多组分氧化物的溅射靶材及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及半导体器件技术，特别是涉及一种多组分氧化物的溅射靶材及其制造技术。
背景技术
溅射多种组分的金属氧化物薄膜需要有合适的靶材，现在常用的这类薄膜的溅射靶材都是用氧化物陶瓷来制造的，或者使用合金靶材采用反应溅射的方法来制造多种组分的氧化物薄膜。但这两种方法都有一些不足，对于陶瓷靶材来说，因为陶瓷靶材在烧制过程中容易开裂，很难做成大尺寸的靶材，而且制造成本比较高，这对大规模生产十分不利；而合金靶材虽然制造容易，但很难做多组分的靶材，因为合金材料各个金属成分往往会发生相分离，破坏组分的均匀性。粉末冶金的方法制造靶材可以解决上述的问题，但对于含有低熔点金属或易氧化的金属，就不能采用粉末冶金的方法来制造了。所以溅射多种组分氧化物薄膜的靶材的制造目前的技术还是存在很多缺点。
【发明内容】
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种制造成本低，多组分，低熔点，不易开裂的，能制造大尺寸靶材的多组分氧化物的溅射靶材及其制造方法。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种多组分氧化物的溅射靶材及其制造方法，其特征在于，包括由熔点高稳定性高的金属制成的靶材基板，在靶材基板上均匀设置多个孔洞，并在孔洞中塞入由熔点低或易氧化的金属氧化物粉末经模具压制、胚体烧结成的氧化物陶瓷柱。
一种本发明所述的多组分氧化物的溅射靶材的制造方法，其特征在于，制造方法的步骤：1)根据所需溅射靶材的成分，选用熔点温度大于100℃(稳定性高)的金属作为金属基板材料，用机械加工的方法将其加工成靶材的形状；2)将其他组分的熔点温度小于200℃(或易氧化)的金属氧化物粉末在模具中压制成柱状，再将柱状的金属氧化物胚体烧结成(小)的氧化物陶瓷柱；3)在金属基板上均匀加工许多孔洞，这些孔洞遍布金属基板，孔洞的内径与陶瓷柱外径配合，可以把陶瓷柱塞入金属基板的孔洞中；4)将陶瓷柱塞满金属基板上的孔洞，这样就构成了一个多组分的氧化物溅射靶材。
利用本发明提供的多组分氧化物的溅射靶材及其制造方法，由于采用。本发明由金属基板和金属氧化物陶瓷结合制成，可以解决金属粉末冶金靶含有低熔点金属或易氧化的金属不适用的问题，还可以解决制造大尺寸陶瓷靶材容易开裂的困难，而且本发明制造容易，制造成本低于陶瓷靶材。
【附图说明】
图1是本发明实施例1多组分氧化物的溅射靶材的示意图；
图2是本发明实施例2多组分氧化物的溅射靶材的示意图。
【具体实施方式】
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构、方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
本发明实施例所提供的一种多组分氧化物的溅射靶材，其特点是包括由熔点高稳定性高的金属制成的靶材基板，在靶材基板上均匀设置多个孔洞，并在孔洞中塞入由熔点低或易氧化的金属氧化物粉末经模具压制、胚体烧结成的氧化物陶瓷柱。
本发明实施例所述的多组分氧化物的溅射靶材的制造方法：1)根据所需溅射靶材地成分，选用熔点高稳定性高的金属作为金属基板材料，用机械加工的方法将其加工成靶材的形状；2)将其他组分的熔点低或易氧化的金属氧化物粉末在模具中压制成柱状，再将柱状的金属氧化物胚体烧结成小的氧化物陶瓷柱；3)在金属基板上均匀加工许多孔洞，这些孔洞遍布金属基板，孔洞的大小与陶瓷柱吻合，可以把陶瓷柱塞入金属基板的孔洞中；4)将陶瓷柱塞满金属基板上的孔洞，这样就构成了一个多组分的氧化物溅射靶材。
如图1所示，本发明的一种实施方式是用该方法来制备氧化铟镓锌的溅射靶材，该靶材中含有镓，镓的熔点只有30摄氏度，没法采用通常粉末冶金的方法来制造。本实施例制造过程如下：先将金属锌块用机械加工的方法加工成靶材的基板，再在锌基板1上均匀加工许多孔洞，空洞的直径为3毫米，深度为15毫米，这些孔洞均匀遍布整个基板以保证靶材的均匀性；再将氧化铟粉末和氧化镓粉末按照1∶1的比例进行混合，氧化铟粉末和氧化镓粉末的粒度为2微米左右，利用混料机混合3到5个小时。将混合好的粉料放入柱状模具，在200MPa的压力下压制1小时，压制成直径3毫米高度15毫米的柱状胚体。将脱模后的胚体放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为1560摄氏度，烧结时间为3个小时。将烧结好的小的氧化铟镓陶瓷柱2一一塞满锌基板的孔洞内，这样就制成了氧化铟镓锌的溅射靶材。
如图2所示，本发明的另一种实施方式是用该方法来制备氧化铟镓锌的溅射靶材，该实施例和实施例1不同点是将氧化铟镓陶瓷柱换成氧化铟陶瓷柱和氧化镓陶瓷柱，分别插入锌基板的孔洞中，氧化铟陶瓷柱和氧化镓陶瓷柱相邻交替排列。本实施例制造过程如下：先用金属锌块用机械加工的方法加工成靶材的基板，再在锌基板1上均匀加工许多孔洞，空洞的直径为3毫米，深度为15毫米，这些孔洞均匀遍布整个基板以保证靶材的均匀性。将氧化铟粉末放入柱状模具，在200MPa的压力下压制1小时，压制成直径3毫米高度15毫米的柱状胚体。将脱模后的胚体放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为1600摄氏度，烧结时间为3个小时。再将氧化镓粉末放入柱状模具，在200MPa的压力下压制1小时，压制成直径3毫米高度15毫米的柱状胚体。将脱模后的胚体放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为1500摄氏度，烧结时间为3个小时。将烧结好的小的氧化铟陶瓷柱2和氧化镓陶瓷柱3一一塞满锌基板的孔洞内，氧化铟陶瓷柱2和氧化镓陶瓷柱3相邻交替排列，这样就制成了氧化铟镓锌的溅射靶材。