度Ra被调节为< 0. 5微 米。然而，在统计学上非常难以同时控制所有这些特征并难以一致地确保良好的靶制造产 率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供大规模制造用于在有关LCD溅射应用中高应用效率的大尺 寸(优选彡250cm2)和高相对密度(优选彡99% )的ITO溅射靶。5该目的是通过包括以下步骤的方法来实现的从氯化物溶液中共沉淀氢氧化铟和 氢氧化锡(至少在优选实施方案中)、过滤、洗涤并在SlOOppm的少量氯离子存在下煅烧该 氢氧化物，制备具有添加剂如分散剂、粘结剂、基于磷化合物的专用高密度促进剂的含水浆 液，研磨该浆液以得到合适的颗粒尺寸分布和颗粒表面积的“粉浆”，在特定的糖类和螯合 剂涂覆的多孔铸模中使用粉浆浇注来压实浆液，然后在氧气氛中烧结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成用于在制造氧化铟锡溅射靶中使用的氧化铟锡粉浆的方法，该方法包括：　　形成颗粒状氧化铟锡粉末与水的粉浆；　　其中，该粉浆含有浓度为０．００１－１重量％的磷化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2008-5-12 0808431.1一种形成用于在制造氧化铟锡溅射靶中使用的氧化铟锡粉浆的方法，该方法包括形成颗粒状氧化铟锡粉末与水的粉浆；其中，该粉浆含有浓度为0.001 1重量％的磷化合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述磷化合物为磷酸、磷氧化物、磷酸铟(III)和 磷酸锡(IV)中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述磷化合物含有五氧化二磷。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述粉浆中的颗粒状氧化铟锡粉末含有浓 度不低于75重量％的表面积为4. 5-10m2/g的氧化铟(III)和氧化锡(IV)。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述粉浆还含有粘结剂和/或分散剂。6.一种生产在制造氧化铟锡溅射靶中使用的颗粒状氧化铟锡粉末的方法，该方法包括在空气中煅烧氢氧化铟和氢氧化锡以及以InCl3和SnCl4、和/或氯化铵存在的氯离子 的紧密混合物，其中，该混合物中InCl3和SnCl4的浓度在约Ippm至约100ppm之间。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述混合物在约800°C-120(TC范围内的温度下煅烧。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述混合物在约900°C下煅烧。9.根据权利要求6、7或8所述的方法，其中，所述混合物通过以下步骤来生产 在氯化物介质中沉淀氢氧化铟和氢氧化锡，以生产沉淀；过滤该沉淀；和洗涤该沉淀以便从该沉淀中除去并非所有的氯离子； 其中洗涤的沉淀形成所述混合物。10.根据权利要求6-9中任意一项所述的方法，该方法还包括将颗粒状氧化铟锡粉末 形成粉浆。11.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，使用权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：CE金，D俾路支，
申请(专利权)人：BIZESP有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]