超高密度ITO靶材制备--MMF法

三井金属公司过滤式成形模法

（Mitsui Membrane Filter MMF）

ITO靶材工艺

1.ITO粉的制备

将氧化铟(In203)、氧化锡(SnO2)等原料粉末混合，煅烧产生In203母相及微细In2Sn3012粒子混合物。具有特定形状的微细In2Sn3012粒子，其特征（图1.1）从粒子之虚拟中心以放射线状形成针状突起的立体星形。In2Sn3012微细粒子的水平费雷特(Feret)直径的平均值以0.25μm以上为较佳，In2Sn3012微细粒子之圆形度系数的平均值以0.8为较佳，尤佳为0.73至0.49（图1.1.1）。成为IT0烧结体本身的体电阻值达1.35x 10-4Ω•cm以下、结瘤和打弧最少的溅镀靶材料。使用该ITO溅镀靶所获得一种物性参差较少的优异ITO膜，具有非晶质安定性、高温下优异的膜特性，可容易进行之后的蚀刻加工，减低蚀刻残渣量。

图1.1 微细粒子从水平方向的全像素数求出水平菲雷特直径的原理示意图

1.In2O3母相

2.微细粒子

3.粒界

4.化合物相

5.无微细粒子区 10.ITO烧结体

(源自JP2008063943 CN101578245A 烧结体及ITO溅射靶)

图1.2 ITO靶材SEM(30000倍)微细粒子照片

2. 素坯成形

将氧化铟氧化锡混合的原料粉末、离子交换水、5mm氧化锆球装入树脂制的罐中，球磨混合20小时；加入有机添加剂(聚羧酸系分散剂)混合1小时；1小时后添加适量蜡系粘结剂，球磨混合19小时。将所构成的磨浆(s1urry)注入到用以从陶瓷原料磨浆将水分减压排水以获得成形体的由非水溶性材料所构成的过滤式成形模，且将磨浆中的水分予以减压排水而制作成形体，并将此成形体进行干燥脱脂。

（源自ITO导电玻璃及相关透明导电膜之原理及应用台湾胜华科技股份有限公司黄敬佩20060607 PPT报告）

图1.3 三井膜过滤成型法（MMF）ITO靶材工艺示意图

平板成形模

凹凸性状成形模

1.浆料

2.上成型框

3.下成型框

4.过滤膜（湿式滤布）

5.填充材料

6.排水孔

图1.4 三井MMF-ITO成型装置示意图

（源自：JP11286002 CN 1229067A 过滤式成形模法制备陶瓷烧结体的方法）

表1.1 ITO 靶材制备方法与密度特性比较

图1.5 三井MMF-ITO靶材工艺流程图3. 烧结

将铟氧化物与锡氧化物所构成的混合物以过滤式成形模法制造成形体、干燥、脱脂（400℃～600℃下），且将所获得的成形体加热到最高烧结温度为1580℃～1700℃（优选1600℃～1650℃），并将该最高烧结温度之保持时间设为300秒以下，接着降温到第2次烧结温度1400℃～1550℃（优选1500℃～1550℃），并将第2次烧结温度之保持时间设为3至18小时，之后再降温到室温之步骤，其特征为包括：在该第2次烧结温度之保持时间经过至少1至4小时（优选2～3小时）的时间点设为非氧化性气体环境之步骤，且包括：以平均降温速度10℃～100℃／小时从该最高烧结温度降温到400℃（In203母相及微细In2Sn3012粒子不会长大）的制造方法而获得高密度IT0烧结体。（ITO烧结体及ITO溅射靶材CN101578245）

图1.6 三井公司MMF-ITO靶材制备方法对比

微粒污染再沉积ITO

图1.7 溅射靶材结瘤的形成机理

图1.8 MMF & (d=98)靶材在相同阴极和镀膜工艺条件下结瘤的比较

三井金属株式会社ITO条状、整片陶瓷靶材

图1.9 靶材烧结密度与成膜速度、放电电压的关系

图1.10 ITO 组成在In2O3/SnO2 = 90/10时最低的电阻比及最高的光穿透率

三井金属矿业株式会社所发明的过滤式成形模的成形法，通过在适当范围内选择氧化铟和氧化锡原料粉的比表面积，与以往相比，可以得到大型且没有缺陷的高密度ITO烧结体，成形体内部不产生密度不匀和组成不匀等缺陷；该成形模、减压排水时的压力只加在过滤器与成形用下模之间，因此可以使用强度较低的材料作为成形用下模，即使成形尺寸增大，材料费用也可以保持较低。过滤式成形模的成形法技术已经被日本日矿、日本东曹、韩国三星康宁等公司采用，该技术的高密度ITO靶材国际市场占有率达95%以上。