本發明涉及一種半導體的制造方法，特別涉及一種晶硅薄膜的制備方法。
背景技術：
非晶硅薄膜太陽能電池的光衰減特性及轉化效率不高，使得人們把更多目光轉到晶硅薄膜上。
公開號為CN1967882的發明專利申請公開了一種具有擇優取向的多晶硅薄膜的制備方法，采用微電子的光刻工藝和磁控濺射鍍膜方法在襯底上形成分布均勻、大小為微米量級的鋁顆粒；采用磁控濺射方法在有鋁顆粒的襯底上制備非晶硅薄膜；將非晶薄膜在真空中先進行2至5分鐘的500℃至550℃退火，再進行20至25分鐘的300℃至350℃退火，制備得到的多晶硅薄膜具有垂直于襯底的擇優取向，且整個制備過程中溫度不大于550℃。
但是上述技術方案，對金屬誘導技術的改進并沒有擺脫金屬誘導的根本缺點既晶化速率不夠高，因而生成晶硅薄膜量少，同時熱處理時間長，期間耗時相對長，生產制造效率低。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種晶硅薄膜的制備方法，具有晶硅薄膜量產量大、生產時間短、生產制造效率高。
本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種晶硅薄膜的制備方法，步驟1：在硅片上淀積一層晶硅薄膜；步驟2：采用光刻工藝，在硅片的晶硅薄膜上曝光出條狀窗口；步驟3：采用磁控濺射法在窗口內晶硅薄膜上濺射一層金屬鎳；步驟4：采用激光器對著晶硅薄膜進行輻射照射制備晶硅薄膜；步驟5：將襯板裝入腔室，腔室抽至真空度為10-5托的外延生長系統，對襯板進行加熱至250℃～450℃；然后將氫氣和SiCl4進行高溫熱絲催化，SiCl4流量8ml/min，氫氣流量15～25ml/min再次制備晶硅薄膜；步驟6：用氯化氫除去殘留的金屬鎳及光刻膠。
通過上述技術方案，先硅片上沉積一層晶硅薄膜，接著金屬誘導固相化法和激光晶化事先在晶硅薄膜上快速沉積一層晶硅薄膜，然后在多薄膜上繼續通過氫氣和SiCl4作為反應氣源進行晶硅薄膜的沉積，最后通過氯化氫除去金屬鎳以及光刻膠。期間以氫氣和SiCl4作為反應氣源，在氫氣流量15～25ml/min條件下，屬于較低的流速，因此對硅片僅具有一定的腐蝕程度，同時SiCl4在腔室內流動時能夠有足夠的時間滯留于襯板上進行分解，進而得到大量的晶硅薄膜，而在氫氣流量過大時，SiCl4難以在硅片上充分分解也就不容易得到一定厚度的晶硅薄膜；但是過低的氫氣流速就會難以除去硅片表面的活性Cl，造成活性Cl殘留在硅片表面，阻礙Si的析出。
本發明進一步的：所述步驟5中，氫氣流量20ml/min。
通過上述技術方案，氫氣流量20ml/min為最佳，能夠得到一定厚度的大面積晶硅薄膜。
本發明進一步的：所述步驟1中，將硅片進行RCA清洗，接著進行去除氧化層處理，處理后使用去離子水清洗，并通過氮氣吹干得到襯板；接著將步驟1的襯板迅速裝入腔室，腔室抽至真空度為10-5托的外延生長系統，對襯板進行加熱至150℃～250℃；然后將氫氣和SiH4進行高溫熱絲催化，SiH4流量8ml/min，氫氣流量60ml/min。
本發明進一步的：所述步驟1中，對襯板加熱至200℃。
通過上述技術方案，一般在以SiH4和氫氣為反應源氣體進行沉積時，氫氣流量過小時只能得到非晶硅薄膜，而本技術方案控制在氫氣流量在60ml/min條件下，氫氣流量相對較大，能夠實現非晶硅網絡結構發生改變，轉變得到晶硅結構以得到晶硅薄膜；同時襯板的溫度過高或者過低會影響硅晶薄膜的沉積速度，而當將襯板加熱至200℃時，能夠快速沉積出一定厚度的硅晶薄膜。
本發明進一步的：所述步驟4中的激光器，使用的激光介質為KrF；與激光介質相應的激光波長為249nm，脈寬在10～50ns之間。
通過上述技術方案，激光光束輻射到晶硅薄膜的表面，使晶硅薄膜與激光接觸的表面Si吸收激光能量，溫度急劇上升達到熔點。激光光束以一定的重復頻率向前移動，熔融的表面Si冷卻再結晶，形成晶硅薄膜。
本發明進一步的：所述除氧化層處理包括將硅片放置于腔室內，向腔室內通入氣體GeH4和氫氣5min后停止并靜置10min，再向腔室內通入氣體HCl和氫氣2min，刻蝕掉殘留硅片上的Ge單晶。
通過上述技術方案，Ge單晶在酸性條件下，能夠與氫氣發生化學反應生成GeH4氣體，并由氣體HCl和氫氣帶出腔室。
綜上所述：本發明具有下優點：先硅片上沉積一層晶硅薄膜，接著金屬誘導固相化法和激光晶化事先在晶硅薄膜上快速沉積一層晶硅薄膜，然后在多薄膜上繼續通過氫氣和SiCl4作為反應氣源進行大量晶硅薄膜的沉積，具有晶硅薄膜量產量大的優點，以及生產時間短，生產制造效率高；而當步驟5中在氫氣流量為20ml/min的條件下，趨向于接近。
具體實施方式
以下對本發明作進一步詳細說明。
制定實施例1～6及對比例1～3進行試驗。
具體如下操作：對比例1：僅僅使用傳統的低溫制造多晶硅的方法有用高氫稀釋的硅烷射頻輝光放電等離子體化學氣相沉積來制備晶硅薄膜。
對比例2：僅僅采用激光誘導晶化來制備晶硅薄膜。
對比例3：步驟1：采用光刻工藝，在硅片的晶硅薄膜上曝光出條狀窗口；步驟2：采用磁控濺射法在窗口內晶硅薄膜上濺射一層金屬鎳；步驟3：采用激光器對著晶硅薄膜進行輻射照射制備晶硅薄膜；步驟4：將襯板裝入腔室，腔室抽至真空度為10-5托的外延生長系統，對襯板進行加熱至250℃～450℃；然后將氫氣和SiCl4進行高溫熱絲催化，SiCl4流量8ml/min，氫氣流量15～25ml/min；步驟5：用氯化氫除去殘留的金屬鎳及光刻膠。
實施例1：一種晶硅薄膜的制備方法，步驟1：在硅片上淀積一層晶硅薄膜，主要操作為：將硅片進行RCA清洗，接著進行去除氧化層處理，處理后使用去離子水清洗，并通過氮氣吹干得到襯板；接著將步驟1的襯板迅速裝入腔室，腔室抽至真空度為10-5托的外延生長系統，對襯板進行加熱至250℃；然后將氫氣和SiH4進行高溫熱絲催化，SiH4流量8ml/min，氫氣流量60ml/min；步驟2：采用光刻工藝，在硅片的晶硅薄膜上曝光出條狀窗口；步驟3：采用磁控濺射法在窗口內晶硅薄膜上濺射一層金屬鎳；步驟4：采用激光器對著晶硅薄膜進行輻射照射制備晶硅薄膜，其中使用的激光介質為KrF；與激光介質相應的激光波長為249nm，脈寬在10～50ns之間；步驟5：將襯板裝入腔室，腔室抽至真空度為10-5托的外延生長系統，對襯板進行加熱至250℃；然后將氫氣和SiCl4進行高溫熱絲催化，SiCl4流量8ml/min，氫氣流量15ml/min再次制備晶硅薄膜；步驟6：用氯化氫除去殘留的金屬鎳及光刻膠。
實施例2：一種晶硅薄膜的制備方法，與實施例1的不同之處在于：所述步驟5中，氫氣流量20ml/min；即步驟5：將襯板裝入腔室，腔室抽至真空度為10-5托的外延生長系統，對襯板進行加熱至400℃；然后將氫氣和SiCl4進行高溫熱絲催化，SiCl4流量8ml/min，氫氣流量20ml/min再次制備晶硅薄膜。
實施例3：一種晶硅薄膜的制備方法，與實施例1的不同之處在于：所述步驟5中，氫氣流量50ml/min；即步驟5：將襯板裝入腔室，腔室抽至真空度為10-5托的外延生長系統，對襯板進行加熱至400℃；然后將氫氣和SiCl4進行高溫熱絲催化，SiCl4流量8ml/min，氫氣流量50ml/min再次制備晶硅薄膜。
實施例4：一種晶硅薄膜的制備方法，與實施例2的不同之處在于：所述步驟1中，對襯板加熱至200℃；即步驟1：在硅片上淀積一層晶硅薄膜，主要操作為：將硅片進行RCA清洗，接著進行去除氧化層處理，處理后使用去離子水清洗，并通過氮氣吹干得到襯板；接著將步驟1的襯板迅速裝入腔室，腔室抽至真空度為10-5托的外延生長系統，對襯板進行加熱至200℃；然后將氫氣和SiH4進行高溫熱絲催化，SiH4流量8ml/min，氫氣流量60ml/min。
實施例5：一種晶硅薄膜的制備方法，與實施例4的不同之處在于：所述步驟1中，對襯板加熱至400℃；即步驟1：在硅片上淀積一層晶硅薄膜，主要操作為：將硅片進行RCA清洗，接著進行去除氧化層處理，處理后使用去離子水清洗，并通過氮氣吹干得到襯板；接著將步驟1的襯板迅速裝入腔室，腔室抽至真空度為10-5托的外延生長系統，對襯板進行加熱至200℃；然后將氫氣和SiH4進行高溫熱絲催化，SiH4流量8ml/min，氫氣流量60ml/min。
實施例6：一種晶硅薄膜的制備方法，與實施例5的不同之處在于，步驟4采用Ar+激光器；即步驟4：采用Ar+激光器對著晶硅薄膜進行輻射照射制備晶硅薄膜，與激光介質相應的激光波長為488nm。
制備方法表征：采用實施例1～6及對比例1～3的制備方法進行試驗，每組試驗10塊，測定1小時內每組實驗中硅片上的晶硅薄膜的厚度，結果如表格1所示。
表格1晶硅薄膜的厚度均值及其標準差
本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其并不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本發明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。