[发明专利]一种氧化物靶材及其制备方法

说明书

本发明涉及半导体材料技术领域，具体涉及一种氧化物靶材及其制备方法。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为铟；所述元素B为镓、锌、锡中的一种或两种以上的组合；所述元素R为铈、镨、镱、镝、铽中的一种或两种以上的组合；所述元素M为钪，硅，钛，钽，锗，锑的一种或两种以上组合。本发明通过在氧化物靶材中引入M的氧化物，细化了氧化物靶材的晶粒尺寸，使氧化物靶材致密度高，元素分布与微观结构均匀。此外，本发明提供的制备方法可以实现控制氧化物靶材晶相结构的目的，使氧化物靶材具有较小的晶粒尺寸且微观结构均匀。

技术领域

本发明涉及半导体材料技术领域，具体涉及一种氧化物靶材及其制备方法。

背景技术

随着近年来中国新型显示产业的市场竞争力不断攀升，作为全球最大TFT-LCD显示面板生产基地，氧化物靶材也成为了国内的研究热点。利用ZnO、IZO、IGZO等靶材溅射得到的薄膜可用于TFT有源层，在LCD、OLED和电子纸的平板显示器(FPD)应用中，以其优异的性能引起了大量研究人员和业界人士的极大关注。

氧化物靶材的致密度、晶粒度、成分与组织结构均匀性等影响着溅射薄膜的各种电学性能和光学性能。为了提高氧化物靶材的品质，以使其满足高端显示面板产业的需求，许多研究人员对于氧化物靶材的粉体原料进行改进和提升。如中国发明专利CN107146816A公开了一种氧化物半导体薄膜及由其制备的薄膜晶体管，其是利用掺杂稀土氧化物改善氧化物薄膜晶体管器件的光学稳定性。

然而由于稀土元素离子半径相比于主体氧化物中的In³⁺，Zn²⁺，Ga³⁺，Sn⁴⁺的离子半径均要大，而且稀土氧化物Ln₂O₃通常为六方晶系，其中金属离子配位数为七，有六个氧原子占据八面体的六个角，第七个氧原子处于八面体的一个面中心。这与In₂O₃立方晶系的方铁锰矿结构，Ga₂O₃的刚玉结构，ZnO的闪锌矿或纤锌矿结构，SnO₂的金红石结构，均有比较大的差异。这导致了稀土氧化物很难在靶材中实现替位掺杂。在进行烧结工艺时，掺杂的稀土元素会积聚在晶界处，从而导致微区内材料成分形成偏差。此外，已经量产的IGZO靶材中晶粒尺寸常见为10-30μm，该尺寸过大，使掺杂元素更容易在有限的晶界处过量的集中，导致氧化物靶材开裂。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种氧化物靶材及其制备方法，制备的氧化物靶材致密度高，晶粒尺寸小，元素分布与微观结构均匀。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

第一方面，本发明提供一种氧化物靶材，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为铟；

所述元素B为镓、锌、锡中的一种或两种以上的组合；

所述元素R为铈、镨、镱、镝、铽中的一种或两种以上的组合；

所述元素M为钪，硅，钛，钽，锗，锑的一种或两种以上组合。

进一步的，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尔比分别为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。

进一步的，在上述氧化物靶材中，0.76≤x≤0.9994，0.005≤m≤0.015。

进一步的，在上述氧化物靶材中，氧化物靶材的电阻率小于10mΩ·cm。

进一步的，在上述氧化物靶材中，氧化物靶材的相对密度为98.5％以上。