[发明专利]一种氮化物靶材的制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化物靶材的制备方法，属于半导体材料技术领域。本发明采用固相法，把粉末先用添加剂混合，放入模具用冷等静压等压制成坯体后，用气氛炉在高温600‑1000度烧结成型成氮化物靶材烧结体，可以烧结多个把靶材烧结体，工艺生产效率高。并且能提高靶材致密度，可获得高密度且无氧的纯氮化物靶材。该方法具有简便、经济、环保的工业化生产特点、可规模化制备高品质氮化物纳米粉和靶材，应用于半导体元件领域。由该方法制备的氮化物靶材生产的薄膜层致密、均匀。

技术领域

本发明涉及一种氮化物靶材的制备方法，属于半导体材料技术领域。

背景技术

氮化物是在电子和光电子应用方面有较大潜力的新型半导体材料,它在室温下具有高电子迁移率和良好导电性的优势。比如氮化镓材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，是继硅和砷化镓之后的第三代半导体材料。它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好(几乎不被任何酸腐蚀)等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。

现有技术主要采用金属靶材和反应气体作为氮源，或者昂贵的金属前驱体和氮源前驱体，制作氮化物薄膜。目前尚未见纯氮化物靶材的报道，主要是复合靶材，如含金属Ga渗透氮化镓、或掺杂氮化物靶材，制成薄膜的均匀性和纯度难以保证。在纯氮化物靶材制备过程中存在常压下金属与氮分解的问题(如氮化镓在700度-1000度分解为金属Ga和N,氮化铟也会在一定温度下变成金属铟等。)。另外在制备过程中也有氧化的问题，即制备过程中产生的金属Ga可能会变成氧化物，氮化锌在一定温度下会变成氧化锌等。本发明提供一种有效的氮化物靶材途径，使得低制造成本、连续生产成为可能。本发明方法可以解决上述问题，本发明的靶材均匀程度高、无氧、致密度高、适于规模化生产等优点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种氮化物靶材的制备方法，原料上选用纯度更高并且比表面积更大的氮化物纳米颗粒，采用固相法，把氮化物粉末先用添加剂混合，放入模具用冷等静压或热等静压或温等静压压制成坯体后，根据氮化物不同的成型条件，用气氛炉在高温600-1000度烧结成型成氮化物靶材烧结体，可以烧结多个把靶材烧结体，工艺生产效率高。并且能提高靶材致密度，可获得高密度且无氧量的氮化物靶材。该方法具有简便、经济、环保的工业化生产特点、可规模化制备高品质氮化物纳米粉和靶材，应用于半导体元件领域。由该方法制备的氮化物靶材生产的薄膜层致密、均匀。

本发明的第一个目的是提供一种氮化物靶材的制备方法，包括如下步骤：

(1)在载气条件下，将氮化物粉末进行研磨、筛分；

(2)在步骤(1)的粉末中加入聚乙烯醇预压制成型为坯体；

(3)将步骤(2)的坯体进行预烧排胶后，在惰性气体或氨气或真空条件下烧结温度为600-1050℃得到氮化物靶材。

烧结方法可以使用各种烧结方法，包括高温固相法，热压法、热等静压法。为了获得高密度的氮化物烧结体，优选的是热等静压法。其中气氛装置可以为密闭体系或流通体系，优先为流通体系。

进一步地，所述氮化物为氮化镓、氮化锌或氮化铟。

进一步地，所述氮化物粉末通过如下方法制备得到：将氮化物对应的金属、金属氧化物或金属羟基氧化物在氨气条件下，在600-1000℃进行氮化处理2-7小时得到氮化物粉末，其中氧化物或羟基氧化物纯度不低于99.995％，氨气纯度不低于4N。其中气氛装置可以为密闭体系或流通体系，优先为流通体系。

进一步地，所述聚乙烯醇的添加量为氮化物粉末的0.5-5wt％。

进一步地，在步骤(2)中，预压制成型的条件为温度为20-300℃，压力为80-100MPa。预压制方法可以采用冷等静压、温等静压、热压法、或热等静压法。