r>[0020](I)选用耐高温石英玻璃为基板，并对基进行常规清洗处理；
[0021](2)选择PECVD法在石英玻璃上沉积一层厚度为20 μ m的非晶硅薄膜。以SiH4作为硅源气体，首先采用SiH4:H2=2:98的高氢稀释比例的混合气体，预置一层微晶种子层，厚度约200nm,微晶颗粒约几纳米至几十纳米；
[0022](3)选用具有高损伤阈值的长、短波通分光装置，长波通分光装置的截止波长为600nm,并保证更长波长的光波通过分光装置到达样品表面；短波通分光装置的截止波长为500nm,并保证更短波长的光波通过分光装置到达样品表面；分光装置被固定在快速退火炉中；
[0023](4)将样品转移至快速退火炉内所需分光装置之下；
[0024](5)通高纯惰性气体作为保护气体，保持通气1min以排出腔室内残余空气；
[0025](6)开始加热，控制升温速率介于200°C / s ；
[0026](7)分别在 600°C、700°C、80(rC下，按短波(<500nm)-长波(>600nm)顺序依次进行退火，短波光照和长波光照的恒温时间分别为15min，40min。
[0027](8)关闭电源，进行惰性气体保护下的降温过程，最终得到成核密度在112?ΙΟ'πΓ2，晶粒尺寸在几十到几百纳米范围的多晶硅薄膜。
[0028]实施例2
[0029]本实施例中具体采用以下步骤制备多晶硅薄膜:
[0030](I)选用耐高温氧化铝作为基底，并对其进行常规清洗处理；
[0031](2)选择PECVD法在基底上沉积一层厚度为20 μ m的非晶硅薄膜。以SiH4作为硅源气体，首先采用SiH4:H2=2:98的高氢稀释比例的混合气体，预置一层微晶种子层，微晶颗粒约几纳米至几十纳米；
[0032](3)选用具有高损伤阈值的长短波通分光装置，长波通分光装置的截止波长为600nm,并保证更长波长的光波通过分光装置到达样品表面；短波通分光装置的截止波长为500nm,并保证更短波长的光波通过分光装置到达样品表面；分光装置被固定在快速退火炉中；
[0033](4)将样品转移至快速退火炉内所需分光装置之下；
[0034](5)通高纯惰性气体作为保护气体，保持通气1min以排出腔室内残余空气；
[0035](6)开始加热，控制升温速率介于200°C / s ；
[0036](7)分别在 700 0C >800 °C >900 V、1000 °C、1100°C 下，按短波(<500nm)-长波(>600nm)顺序依次进行退火，短波光照和长波光照的恒温时间分别为5min，20min。
[0037](8)关闭电源，进行惰性气体保护下的降温过程，最终得到成核密度在101°?108cm_2，晶粒尺寸在百纳米到微米范围的多晶硅薄膜。
【主权项】
1.一种制备多晶硅薄膜并控制其晶粒尺寸的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:清洗基板，在基板上沉积非晶硅薄膜，然后将其置于快速退火炉中，采用分光谱技术对薄膜进行不同光谱波段下的快速光热退火，按短波光照、长波光照的顺序对非晶硅薄膜进行退火，利用短波段光谱的量子效应控制硅薄膜晶化过程的成核密度，利用长波段光谱的热效应使晶粒长大，最终生成具有一定晶粒尺寸的多晶硅薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备多晶硅薄膜并控制其晶粒尺寸的方法，其特征在于，所述的分光谱技术是采用具有高损伤阀值的分光装置将光源中的短波光谱和长波光谱分开。
3.根据权利要求2所述的制备多晶硅薄膜并控制其晶粒尺寸的方法，其特征在于，所述分光装置包括长波通分光装置和短波通分光装置，其中长波通分光装置的截止波长限定在600?800nm ;短波通分光装置的截止波长限定在400?750nm。
4.根据权利要求1所述的制备多晶硅薄膜并控制其晶粒尺寸的方法，其特征在于，所述快速光热退火使用的光源既可以提供波长介于300?650nm的短波段的光，又可以提供波长介于650?1200nm的长波段的光。
5.根据权利要求1所述的制备多晶硅薄膜并控制其晶粒尺寸的方法，其特征在于，在快速光热退火过程中，控制光热退火升温速率介于100?200°c / S。
6.根据权利要求1所述的制备多晶硅薄膜并控制其晶粒尺寸的方法，其特征在于，退火温度介于600?1200°C。
7.根据权利要求1所述的制备多晶硅薄膜并控制其晶粒尺寸的方法，其特征在于，在快速光热退火过程中，短波光照和长波光照的恒温时间t限定在0〈t〈60min。
8.根据权利要求1所述的制备多晶硅薄膜并控制其晶粒尺寸的方法，其特征在于，在快速光热退火过程中，升温过程由施加在光源的电流来控制，降温过程通过风冷、循环水冷却、或自然降温方式控制。
9.根据权利要求1所述的制备多晶硅薄膜并控制其晶粒尺寸的方法，其特征在于，所述的基板为耐高温石英玻璃、不锈钢、陶瓷、硅片或为其它耐高温的基板。
【专利摘要】本发明提供一种制备多晶硅薄膜并控制其晶粒尺寸的方法，包括以下步骤：清洗基板，在基板上沉积非晶硅薄膜，然后将其置于快速退火炉中，采用分光谱技术对薄膜进行不同光谱波段下的快速光热退火，按短波光照、长波光照的顺序对非晶硅薄膜进行退火，利用短波段光谱的量子效应控制硅薄膜晶化过程的成核密度，利用长波段光谱的热效应使晶粒长大，最终生成具有一定晶粒尺寸的多晶硅薄膜。与传统快速光热退火相比，本发明利用分光谱法联合快速光热退火工艺，对非晶硅薄膜进行不同光谱波段下的快速光热退火，不仅可以使非晶硅发生晶化，生成多晶硅薄膜，并且可以对其成核密度和晶粒尺寸进行控制。
【IPC分类】H01L21-268, H01L21-02
【公开号】CN104681407
【申请号】CN201310636987
【发明人】王飞, 王吉宁, 郝雷, 刘晓鹏, 蒋利军
【申请人】北京有色金属研究总院
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年12月2日