一種多晶硅薄膜材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及多晶硅薄膜材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種多晶硅薄膜材料的制備方法，包括以下步驟：在玻璃襯底上，采用磁控濺射技術(shù)依次沉積非晶硅薄膜和金屬鋁膜，得到復(fù)合薄膜；對(duì)復(fù)合薄膜進(jìn)行激光輻照，非晶硅薄膜晶化，即得多晶硅薄膜材料；其中，在磁控濺射技術(shù)依次沉積非晶硅薄膜和金屬鋁膜過程中，溫度不高于150℃。本發(fā)明提供的多晶硅薄膜材料的制備方法，非晶硅薄膜和金屬鋁膜均采用磁控濺射技術(shù)獲得，不需要硅烷等危險(xiǎn)氣體；在磁控濺射技術(shù)依次沉積非晶硅薄膜和金屬鋁膜過程中，最高溫度不超過150℃，采用廉價(jià)的玻璃襯底即可，多晶硅薄膜制備工藝中溫度低，可大大降低能耗。
【專利說明】一種多晶硅薄膜材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多晶硅薄膜材料的制備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多晶硅薄膜材料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]多晶硅薄膜材料由于具有原材料豐富、便于大面積沉積、光電性能優(yōu)異、載流子遷移率高等優(yōu)勢(shì)而廣泛地應(yīng)用于太陽能電池、薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管等領(lǐng)域。目前常用的多晶硅薄膜材料的制備方法可分為兩大類，一是直接沉積法，一般是利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)，包括等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、熱絲化學(xué)氣相沉積(HWCVD)，在600°C以上的溫度，利用硅烷等反應(yīng)氣體直接在襯底上沉積多晶硅薄膜。這類直接沉積的方法由于溫度較高，所以不能以廉價(jià)的玻璃作為襯底，限制了其發(fā)展。
[0003]另一類就是間接法，主要包括:固相晶化技術(shù)(SPC)、快速熱退火技術(shù)(RTA)、金屬誘導(dǎo)晶化技術(shù)(MIC)、激光誘導(dǎo)晶化技術(shù)(LIC)。這類方法的共同特點(diǎn)是先在低溫下沉積非晶硅薄膜，然后使其再結(jié)晶。其中SPC技術(shù)和RTA技術(shù)在再結(jié)晶的過程中仍需使用600°C以上的高溫，因此仍有襯底的限制。MIC技術(shù)是一種低溫晶化技術(shù)，是通過在非晶硅薄膜的表面或底部沉積一層金屬膜來降低晶化溫度，這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是可使用廉價(jià)的玻璃襯底，且能耗低。存在的問題是所需的金屬層往往較厚，如有很多研究顯示非晶硅薄膜與金屬鋁膜的厚度之比大于2:1時(shí)才能達(dá)到金屬誘導(dǎo)晶化的效果，因此金屬污染問題是該技術(shù)的一個(gè)瓶頸。
[0004]LIC技術(shù)指的是在激光的瞬間脈沖作用下，使薄膜在數(shù)十到數(shù)百納秒內(nèi)升至高溫，薄膜表面產(chǎn)生熱能效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了由非晶硅到多晶硅薄膜的轉(zhuǎn)變。由于激光掃描的過程持續(xù)時(shí)間很短、激光光束的寬度很小，傳遞到襯底材料的熱量很少，所以對(duì)襯底材料要求不是很嚴(yán)格。該技術(shù)存在的問題是所需的激光的能量非常大。另外，無論是MIC技術(shù)還是LIC技術(shù)，目前其晶化前驅(qū)物非晶硅薄膜一般都用PECVD方法獲得，仍需要硅烷等危險(xiǎn)氣體。
[0005]如申請(qǐng)?zhí)枮?01310163296.4公開了一種低成本高效多晶硅基薄膜的制備方法，其工藝流程包括薄膜沉積和固相晶化兩部分。首先，采用等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法，在玻璃襯底上生長(zhǎng)500-2000nm的前驅(qū)體硅基薄膜，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體中硅烷與氫氣的比例，在薄膜內(nèi)部引入不同含量的結(jié)晶成分；隨后，將薄膜樣品在500-600°C下退火處理4-12小時(shí)，薄膜內(nèi)的非晶成分逐漸晶化，最終得到結(jié)晶性良好的多晶硅薄膜材料。該方法通過在前驅(qū)體硅基薄膜內(nèi)引入結(jié)晶成分，固相晶化過程中不需要形核，有效降低了薄膜的晶化溫度，縮短了晶化所需時(shí)間，但制備過程中仍需要危險(xiǎn)氣體硅烷。
[0006]有鑒于此，特提出本發(fā)明。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種多晶硅薄膜材料的制備方法，該方法具有以下有益效果:(1)非晶硅薄膜和金屬鋁膜均采用磁控濺射技術(shù)獲得，不需要硅烷等危險(xiǎn)氣體；(2)與常規(guī)的MIC技術(shù)相比，金屬鋁膜的厚度極薄，金屬鋁膜與非晶硅薄膜的厚度之比為1:16-60,比如:對(duì)于厚度為300nm的非晶娃薄膜,僅需5_19nm的金屬招膜即可，可大大降低金屬污染；(3)與常規(guī)LIC技術(shù)相比，激光閾值能量大大降低，如對(duì)于360nm的非晶硅薄膜，22nm的金屬鋁膜輔助使得激光能量密度僅為3.46X 104W/cm2就可以使硅薄膜晶化，晶相體積比已達(dá)到55% ;而常規(guī)的LIC技術(shù)需要4.27X 104ff/cm2才能使薄膜開始晶化，且晶相體積比只有20%; (4)在磁控濺射技術(shù)依次沉積非晶硅薄膜和金屬鋁膜過程中，最高溫度不超過150°C，是現(xiàn)有多晶硅薄膜制備工藝中溫度最低的，因此可大大降低能耗。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種多晶硅薄膜材料的制備方法，包括以下步驟:
[0010]在玻璃襯底上，采用磁控濺射技術(shù)依次沉積非晶硅薄膜和金屬鋁膜，得到復(fù)合薄膜；
[0011]對(duì)所述復(fù)合薄膜進(jìn)行激光輻照，所述非晶硅薄膜晶化，即得所述多晶硅薄膜材料；
[0012]其中，在磁控濺射技術(shù)依次沉積非晶硅薄膜和金屬鋁膜過程中，溫度不高于150。。。
[0013]本發(fā)明實(shí)施例提供的多晶硅薄膜材料的制備方法，非晶硅薄膜和金屬鋁膜均采用磁控濺射技術(shù)獲得，不需要硅烷等危險(xiǎn)氣體；在磁控濺射技術(shù)依次沉積非晶硅薄膜和金屬鋁膜過程中，最高溫度不超過150°C，采用廉價(jià)的玻璃襯底即可，多晶硅薄膜制備工藝中溫度低,可大大降低能耗。
[0014]優(yōu)選地，所述非晶硅薄膜是以純度為99.999% -99.9999%的本征硅靶利用磁控濺射技術(shù)沉積而得。該純度的本征硅靶采用磁控濺射技術(shù)沉積方便易行，且溫度低，沉積得到的非晶硅薄膜密度適當(dāng)，利于晶化。
[0015]具體地，磁控濺射技術(shù)沉積非晶硅薄膜的具體條件為:
[0016]沉積氣壓為0.8-2.0Pa，輝光功率為60-80W，氬氣流量為20-30sccm，襯底溫度為100C -150。。。
[0017]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著輝光功率的增加，沉積氣壓的降低沉積速率增大，襯底溫度對(duì)沉積速率的影響不大。在該磁控濺射技術(shù)沉積非晶硅薄膜的條件下，硅的沉積速率為10-13nm/min，實(shí)現(xiàn)了非晶硅薄膜的快速沉積，得到的非晶硅薄膜利于晶化。鍍膜時(shí)間根據(jù)實(shí)際所需非晶硅薄膜的厚度調(diào)整。
[0018]優(yōu)選地，所述金屬鋁膜是以純度為99.999% -99.9999 %的鋁靶在所述非晶硅薄膜上利用磁控濺射技術(shù)沉積而成。該純度的鋁靶采用磁控濺射技術(shù)沉積方便易行，且溫度低，沉積得到的金屬鋁膜密度適當(dāng)，在激光輻照下利于非晶硅薄膜的晶化。
[0019]具體地，磁控濺射技術(shù)沉積金屬鋁膜的具體條件為:
[0020]沉積氣壓為l_2Pa，輝光功率為40-80W，氬氣流量為20-30sccm，襯底溫度為100-150。。。
[0021]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著輝光功率的增加，沉積氣壓的降低沉積速率增大，襯底溫度對(duì)沉積速率的影響不大。在該磁控濺射技術(shù)沉積金屬鋁膜的條件下，鋁的沉積速率為9-12nm/min，實(shí)現(xiàn)了金屬鋁膜的快速沉積，并且得到的金屬鋁膜在激光輻照下利于非晶硅薄膜的晶化。鍍膜時(shí)間根據(jù)實(shí)際所需金屬鋁膜的厚度調(diào)整。
[0022]經(jīng)驗(yàn)證，金屬鋁膜與非晶硅薄膜的厚度之比為1: 16 - 6 O可實(shí)現(xiàn)非晶硅薄膜的晶化，并且可大大降低金屬污染。優(yōu)選地，所述金屬鋁膜與所述非晶硅薄膜的厚度之比為1:16-60。如:金屬鋁膜與非晶硅薄膜的厚度之比可以選擇為1:16、1:17、1:18、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40、1:50、1:60 等等。
[0023]經(jīng)驗(yàn)證,激光福照米用的激光的波長(zhǎng)為532nm,光斑直徑為20_30 μ m,激光的能量密度為3.46X 104ff/cm2-9.61 X 104W/cm2可實(shí)現(xiàn)對(duì)非晶硅薄膜的晶化。優(yōu)選地，所述激光輻照采用的激光的波長(zhǎng)為532nm，光斑直徑為20-30 μ m，激光的能量密度為3.46X 14W/cm2-9.61 X 14W/cm2。
[0024]為了更好的對(duì)非晶硅薄膜進(jìn)行晶化，優(yōu)選地，所述激光對(duì)所述復(fù)合薄膜的掃描速率為 0.8-1.5mm/s0
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0026](I)不需要硅烷等危險(xiǎn)氣體；
[0027](2)所需金屬鋁膜的厚度極薄，大大降低了金屬污染；
[0028](3)硅薄膜晶化所需激光閾值能量大大降低，節(jié)約能源；
[0029](4)工藝溫度低，大大降低了能耗；
[0030](5)得到的多晶硅薄膜材料晶相體積比高，晶界缺陷少；多晶硅薄膜材料的電學(xué)性能可控性高，重復(fù)性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例中玻璃襯底-非晶硅薄膜-金屬鋁膜的縱剖面圖；
[0032]圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例1制備的多晶硅薄膜材料的拉曼散射圖；
[0033]圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例1制備的多晶硅薄膜材料不同激光能量密度下的晶相體積比的曲線圖；
[0034]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例1中對(duì)照組中多晶硅薄膜材料的拉曼散射圖；
[0035]圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例1中對(duì)照組中多晶硅薄膜材料的不同激光能量密度下的晶相體積比的曲線圖。
[0036]附圖標(biāo)記:1、玻璃襯底；2、非晶硅薄膜；3、金屬鋁膜。

【具體實(shí)施方式】
[0037]下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0038]實(shí)施例1
[0039]如圖1所示，在玻璃襯底I上采用純度為99.999%的本征硅靶利用磁控濺射技術(shù)沉積一層非晶硅薄膜2，具體工藝條件為:沉積氣壓為IPa，輝光功率為80W，氬氣流量為26SCCm，襯底溫度為150°C，沉積時(shí)間為30min，獲得厚度為360nm的非晶硅薄膜2 ；
[0040]非晶硅薄膜2沉積完成之后，在同一真空腔體內(nèi)利用純度為99.999%的鋁靶在非晶硅薄膜2上濺射沉積一層金屬鋁膜3，其工藝條件如下:沉積氣壓為IPa，輝光功率為60W,氬氣流量為26sCCm，襯底溫度為100°C，鍍膜時(shí)間為2min，得到厚度為22nm的金屬鋁膜3 ；
[0041]將制備好的玻璃襯底-非晶硅薄膜-金屬鋁膜樣品放置在2D位移臺(tái)上，2D位移臺(tái)可沿X軸和I軸方向自動(dòng)移動(dòng)，對(duì)樣品進(jìn)行激光輻照，激光光束照在樣品上，激光光束由波長(zhǎng)為532nm的連續(xù)固體激光器發(fā)出，照在樣品上的激光光斑的直徑為20 μ m，能量密度為3.46X 104ff/cm2-9.61 X 104W/cm2，激光對(duì)樣品的掃描速率為1.2mm/s，激光掃描完整個(gè)樣品，激光福照完成；
[0042]對(duì)得到的多晶硅薄膜材料進(jìn)行拉曼散射測(cè)試，結(jié)果如圖2所示，從圖2可以看出，在激光能能量密度為3.46X 104ff/cm2-9.61 X 104ff/cm2范圍內(nèi)，樣品均已晶化，且隨著激光能量密度的增加，樣品的晶化峰逐漸增強(qiáng)。
[0043]對(duì)拉曼光譜進(jìn)行高斯擬合，估算樣品不同激光能量密度下的晶相體積比f，結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，隨著激光能量密度的增加，晶相體積比逐漸增大。當(dāng)激光能量密度達(dá)到9.61 X 104ff/cm2時(shí)，多晶硅薄膜的晶相體積比達(dá)到了 86%。
[0044]同時(shí)，設(shè)置了對(duì)照試驗(yàn)，對(duì)照試驗(yàn)沒有22nm的鋁膜，其他條件不變，即相當(dāng)于常規(guī)的激光晶化工藝，對(duì)照試驗(yàn)得到的多晶硅薄膜材料進(jìn)行拉曼散射測(cè)試，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，在激光能能量密度為3.46X 104ff/cm2時(shí)，非晶硅薄膜并沒有晶化，只有當(dāng)激光能量密度增加到4.27X 104ff/cm2時(shí)，樣品才有微量的晶化。
[0045]對(duì)對(duì)照組的拉曼光譜進(jìn)行高斯擬合，估算樣品不同激光能量密度下的晶相體積比f，結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，激光能量密度達(dá)到9.61 X 104ff/cm2時(shí)，多晶硅薄膜的晶相體積比只有57.6%。
[0046]實(shí)施例2
[0047]如圖1所示，在玻璃襯底I上采用純度為99.9999%的本征硅靶利用磁控濺射技術(shù)沉積一層非晶硅薄膜2，具體工藝條件為:沉積氣壓為0.8Pa，輝光功率為80W，氬氣流量為20SCCm，襯底溫度為150°C，沉積時(shí)間為25min，獲得厚度為325nm的非晶硅薄膜2 ；
[0048]非晶硅薄膜2沉積完成之后，在同一真空腔體內(nèi)利用純度為99.9999%的鋁靶在非晶硅薄膜2上濺射沉積一層金屬鋁膜3，其工藝條件如下:沉積氣壓為IPa，輝光功率為80W，氬氣流量為20SCCm，襯底溫度為150°C，鍍膜時(shí)間為1.5min，得到厚度為18nm的金屬鋁膜3 ;
[0049]將制備好的玻璃襯底-非晶硅薄膜-金屬鋁膜樣品放置在2D位移臺(tái)上，2D位移臺(tái)可沿X軸和I軸方向自動(dòng)移動(dòng)，對(duì)樣品進(jìn)行激光輻照，激光光束照在樣品上，激光光束由波長(zhǎng)為532nm的連續(xù)固體激光器發(fā)出，照在樣品上的激光光斑的直徑為30 μ m，能量密度為3.46X 104ff/cm2-9.61 X 104W/cm2，激光對(duì)樣品的掃描速率為1.5mm/s，激光掃描完整個(gè)樣品，激光福照完成；
[0050]對(duì)得到的多晶硅薄膜材料進(jìn)行拉曼散射測(cè)試，結(jié)果與圖2基本一致；對(duì)拉曼光譜進(jìn)行高斯擬合，估算樣品不同激光能量密度下的晶相體積比f，結(jié)果與圖3基本一致。
[0051]同時(shí)，設(shè)置了對(duì)照試驗(yàn)，對(duì)照試驗(yàn)沒有18nm的鋁膜，其他條件不變，即相當(dāng)于常規(guī)的激光晶化工藝，對(duì)照試驗(yàn)得到的多晶硅薄膜材料進(jìn)行拉曼散射測(cè)試，結(jié)果與圖4基本一致，在激光能能量密度為3.46X 104ff/cm2時(shí)，非晶硅薄膜并沒有晶化，只有當(dāng)激光能量密度增加到4.27X 104W/cm2時(shí)，樣品才有微量的晶化。
[0052]對(duì)對(duì)照組的拉曼光譜進(jìn)行高斯擬合，估算樣品不同激光能量密度下的晶相體積比f,結(jié)果與圖5基本一致。激光能量密度達(dá)到9.61 X 104ff/cm2時(shí)，多晶硅薄膜的晶相體積比只有57.8%0
[0053]實(shí)施例3
[0054]如圖1所示，在玻璃襯底I上采用純度為99.9999%的本征硅靶利用磁控濺射技術(shù)沉積一層非晶硅薄膜2，具體工藝條件為:沉積氣壓為2.0Pa，輝光功率為60W，氬氣流量為30SCCm，襯底溫度為100°C，沉積時(shí)間為36min，獲得厚度為360nm的非晶硅薄膜2 ；
[0055]非晶硅薄膜2沉積完成之后，在同一真空腔體內(nèi)利用純度為99.9999%的鋁靶在非晶硅薄膜2上濺射沉積一層金屬鋁膜3，其工藝條件如下:沉積氣壓為2Pa，輝光功率為40W，氬氣流量為30SCCm，襯底溫度為100°C，鍍膜時(shí)間為40s，得到厚度為6nm的金屬鋁膜3 ；
[0056]將制備好的玻璃襯底-非晶硅薄膜-金屬鋁膜樣品放置在2D位移臺(tái)上，2D位移臺(tái)可沿X軸和I軸方向自動(dòng)移動(dòng)，對(duì)樣品進(jìn)行激光輻照，激光光束照在樣品上，激光光束由波長(zhǎng)為532nm的連續(xù)固體激光器發(fā)出，照在樣品上的激光光斑的直徑為25 μ m，能量密度為3.46X 104ff/cm2-9.61 X 104W/cm2，激光對(duì)樣品的掃描速率為0.8mm/s，激光掃描完整個(gè)樣品，激光福照完成；
[0057]對(duì)得到的多晶硅薄膜材料進(jìn)行拉曼散射測(cè)試，結(jié)果與圖2基本一致，并對(duì)拉曼光譜進(jìn)行高斯擬合，估算樣品不同激光能量密度下的晶相體積比f，結(jié)果表明，在激光能量密度為3.46X 104ff/cm2時(shí)，薄膜已開始晶化，晶相體積比為21.1 %，且隨激光能量密度的增力口，薄膜晶相體積比逐漸增大，與圖3趨勢(shì)基本一致。當(dāng)激光能量密度達(dá)到9.61 X 104ff/cm2時(shí)，薄膜晶相體積比達(dá)到72.1%。同時(shí)，設(shè)置了對(duì)照試驗(yàn)，對(duì)照試驗(yàn)沒有6nm的鋁膜，其他條件不變，即相當(dāng)于常規(guī)的激光晶化工藝，對(duì)照試驗(yàn)得到的多晶硅薄膜材料進(jìn)行拉曼散射測(cè)試，結(jié)果與圖4基本一致，在激光能能量密度為3.46X 104ff/cm2時(shí)，非晶硅薄膜并沒有晶化，只有當(dāng)激光能量密度增加到4.27X 104ff/cm2時(shí)，樣品才有微量的晶化。
[0058]對(duì)對(duì)照組的拉曼光譜進(jìn)行高斯擬合，估算樣品不同激光能量密度下的晶相體積比f,結(jié)果與圖5基本一致。激光能量密度達(dá)到9.61 X 104ff/cm2時(shí)，多晶硅薄膜的晶相體積比只有57.6%0
[0059]實(shí)施例4
[0060]如圖1所示，在玻璃襯底I上采用純度為99.999%的本征硅靶利用磁控濺射技術(shù)沉積一層非晶硅薄膜2，具體工藝條件為:沉積氣壓為1.3Pa，輝光功率為70W，氬氣流量為24SCCm，襯底溫度為140°C，沉積時(shí)間為30min，獲得厚度為330nm的非晶硅薄膜2 ；
[0061]非晶硅薄膜2沉積完成之后，在同一真空腔體內(nèi)利用純度為99.9999%的鋁靶在非晶硅薄膜2上濺射沉積一層金屬鋁膜3，其工藝條件如下:沉積氣壓為1.5Pa，輝光功率為60W，氬氣流量為25SCCm，襯底溫度為125°C，鍍膜時(shí)間為lmin，得到厚度為1nm的金屬鋁膜3 ；
[0062]將制備好的玻璃襯底-非晶硅薄膜-金屬鋁膜樣品放置在2D位移臺(tái)上，2D位移臺(tái)可沿X軸和I軸方向自動(dòng)移動(dòng)，對(duì)樣品進(jìn)行激光輻照，激光光束照在樣品上，激光光束由波長(zhǎng)為532nm的連續(xù)固體激光器發(fā)出，照在樣品上的激光光斑的直徑為25 μ m，能量密度為3.46X 104ff/cm2-9.61 X 104W/cm2，激光對(duì)樣品的掃描速率為1.2mm/s，激光掃描完整個(gè)樣品，激光福照完成；
[0063]對(duì)得到的多晶硅薄膜材料進(jìn)行拉曼散射測(cè)試，結(jié)果與圖2基本一致；并對(duì)拉曼光譜進(jìn)行高斯擬合。結(jié)果表明，在激光能量密度為3.46X 104W/cm2時(shí)，薄膜已開始晶化，晶相體積比為35.2%，且隨激光能量密度的增加，薄膜晶相體積比逐漸增大，與圖3趨勢(shì)基本一致。當(dāng)激光能量密度達(dá)到9.61X104ff/cm2時(shí)，薄膜晶相體積比達(dá)到78.3%。同時(shí)，設(shè)置了對(duì)照試驗(yàn)，對(duì)照試驗(yàn)沒有1nm的鋁膜，其他條件不變，即相當(dāng)于常規(guī)的激光晶化工藝，對(duì)照試驗(yàn)得到的多晶硅薄膜材料進(jìn)行拉曼散射測(cè)試，結(jié)果與圖4基本一致，在激光能能量密度為3.46X 104ff/cm2時(shí)，非晶硅薄膜并沒有晶化，只有當(dāng)激光能量密度增加到4.27X 104W/cm2時(shí)，樣品才有微量的晶化。
[0064]對(duì)對(duì)照組的拉曼光譜進(jìn)行高斯擬合，估算樣品不同激光能量密度下的晶相體積比f,結(jié)果與圖5基本一致。激光能量密度達(dá)到9.61 X 104ff/cm2時(shí)，多晶硅薄膜的晶相體積比只有57.8%0
[0065]將實(shí)施例1-4獲得的多晶硅薄膜材料進(jìn)行掃描電鏡測(cè)試，從掃描電鏡照片可以看到本發(fā)明實(shí)施例制得的多晶硅薄膜材料質(zhì)地均勻，晶界缺陷極少；將實(shí)施例1-4獲得的多晶硅薄膜材料測(cè)試電學(xué)性能，得到該材料的載流子遷移率高，同時(shí)可控性好，重復(fù)性高。
[0066]綜上可以得出，本發(fā)明提供的多晶硅薄膜材料的制備方法不需要硅烷等危險(xiǎn)氣體；所需金屬鋁膜的厚度極薄，大大降低了金屬污染；硅薄膜晶化所需激光閾值能量大大降低，節(jié)約能源；磁控濺射技術(shù)溫度低，大大降低了能耗；得到的多晶硅薄膜材料晶相體積比高，晶界缺陷少；多晶硅薄膜材料的載流子遷移率高，電學(xué)性能可控性好，重復(fù)性高。
[0067]盡管已用具體實(shí)施例來說明和描述了本發(fā)明，然而應(yīng)意識(shí)到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種多晶硅薄膜材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 在玻璃襯底上，采用磁控濺射技術(shù)依次沉積非晶硅薄膜和金屬鋁膜，得到復(fù)合薄膜； 對(duì)所述復(fù)合薄膜進(jìn)行激光輻照，所述非晶硅薄膜晶化，即得所述多晶硅薄膜材料； 其中，在磁控濺射技術(shù)依次沉積非晶硅薄膜和金屬鋁膜過程中，溫度不高于150°c。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅薄膜材料的制備方法，其特征在于，所述非晶硅薄膜是以純度為99.999% -99.9999%的本征硅靶利用磁控濺射技術(shù)沉積而得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶硅薄膜材料的制備方法，其特征在于，磁控濺射技術(shù)沉積非晶硅薄膜的具體條件為: 沉積氣壓為0.8-2.0Pa,輝光功率為60-80W，氬氣流量為20-30sccm，襯底溫度為100C -150。。。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多晶硅薄膜材料的制備方法，其特征在于，硅的沉積速率為10_13nm/mino
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅薄膜材料的制備方法，其特征在于，所述金屬鋁膜是以純度為99.999% -99.9999%的鋁靶在所述非晶硅薄膜上利用磁控濺射技術(shù)沉積而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多晶硅薄膜材料的制備方法，其特征在于，磁控濺射技術(shù)沉積金屬鋁膜的具體條件為: 沉積氣壓為l_2Pa，輝光功率為40-80W，氬氣流量為20-30sCCm，襯底溫度為100-150。。。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多晶硅薄膜材料的制備方法，其特征在于，鋁的沉積速率為9-12nm/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅薄膜材料的制備方法，其特征在于，所述金屬鋁膜與所述非晶硅薄膜的厚度之比為1:16-60。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅薄膜材料的制備方法，其特征在于，所述激光輻照采用的激光的波長(zhǎng)為532nm，光斑直徑為20-30 μ m，激光的能量密度為3.46X 14W/cm2-9.61 X 14W/cm2。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多晶硅薄膜材料的制備方法，其特征在于，所述激光對(duì)所述復(fù)合薄膜的掃描速率為0.8-1.5mm/s。
【文檔編號(hào)】H01L21/268GK104392908SQ201410555667
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】郝會(huì)穎, 何明 申請(qǐng)人:中國地質(zhì)大學(xué)（北京）