本发明涉及一种半导体的制造方法，特别涉及一种晶硅薄膜的制备方法。
背景技术：
非晶硅薄膜太阳能电池的光衰减特性及转化效率不高，使得人们把更多目光转到晶硅薄膜上。
公开号为CN1967882的发明专利申请公开了一种具有择优取向的多晶硅薄膜的制备方法，采用微电子的光刻工艺和磁控溅射镀膜方法在衬底上形成分布均匀、大小为微米量级的铝颗粒；采用磁控溅射方法在有铝颗粒的衬底上制备非晶硅薄膜；将非晶薄膜在真空中先进行2至5分钟的500℃至550℃退火，再进行20至25分钟的300℃至350℃退火，制备得到的多晶硅薄膜具有垂直于衬底的择优取向，且整个制备过程中温度不大于550℃。
但是上述技术方案，对金属诱导技术的改进并没有摆脱金属诱导的根本缺点既晶化速率不够高，因而生成晶硅薄膜量少，同时热处理时间长，期间耗时相对长，生产制造效率低。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种晶硅薄膜的制备方法，具有晶硅薄膜量产量大、生产时间短、生产制造效率高。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种晶硅薄膜的制备方法，步骤1：在硅片上淀积一层晶硅薄膜；步骤2：采用光刻工艺，在硅片的晶硅薄膜上曝光出条状窗口；步骤3：采用磁控溅射法在窗口内晶硅薄膜上溅射一层金属镍；步骤4：采用激光器对着晶硅薄膜进行辐射照射制备晶硅薄膜；步骤5：将衬板装入腔室，腔室抽至真空度为10-5托的外延生长系统，对衬板进行加热至250℃～450℃；然后将氢气和SiCl4进行高温热丝催化，SiCl4流量8ml/min，氢气流量15～25ml/min再次制备晶硅薄膜；步骤6：用氯化氢除去残留的金属镍及光刻胶。
通过上述技术方案，先硅片上沉积一层晶硅薄膜，接着金属诱导固相化法和激光晶化事先在晶硅薄膜上快速沉积一层晶硅薄膜，然后在多薄膜上继续通过氢气和SiCl4作为反应气源进行晶硅薄膜的沉积，最后通过氯化氢除去金属镍以及光刻胶。期间以氢气和SiCl4作为反应气源，在氢气流量15～25ml/min条件下，属于较低的流速，因此对硅片仅具有一定的腐蚀程度，同时SiCl4在腔室内流动时能够有足够的时间滞留于衬板上进行分解，进而得到大量的晶硅薄膜，而在氢气流量过大时，SiCl4难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；但是过低的氢气流速就会难以除去硅片表面的活性Cl，造成活性Cl残留在硅片表面，阻碍Si的析出。
本发明进一步的：所述步骤5中，氢气流量20ml/min。
通过上述技术方案，氢气流量20ml/min为最佳，能够得到一定厚度的大面积晶硅薄膜。
本发明进一步的：所述步骤1中，将硅片进行RCA清洗，接着进行去除氧化层处理，处理后使用去离子水清洗，并通过氮气吹干得到衬板；接着将步骤1的衬板迅速装入腔室，腔室抽至真空度为10-5托的外延生长系统，对衬板进行加热至150℃～250℃；然后将氢气和SiH4进行高温热丝催化，SiH4流量8ml/min，氢气流量60ml/min。
本发明进一步的：所述步骤1中，对衬板加热至200℃。
通过上述技术方案，一般在以SiH4和氢气为反应源气体进行沉积时，氢气流量过小时只能得到非晶硅薄膜，而本技术方案控制在氢气流量在60ml/min条件下，氢气流量相对较大，能够实现非晶硅网络结构发生改变，转变得到晶硅结构以得到晶硅薄膜；同时衬板的温度过高或者过低会影响硅晶薄膜的沉积速度，而当将衬板加热至200℃时，能够快速沉积出一定厚度的硅晶薄膜。
本发明进一步的：所述步骤4中的激光器，使用的激光介质为KrF；与激光介质相应的激光波长为249nm，脉宽在10～50ns之间。
通过上述技术方案，激光光束辐射到晶硅薄膜的表面，使晶硅薄膜与激光接触的表面Si吸收激光能量，温度急剧上升达到熔点。激光光束以一定的重复频率向前移动，熔融的表面Si冷却再结晶，形成晶硅薄膜。
本发明进一步的：所述除氧化层处理包括将硅片放置于腔室内，向腔室内通入气体GeH4和氢气5min后停止并静置10min，再向腔室内通入气体HCl和氢气2min，刻蚀掉残留硅片上的Ge单晶。
通过上述技术方案，Ge单晶在酸性条件下，能够与氢气发生化学反应生成GeH4气体，并由气体HCl和氢气带出腔室。
综上所述：本发明具有下优点：先硅片上沉积一层晶硅薄膜，接着金属诱导固相化法和激光晶化事先在晶硅薄膜上快速沉积一层晶硅薄膜，然后在多薄膜上继续通过氢气和SiCl4作为反应气源进行大量晶硅薄膜的沉积，具有晶硅薄膜量产量大的优点，以及生产时间短，生产制造效率高；而当步骤5中在氢气流量为20ml/min的条件下，趋向于接近。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
制定实施例1～6及对比例1～3进行试验。
具体如下操作：对比例1：仅仅使用传统的低温制造多晶硅的方法有用高氢稀释的硅烷射频辉光放电等离子体化学气相沉积来制备晶硅薄膜。
对比例2：仅仅采用激光诱导晶化来制备晶硅薄膜。
对比例3：步骤1：采用光刻工艺，在硅片的晶硅薄膜上曝光出条状窗口；步骤2：采用磁控溅射法在窗口内晶硅薄膜上溅射一层金属镍；步骤3：采用激光器对着晶硅薄膜进行辐射照射制备晶硅薄膜；步骤4：将衬板装入腔室，腔室抽至真空度为10-5托的外延生长系统，对衬板进行加热至250℃～450℃；然后将氢气和SiCl4进行高温热丝催化，SiCl4流量8ml/min，氢气流量15～25ml/min；步骤5：用氯化氢除去残留的金属镍及光刻胶。
实施例1：一种晶硅薄膜的制备方法，步骤1：在硅片上淀积一层晶硅薄膜，主要操作为：将硅片进行RCA清洗，接着进行去除氧化层处理，处理后使用去离子水清洗，并通过氮气吹干得到衬板；接着将步骤1的衬板迅速装入腔室，腔室抽至真空度为10-5托的外延生长系统，对衬板进行加热至250℃；然后将氢气和SiH4进行高温热丝催化，SiH4流量8ml/min，氢气流量60ml/min；步骤2：采用光刻工艺，在硅片的晶硅薄膜上曝光出条状窗口；步骤3：采用磁控溅射法在窗口内晶硅薄膜上溅射一层金属镍；步骤4：采用激光器对着晶硅薄膜进行辐射照射制备晶硅薄膜，其中使用的激光介质为KrF；与激光介质相应的激光波长为249nm，脉宽在10～50ns之间；步骤5：将衬板装入腔室，腔室抽至真空度为10-5托的外延生长系统，对衬板进行加热至250℃；然后将氢气和SiCl4进行高温热丝催化，SiCl4流量8ml/min，氢气流量15ml/min再次制备晶硅薄膜；步骤6：用氯化氢除去残留的金属镍及光刻胶。
实施例2：一种晶硅薄膜的制备方法，与实施例1的不同之处在于：所述步骤5中，氢气流量20ml/min；即步骤5：将衬板装入腔室，腔室抽至真空度为10-5托的外延生长系统，对衬板进行加热至400℃；然后将氢气和SiCl4进行高温热丝催化，SiCl4流量8ml/min，氢气流量20ml/min再次制备晶硅薄膜。
实施例3：一种晶硅薄膜的制备方法，与实施例1的不同之处在于：所述步骤5中，氢气流量50ml/min；即步骤5：将衬板装入腔室，腔室抽至真空度为10-5托的外延生长系统，对衬板进行加热至400℃；然后将氢气和SiCl4进行高温热丝催化，SiCl4流量8ml/min，氢气流量50ml/min再次制备晶硅薄膜。
实施例4：一种晶硅薄膜的制备方法，与实施例2的不同之处在于：所述步骤1中，对衬板加热至200℃；即步骤1：在硅片上淀积一层晶硅薄膜，主要操作为：将硅片进行RCA清洗，接着进行去除氧化层处理，处理后使用去离子水清洗，并通过氮气吹干得到衬板；接着将步骤1的衬板迅速装入腔室，腔室抽至真空度为10-5托的外延生长系统，对衬板进行加热至200℃；然后将氢气和SiH4进行高温热丝催化，SiH4流量8ml/min，氢气流量60ml/min。
实施例5：一种晶硅薄膜的制备方法，与实施例4的不同之处在于：所述步骤1中，对衬板加热至400℃；即步骤1：在硅片上淀积一层晶硅薄膜，主要操作为：将硅片进行RCA清洗，接着进行去除氧化层处理，处理后使用去离子水清洗，并通过氮气吹干得到衬板；接着将步骤1的衬板迅速装入腔室，腔室抽至真空度为10-5托的外延生长系统，对衬板进行加热至200℃；然后将氢气和SiH4进行高温热丝催化，SiH4流量8ml/min，氢气流量60ml/min。
实施例6：一种晶硅薄膜的制备方法，与实施例5的不同之处在于，步骤4采用Ar+激光器；即步骤4：采用Ar+激光器对着晶硅薄膜进行辐射照射制备晶硅薄膜，与激光介质相应的激光波长为488nm。
制备方法表征：采用实施例1～6及对比例1～3的制备方法进行试验，每组试验10块，测定1小时内每组实验中硅片上的晶硅薄膜的厚度，结果如表格1所示。
表格1晶硅薄膜的厚度均值及其标准差
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。