中华网、中国化工报2020.7.31:半导体材料高品质靶材中国制造

31.07.2020  12:43

 半导体材料高品质材中国制造   
作者:罗阿华 陈旻    来源:中国化工报      2020年07月31日


  近日,在福建阿石创新材料股份有限公司溅射靶材生产基地里,PVD镀膜材料智能化生产线即将进入安装。生产线投产后,该公司溅射靶材的生产能力将扩大到年产1200吨平板显示溅射靶材,并进入智能制造时代。

  高品质靶材依赖进口

  TFT-LCD用高品质ITO靶材是液晶显示器(LCD)以及新一代显示器(OLED、QLED、MicroLED等)的关键基础材料。ITO靶材多项关键技术的突破,来自 福建工程学院教授、福建省新材料制备与成形技术重点实验室主任戴品强 领衔的福建阿石创新材料股份有限公司专家工作站。这一科研成果转化实现了高品质靶材的国产化,项目成果获得2018年度福建省科技进步一等奖。

  “ITO靶材对LCD面板的质量、生产效率和良品率起关键性作用,其品质要求非常高。”戴品强表示。2015年之前,国产ITO靶材存在纯度不够、坯体密度不足等问题,影响ITO薄膜的透过率、电阻率和均一性,只能用在太阳能薄膜、低精度触摸屏等中低端领域。

  此前,国内高品质ITO靶材基本依赖进口,其核心技术长期被日本、韩国企业垄断。尤其ITO靶材的原材料铟锭全球80%都在中国生产,国外公司从中国进口铟锭,生产成高品质ITO靶材,再高价出口到中国。

  解决两大关键难题

  为此,决心自主研发生产ITO靶材的阿石创,与长期合作的福建工程学院开始合作研发。2012年,福建阿石创新材料股份有限公司专家工作站通过认定,戴品强作为工作站的领衔专家,带领建站专家团队9人,与企业进站技术团队15人进行ITO靶材研发。

  要生产出高品质的ITO靶材,需要解决两大关键难题。一是靶材由靶坯和背板组成,靶坯ITO是氧化物,背板是金属铜,二者热膨胀系数差别大,绑定时容易造成靶坯开裂、铜背板变形,越大尺寸的靶材开裂变形越为严重;二是高品质靶材的纯度要求大于99.99%,内部晶粒平均晶粒尺寸在4~5微米,且组织均匀,相对密度大于99.7%,但国内当时的技术和装备都难以生产如此高纯度、高致密度和高均匀性靶材。

  针对这些难题,工作站的专家团队经过4年多的不懈努力,创新研发出了高纯纳米粉制备和粉体均匀化、ITO靶材成型及烧结、ITO靶材绑定3项关键技术,在高品质ITO靶材关键核心技术上取得了全方位突破。

  “对于靶材绑定技术瓶颈,我们通过特有的ITO靶材搅拌丝摩擦发热技术实现大面积连续移动焊合,开发出金属过渡层制备新工艺,设计制造了相关装备,达到了高品质靶材整体翘起不超过±2毫米的要求。”戴品强说,“针对纯度、致密度、均匀性等问题,我们采用多工序协同调控粉体性能新方法,提出了高纯纳米粉制备技术、粉体均匀化技术,研发了高致密度、低水分坯体成型新技术,设计制造了靶材生坯成型装置,开发了富氧烧结关键技术,攻克了靶材烧结时高温脱氧和晶粒粗大等技术难题。

  替代国外进口产品

  应用这些新技术与生产设备进行试生产的产品,通过了福州京东方光电科技有限公司的导入测试验证。产品的薄膜颗粒数量、面电阻、膜厚、透过率等各项性能指标,均达到国外同类先进靶材的水平,完全可以替代国外进口产品,用于TFT-LCD生产。

  2017年,阿石创自主创新开发的TFT-LCD用高品质ITO靶材,正式投入量产。自此,我国突破了大尺寸高端ITO靶材的国外技术壁垒,在显示面板产业重要材料国产化的道路上又前进了一步。

  目前,该公司生产的硅靶材作为应用于手机玻璃盖板的重要靶材产品,已获得多家手机玻璃盖板生产客户的认可,并已实现批量供货。

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