ITO靶材制备技术进展

ITO靶材在LCD

ITO靶材在LCD之應用與發展趨勢金屬中心產業資訊與企劃組張嘉仁 TEL:07-3513121 EXT 2332 一、前言靶材為鍍膜的材料之一，在電子資訊產品上應用很廣，近年來隨著國內3C 產業的蓬勃發展，靶材逐漸受到重視。其中ITO靶是較特殊的材料，形成薄膜後，因為透明並具導電性，因此通常又稱為透明導電膜。ITO透明導電薄膜在顯示器及光電產品的應用上，扮演著關鍵的角色，且由於國內平面顯示器在全球已具舉足輕重的份量，因此無論是靶材業者或使用者，都非常關注ITO靶材的動向，其後續發展更是值得觀察的課題。二、ITO靶材的應用 ITO是Indium Tin Oxide的簡稱，所謂ITO是指Indinum及Tin的氧化和合物，ITO靶要形成特性優良的薄膜，除須有精密的濺鍍設備及豐富的實務經驗外，也需有高密度且高穩定性的ITO靶材配合。ITO成膜後，因為透明又具導電性，所以又稱透明導電膜，也因為須具備導電性與透光性，因此品質要求上須低電阻與高透光率。在LCD的應用上，如【圖1】，所示其可形成電極，與液晶電極構成正負極以驅動液晶分子旋轉，以呈現出不同的文字、圖案與畫面。目前，ITO透明導電膜，除應用在液晶顯示器面板外，尚可應用在許多產品上，如接觸感應面板(Touch Panel)、有機發光平面顯示面板(Organic ELD Panel)、電漿顯示面板(PDP Panel)、汽車防熱除霧玻璃、太陽能電池、光電轉換器、透明加熱器防靜電膜、紅外線反射裝置等。圖1 ITO在TFT-LCD之應用資料來源：IEK化材組/金屬中心 ITIS計畫整理三、ITO靶材發展趨勢 LCD經過長時間的發展後，產品品質不斷提升，成本也不斷下降，相對的，對ITO靶材之要求也隨之提高，因此，配合LCD的發展，未來ITO靶材大致有

ito靶材的制备

ITO靶材 ITO靶材简介 ITO靶材是三氧化二铟和二氧化锡的混合物，是ITO薄膜制备的重要原料。ITO靶主要用于ITO膜透明导电玻璃的制作，后者是制造平面液晶显示的主要材料，在电子工业、信息产业方面有着广阔而重要的应用。ITO靶的理论密度为7115g/ cm3。优质的成品IT O靶应具有≥99%的相对密度。这样的靶材具有较低电阻率、较高导热率及较高的机械强度。高密度靶可以在温度较低条件下在玻璃基片上溅射，获得较低电阻率和较高透光率的导电薄膜，甚至可以在有机材料上溅射ITO导电膜。目前质量最好的ITO溅射靶，具有≥99%相对密度。靶材制备技术日本新金属学会在二十世纪九十年代初期就把ITO靶材列为高科技金属材料的第一位。我国在“九五”期间也曾将它作为国家“九五”攻关重点项目进行立项研究，尝试了热压、烧结以及热等静压几种制备方法，但是未能形成大规模的工业化生产。国外生产的ITO 靶材早已投放市场，主要产家有德国Leybold （莱博德）公司、日本Tosoh（东曹）公司、日本Energy（能源公司）、日本SamITO（住友）公司以及韩国Samsung（三星）公司。国内生产靶材的公司主要有：株洲冶炼集团有限责任公司、宁夏九0五集团、威海市蓝狐特种材料开发有限公司、韶关西格玛技术有限公司和柳州华锡有限责任公司等。 ITO靶材的制造技术高性能的ITO靶材必须具备以下的性能：高密度，ITO靶材的理论密度为7.15g/cm3，商业产品相对密度至少要达98%以上，目前高端用途的产品密度在99。5%左右；高耐热冲击性；组织均一无偏析现象；微细均匀的晶粒大小；纯度达到99。99%。目前ITO靶材的生产工艺和技术设备已较为成熟和稳定，其主要制备方法有热等静压法、真空热压法、常温烧结法、冷等静压法。真空热压法

ITO靶材背景资料

ITO靶材背景资料用ITO陶瓷靶生产电子溅射ITO透明导电膜玻璃，是当今知识经济时代信息产业极为重要的电子陶瓷产品。目前，该产品只有德国、美国、日本等国家生产，比较著名的有德国LeyboldMaterials莱宝公司，而国内尚处于研究开发阶段，未形成产业。 1、利用ITO透明导电膜玻璃优良的透明导电性能和良好的加工工艺性能，已开始大量用于液晶显示器TFT、LCD、PLZT陶瓷反射显示器制造，用于笔记本电脑、壁挂电视机、移动通讯手机、计算器，各种图像及数码显示电子仪器等，产品可达到薄、轻、低、美的优良性能：薄如壁画；轻只有CRT显示器的几百分之一；低功耗、低电压；画面精美，特别作为CAD图形工作TFT显示器，线条显示明亮清晰，不伤视力，是任何高档CRT显示器所无法比拟的。 2、ITO透明导电膜玻璃作为面发热体，通电后可以除冰霜，用于飞机挡风玻璃、飞机眩窗、激光测距仪、潜望镜观察窗等，多年来已得到了广泛应用。 3、ITO透明导电膜玻璃正反面具有相反的红外线通过及反射性能，玻璃正面具有优良的红外线通过功能，衰减量极小，而反面又具有红外线阳挡反射作用，因而该玻璃具有优良的保温透光性能，已大量用于制造冷藏柜。随着成本的降低，将可用于房屋节能：夏季时反面朝外，阻挡高热红外线射入，房间凉爽；冬季正面朝外，太阳红外线可照入房内，

房间节能温暖。 4、ITO透明导电膜玻璃对微波具有衰减作用，可达30db，用于需要电磁屏蔽的场所，如计算机机房、雷达屏蔽保护、家电微波炉视窗等。 5、ITO透明导电膜玻璃作为太阳能电池的重要组成部分及透明导电电极，已得到大量应用。根据有关报道，2001年将大量生产液晶CRT，而且“南波”、“洛波”等大型玻璃产业公司将扩建上马ITO玻璃产品生产线。因此，专家分析ITO陶瓷靶在国内具有良好的产业前景。

金属靶材生产加工项目立项报告

金属靶材生产加工项目立项报告规划设计/投资分析/实施方案

金属靶材生产加工项目立项报告高纯溅射靶材行业是典型的技术密集型行业，要求业内厂商具有较强的技术研发实力和先进的生产工艺，具有完善的品质控制能力。其主要技术门槛表现在以下几个方面。纯度和杂质含量控制是靶材质量最重要的指标。靶材的纯度对溅射薄膜的性能有很大影响。若靶材中夹杂物的数量过高，在溅射过程中，易在晶圆上形成微粒，导致互连线短路或断路。靶材的成分与结构均匀性也是考察靶材质量的关键。对于复相结构的合金靶材和复合靶材，不仅要求成分的均匀性，还要求组织结构的均匀性。晶粒晶向控制是产品研发主要攻克的方向。溅射镀膜的过程中，致密度较小的溅射靶材受轰击时，由于靶材内部孔隙内存在的气体突然释放，造成大尺行业深度研究寸的靶材颗粒或微粒飞溅，或成膜之后膜材受二次电子轰击造成微粒飞溅，这些微粒的出现会降低薄膜品质。例如在极大规模集成电路制作工艺过程中，每150mm直径硅片所能允许的微粒数必须小于30个。怎样控制溅射靶材的晶粒，并提高其致密度以解决溅射过程中的微粒飞溅问题是溅射靶材的研发的关键。靶材溅射时，靶材中的原子最容易沿着密排面方向优先溅射出来，材料的结晶方向对溅射速率和溅射膜层的厚度均匀性影响较大，最终影响下游产品的品质和性能。需根据靶材的组织结构特点，采用不同的成型方法，进行反复的塑性变形、热处理工艺加以控制。

该金属靶材项目计划总投资7444.10万元，其中：固定资产投资 5178.95万元，占项目总投资的69.57%；流动资金2265.15万元，占项目总投资的30.43%。达产年营业收入18041.00万元，总成本费用14083.11万元，税金及附加150.99万元，利润总额3957.89万元，利税总额4654.80万元，税后净利润2968.42万元，达产年纳税总额1686.38万元；达产年投资利润率53.17%，投资利税率62.53%，投资回报率39.88%，全部投资回收期4.01年，提供就业职位314个。报告根据项目产品市场分析并结合项目承办单位资金、技术和经济实力确定项目的生产纲领和建设规模；分析选择项目的技术工艺并配置生产设备，同时，分析原辅材料消耗及供应情况是否合理。 ...... 靶材是溅射薄膜制备的源头材料，又称溅射靶材。是制备晶圆、面板、太阳能电池等表面电子薄膜的关键材料。

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

ITO靶材的综述

ITO靶材的研究现状与发展趋势引言近年来随着平面显示行业以及平板显示器尺寸大型化，性能优良化的高速发展，要求用于高端平面显示器的高密度靶材，具有生产低成本化、尺寸大形化、成分结构均匀化及高利用率的发展趋势。因为ITO靶材性能是决定TCO产品质量，生产效率，成品率的关键。TCO 生产厂商要求生产过程中能够稳定连续地生产出电阻和透过率均匀不波动的导电玻璃，这要求ITO靶性能既优良又稳定。高端TFT- LCD用ITO靶材均来自日本的东曹、日立、住友、日本能源、三井，韩国三星康宁，美国优美克，德国的贺力士等公司。日本在高端ITO靶材生产技术方面一直处于领先地位，几乎垄断了大部分TFT液晶市场。然而，由于国内没有完全打破高密度ITO 靶材生产的技术瓶颈，靶材的产品质量无法满足高端平板显示器的要求，同时我国作为LCD 以及其它需要高密度ITO靶材的平面显示器材的消费大国，国内的平面显示器材所需的高密度ITO靶材几乎全部从国外进口，仅有小批量用于低端液晶产品的生产，难以与国外竞争。因此，对ITO靶材制备工艺的研究具有十分重要的意义。 ITO靶材简介透明导电薄膜的种类很多，主要有ITO，TCO，AZO等，其中ITO的性能最佳，ITO 具有高的透光率，低电阻率。目前ITO的制备方法主要是磁控溅射，要获得高质量的ITO 薄膜，制备高密度、高纯度和高均匀性的ITO靶材是关键。ITO溅射靶的理论密度为7115g/cm3。优质的成品ITO溅射靶应具有≥99%的相对密度。这样的靶材才具有较低电阻率、较高导热率及较高的机械强度。高密度靶可以在温度较低条件下在玻璃基片上溅射，获得较低电阻率和较高透光率的导电薄膜。甚至可以在有机材料上溅射ITO导电膜。目前ITO靶材的制备方法主要有热压法、冷等静压-烧结法、热等静压法。其中热等静压法制备的ITO靶材的质量最高，其相对密度能达到99%以上，但是需要昂贵的设备，制备成本较高，周期较长。采用冷等静压-烧结法，烧结温度高，保温时间长，制备工艺复杂。放电等离子烧结(SPS)是在脉冲电流作用下，粉末颗粒间放电，产生瞬间高温进行烧结。SPS 技术具有快速、低温、高效率等优点。能在很低的烧结温度下，保温很短的时间制备高密度的材料。日本新金属学会在二十世纪九十年代初期就把ITO靶材列为高科技金属材料的第一位。我国在“九五”期间也曾将它作为国家“九五”攻关重点项目进行立项研究，尝试了热压、烧结以及热等静压几种制备方法，但是未能形成大规模的工业化生产。国外生产的ITO靶

ITO靶材制备

ITO靶材的制备及其性能研究培养单位：材料复合新技术国家重点实验室学科专业：复合材料学研究生：郭伟指导老师：王为民教授 2009年5月

分类号学校代码 10497 UDC 学号 104972060235 学位论文题目 ITO 靶材的制备及其性能研究英文题目 Study on Fabrication of ITO Targets and Its properties 研究生姓名郭伟姓名王为民职称教授学位博士单位名称材料复合新技术国家重点实验室邮编 430070 申请学位级别硕士学科专业名称复合材料学论文提交日期 2009.5 论文答辩日期 2009.5 学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人 2009年5月指导教师

独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。 (保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生（签名）：导师（签名）：日期：

ITO靶材烧结工艺

ITO靶材烧结工艺 ITO（氧化铟锡）是制备ITO导电玻璃的重要原料。ITO 靶材经溅射后可在玻璃上形成透明ITO导电薄膜，其性能是决定导电玻璃产品质量、生产效率、成品率的关键因素。ITO 靶材性能的重要指标是成分、相结构和密度，ITO溅射靶材的成分为In 2O 3 +SnO 2 ，氧化铟与氧化锡成分配比通常为90:10（质量比），在ITO靶材的生产过程中必须严格控制化学氧含量及杂质含量，以确保靶材纯度。 ITO靶材制备流程一、ITO靶材的成型工艺制备出成分均匀、致密度较高的初坯，对经过低温热脱脂和烧结后工艺处理得到的靶材的致密度和电阻率有着重要的作用。目前在靶材成形方面常用的方法主要有：冷等静压成

形、注浆成形、爆炸压实成形、凝胶注模成形等。二、ITO靶材的烧结工艺经过成形工艺处理后的ITO素坯只是半成品，素坯需要进行进一步的烧结处理得到ITO靶材。 ITO靶材的烧结技术主要由以下几种：常压烧结法、热压法、热等静压法（HIP）、微波烧结法、放电等离子烧结法等。三、常压烧结法又称气氛烧结法，是指以预压方式制造高密度的靶材，在一定的气氛和温度下烧结的方法。由于对气氛和温度分别进行了严格的控制，避免了晶粒的长大，提高了晶粒分布的均匀性。特点：该法具备生产成本低、靶材密度高、可制备大尺寸靶材等优点。但是，常压烧结法一般通过添加烧结助剂进行烧结，而烧结助剂难以彻底去除，而且在烧结过程中靶材容易断裂，因此该法对其生产工艺提出了较高的技术要求。日本企业就是以其成熟的常压烧结法作为主要技术，生产的靶材具有高性能四、热等静压法其原理是在高压氩气的氛围下，将粉体材料置入具有高温高压的容器中，粉体在均匀压力的作用下形成密度非常高的靶材。