專利名稱：在玻璃襯底上制備p型多晶硅薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在玻璃襯底上制備多晶硅薄膜的方法。特別是涉及一種在玻璃襯
底上制備具有擇優(yōu)取向的p型多晶硅薄膜的方法。
背景技術(shù)：
多晶硅薄膜在集成電路領(lǐng)域、液晶顯示領(lǐng)域，特別是太陽(yáng)能光伏發(fā)電領(lǐng)域有著很 廣泛的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在常規(guī)硅片襯底上制作加工器件的技 術(shù)面臨著材料浪費(fèi)、材料市場(chǎng)價(jià)格上漲、原料供應(yīng)等諸多問(wèn)題。如何在非硅襯底(比如玻 璃、石墨)上制作多晶硅薄膜逐漸成為人們研究的焦點(diǎn)。 多晶硅薄膜的制作過(guò)程主要分為兩個(gè)步驟，硅薄膜沉積以及退火。目前主要的薄 膜沉積方法有化學(xué)氣相沉積(CVD)方法，以及磁控濺射方法。目前主要的退火方法有固相 外延(SPC)，激光退火(LIC)，區(qū)域熔融法(ZMR)，快速熱退火(RTA)等。 另一方面，為了在普通玻璃上制備多晶硅薄膜，近年來(lái)發(fā)展出了低溫制膜技術(shù)，主 要是鋁誘導(dǎo)結(jié)晶(AIC)技術(shù)。鋁誘導(dǎo)結(jié)晶方法主要是指在低熔點(diǎn)襯底上(比如玻璃)依次 沉積鋁、非晶硅薄膜，然后在低于577攝氏度的溫度下退火得到多晶硅薄膜的方法。該方法 能應(yīng)用于大面積低溫制備多晶硅薄膜，并且相對(duì)于以上提及的各種方法而言相關(guān)設(shè)備成本 較低，所采用的原料安全性高、無(wú)污染，生產(chǎn)所需能耗低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在普通玻璃襯底上快速制備出具有(111)擇優(yōu)取向的P 型多晶硅薄膜的方法。主要可應(yīng)用于薄膜多晶硅太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)。 本發(fā)明提供一種在玻璃襯底上制備P型多晶硅薄膜的方法，其特征在于包括如下 步驟 步驟1 :在普通玻璃襯底上用磁控濺射沉積制作鋁薄膜，形成樣品；
步驟2 :將樣品在空氣中暴露以制作氧化膜； 步驟3 :將制作有氧化膜樣品的表面利用磁控濺射沉積非晶硅薄膜； 步驟4:利用快速熱處理設(shè)備，將制作有非晶硅薄膜的樣品進(jìn)行退火處理，完成多
晶硅薄膜的制作。 其中鋁薄膜的厚度為300-500納米。 其中沉積制作鋁薄膜的溫度為室溫。 其中制作氧化膜的時(shí)間為8-12分鐘。 其中磁控濺射沉積非晶硅薄膜的靶材料為本征高純硅。 其中磁控濺射的濺射方法為交流濺射。 其中非晶硅薄膜的厚度為400-500納米。 其中快速熱退火的設(shè)備參數(shù)設(shè)置為溫度500-650攝氏度，時(shí)間為4-6分鐘，氮?dú)?氣氛保護(hù)。
本發(fā)明將常規(guī)鋁誘導(dǎo)結(jié)晶以及快速熱退火結(jié)合起來(lái)并改良參數(shù)設(shè)置，通過(guò)制備適 用于鋁誘導(dǎo)結(jié)晶的未退火得樣本，然后利用快速熱退火設(shè)備設(shè)置溫度在如步驟4條件下進(jìn) 行樣本退火，從而在普通玻璃沉底上快速制備了具有(111)擇優(yōu)取向的多晶硅薄膜。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、本發(fā)明所述過(guò)程均可在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行合理參數(shù)設(shè)置便可進(jìn)行，無(wú)需進(jìn) 行設(shè)備改造，節(jié)約了設(shè)備成本。 2、本發(fā)明所述過(guò)程制備的多晶硅薄膜具有(111)擇優(yōu)取向。 3、整個(gè)制備過(guò)程所需溫度不高于660攝氏度，所需時(shí)間短，易于大規(guī)模生產(chǎn)，可適 用于普通玻璃作為襯底的多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)，有利于降低成本。


為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳 細(xì)說(shuō)明如下，其中 圖1是玻璃襯底上制備P型多晶硅薄膜的方法流程圖； 圖2是普通玻璃襯底上制備的多晶硅薄膜的XRD圖(退火后樣本上包含的鋁材料 已經(jīng)通過(guò)常規(guī)鋁腐蝕方法去掉)。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1及圖2，本發(fā)明一種在玻璃襯底上制備P型多晶硅薄膜的方法，其特征 在于包括如下步驟 步驟1 :在普通玻璃襯底上用直流磁控濺射沉積制作鋁薄膜，形成樣品；所述鋁薄 膜的厚度為300-500納米(本實(shí)施例為500納米)；沉積制作鋁薄膜的溫度為室溫；磁控濺 射主室本底真空為5*10—5Pa，氬氣氣氛濺射，濺射氣壓0. 5Pa，；為了保證樣品表面平整度，采 用普通玻璃襯底要求表面經(jīng)過(guò)鏡面拋光；為了保證鋁膜厚度的均勻性，濺射鋁膜時(shí)襯底要 緩慢旋轉(zhuǎn)；得到的鋁膜表面光亮如同鏡面；透過(guò)玻璃襯底觀察鋁膜為銀白色；
步驟2 :將樣品在空氣中暴露以制作氧化膜；所述制作氧化膜的時(shí)間為8_12分鐘 (本實(shí)施例為10分鐘)；氧化膜制作過(guò)程中需保持樣品溫度在室溫；氧化膜制作過(guò)程序要 保證樣品表面不要收到污染，重新放入磁控濺射預(yù)處理室之前可用氮?dú)馇鍧嵄砻妫?
步驟3 :將制作有氧化膜樣品的表面利用磁控濺射沉積非晶硅薄膜；所述磁控濺 射沉積非晶硅薄膜的靶材料為本征高純硅；所述磁控濺射的濺射方法為交流濺射；沉積制 作非晶硅薄膜的溫度為室溫；濺射主室的本底真空為5*10—spa，氬氣氣氛濺射，濺射氣壓 0. 5Pa ;其中非晶硅薄膜的厚度為400-500納米(本實(shí)施例為450納米)；非晶硅薄膜沉積 完成后樣品表面仍然光亮，顏色呈深褐色； 步驟4:利用快速熱處理設(shè)備，將制作有非晶硅薄膜的樣品進(jìn)行退火處理，完成多 晶硅薄膜的制作，所述快速熱退火的設(shè)備參數(shù)設(shè)置為溫度500-650攝氏度(本實(shí)施例為 600攝氏度)，時(shí)間為4-6分鐘(本實(shí)施例為5分鐘)，氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)；退火完成后降溫過(guò)程 仍然保持氮?dú)鈿夥罩钡綔囟冉禐槭覝?；退火完成后樣品表面仍然光亮，顏色從原?lái)的深褐 色變成銀白色；退火完成后從玻璃襯底觀察，顏色從原來(lái)的銀白色變成深褐色。經(jīng)過(guò)常規(guī)的 鋁腐蝕后，樣品表面銀白色的鋁被去掉，呈現(xiàn)出深褐色的硅薄膜顏色，X射線衍射測(cè)試表明
4該薄膜是具有(111)擇優(yōu)取向的多晶硅薄膜。 圖2給出的是普通玻璃襯底上制備的多晶硅薄膜的XRD圖(退火后樣本上包含的 鋁材料已經(jīng)通過(guò)常規(guī)鋁腐蝕方法去掉)。 以上所記載，僅為利用本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的實(shí)施例，任何熟悉本項(xiàng)技術(shù)者運(yùn)用本發(fā) 明所為的修飾、變化，皆屬本發(fā)明主張的權(quán)利要求范圍，而不限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容。
權(quán)利要求
一種在玻璃襯底上制備P型多晶硅薄膜的方法，其特征在于包括如下步驟步驟1在普通玻璃襯底上用磁控濺射沉積制作鋁薄膜，形成樣品；步驟2將樣品在空氣中暴露以制作氧化膜；步驟3將制作有氧化膜樣品的表面利用磁控濺射沉積非晶硅薄膜；步驟4利用快速熱處理設(shè)備，將制作有非晶硅薄膜的樣品進(jìn)行退火處理，完成多晶硅薄膜的制作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在玻璃襯底上制備P型多晶硅薄膜的方法，其中鋁薄膜的厚度為300-500納米。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在玻璃襯底上制備P型多晶硅薄膜的方法，其中沉積制 作鋁薄膜的溫度為室溫。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在玻璃襯底上制備P型多晶硅薄膜的方法，其中制作氧化膜 的時(shí)間為8-12分鐘。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在玻璃襯底上制備P型多晶硅薄膜的方法，其中磁控濺射沉 積非晶硅薄膜的靶材料為本征高純硅。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的在玻璃襯底上制備P型多晶硅薄膜的方法，其中磁控濺 射的濺射方法為交流濺射。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的在玻璃襯底上制備P型多晶硅薄膜的方法，其中非晶硅 薄膜的厚度為400-500納米。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在玻璃襯底上制備P型多晶硅薄膜的方法，其中快速熱退火 的設(shè)備參數(shù)設(shè)置為溫度500-650攝氏度，時(shí)間為4-6分鐘，氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)。
全文摘要
一種在玻璃襯底上制備P型多晶硅薄膜的方法，其特征在于包括如下步驟步驟1在普通玻璃襯底上用磁控濺射沉積制作鋁薄膜，形成樣品；步驟2將樣品在空氣中暴露以制作氧化膜；步驟3將制作有氧化膜樣品的表面利用磁控濺射沉積非晶硅薄膜；步驟4利用快速熱處理設(shè)備，將制作有非晶硅薄膜的樣品進(jìn)行退火處理，完成多晶硅薄膜的制作。
文檔編號(hào)C23C14/35GK101740358SQ20091024169
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者吳金良, 尹志崗, 張漢, 施輝偉, 汪宇, 王彥碩, 陳諾夫, 黃添懋 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所