[发明专利]溅射金属靶材及其制备方法和应用

说明书

本申请涉及半导体器件领域，公开了溅射金属靶材及其制备方法和应用。本申请所述溅射金属靶材制备工艺包括制备溅射金属靶材粉末、制备素坯、分段脱胶和高温烧结工序；其中，所述制备溅射金属靶材粉末通过静电纺丝工艺制备获得。本申请首次开发了使用静电纺丝法将金属的醋酸盐合成溅射金属靶材的制备工艺，所制备的合金靶材粉末达到纳米级，介于50‑200nm，本申请溅射金属靶材及其制备方法不仅增加了靶材粉末制备的新方式，而且更小粒径的靶材有利于混合的均一性，能够保证后续磁控溅射方式下金属薄膜的性能，优于常规的溶胶‑凝胶工艺。

技术领域

本申请涉及半导体器件领域，尤其涉及溅射金属靶材及其制备方法和应用。

背景技术

TFT-LCD液晶显示器件从下至上由Array基板、液晶及CF基板三大结构组成，其中Array工艺是在玻璃基板上有规则的做成TFT(薄膜晶体管)器件、像素以及图案等，各项制作过程中包含清洗技术、成膜技术、光刻胶技术(涂覆、曝光、显影、后烘烤)等技术中的多种，成膜技术包括制备金属膜的Sputter方式和非金属膜的CVD方式，对于Sputter方式是在定向的强电场作用下，金属合金克服自身原子金属键作用力后轰击出金属原子，惰性气体负载着金属原子在磁场的偏转下富集于负极的玻璃基板上形成合金的金属薄膜，在这个成膜过程中，合金靶材的成分、均匀性、耐热性、耐高温性等都决定着Sputter方式成膜的性能，进而影响TFT器件的可靠性能。

现有专利CN102650037和CN102732848A分别公开了“一种Mn-Co-Ni-O薄膜材料磁控溅射靶材制作方法”和“制备Mn_1.56Co_0.96Ni_0.48O₄的粉体及多晶靶材的方法”，前者将锰、钴、镍的醋酸盐粉末制备醋酸盐凝块后进行捣碎，使用高温烘箱进行烘烧-研磨-烘烧-球磨后制备金属靶材；后者采用溶胶-凝胶法来制备金属靶材。CN102650037的工艺所制备的靶材粉体的粒径在微米级别，粒径较大；溶胶-凝胶法尽管实现的条件容易控制，对设备要求不高，但该方法陈化耗时长，凝胶中存在大量微孔，在干燥过程中又将会逸出许多气体及有机物，并产生收缩，影响制备的多元金属靶材的粉末的大小(粒径也较大，一般介于1-10μm)和粉体混合的均一性。

对于多元材料的靶材的制备来说，材料粉末混合及粒径均一性是影响多元金属靶材的重要指标，制备金属靶材粉体粒径更小则能够保证材料在机械混合阶段更均匀，高温融合阶段能按投料比例实现均匀融合，达到设计所需的理想合金靶材，从而保证后续Sputter方式下金属薄膜的性能。从上面这些因素考虑，溶胶-凝胶法并不是理想的多元混合材料的合成方法。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种溅射金属靶材及其制备方法，使得本申请能够结合静电纺丝工艺制备出纳米级的溅射金属靶材；

本申请的另外一个目的在于提供静电纺丝工艺在制备溅射金属靶材、薄膜晶体管或TFT-LCD液晶显示器中的应用。

为了解决上述技术问题/达到上述目的或者至少部分地解决上述技术问题/达到上述目的，本申请提供了一种溅射金属靶材的制备方法，包括制备溅射金属靶材粉末、制备素坯、分段脱胶和高温烧结工序；其中，所述制备溅射金属靶材粉末通过静电纺丝工艺制备获得。

在本申请某些实施方式中，所述静电纺丝工艺包括：

按目标溅射金属靶材分子式称取各金属盐原材料，溶于溶剂后获得前驱体溶液；

所述前驱体溶液进行静电纺丝制备纤维丝，静电纺丝时正电压为15-20kv，负电压为650-800v，推进速度不超过0.010mm/s，纺丝温度35.0-45.0℃左右，湿度控制在20-40％以下；

所述纤维丝在氧气氛围下烧结、破碎，获得溅射金属靶材粉末。