[发明专利]多晶硅薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种多晶硅薄膜的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：步骤一、以硅烷气体作为原材料，用LPCVD方法在500至600℃条件下沉积氢化非晶硅薄膜；步骤二、将所述氢化非晶硅薄膜在600℃以上的高温下使其熔化；步骤三、进行退火处理，使熔化的所述a‑Si:H薄膜在温度降低的条件下出现晶核，随着温度的降低熔融的硅在晶核上继续晶化而使晶粒增大转化为多晶硅薄膜。本发明的制备方法能制备大面积的薄膜,晶粒尺寸大于直接沉积的多晶硅。可进行原位掺杂，成本低，工艺简单，易于形成生产线。

技术领域

本发明涉及多晶硅技术领域，具体涉及一种多晶硅薄膜的制备方法。

背景技术

多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。利用价值：从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。多晶硅（polycrystalline silicon）有灰色金属光泽，密度2.32~2.34g/cm3。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，能与几乎任何材料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化，再经冷凝、精馏、还原而得。多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面，两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。

多晶硅的生产技术主要为改良西门子法和硅烷法。西门子法通过气相沉积的方式生产柱状多晶硅，为了提高原料利用率和环境友好，在前者的基础上采用了闭环式生产工艺即改良西门子法。该工艺将工业硅粉与HCl反应，加工成SiHCl₃ ，再让SiHCl₃在H₂气氛的还原炉中还原沉积得到多晶硅。还原炉排出的尾气H₂、SiHCl₃、SiCl₄、SiH₂Cl₂ 和HCl经过分离后再循环利用。硅烷法是将硅烷通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中，使硅烷裂解并在晶种上沉积，从而得到颗粒状多晶硅。改良西门子法和硅烷法主要生产电子级晶体硅，也可以生产太阳能级多晶硅。现有技术中的多晶硅薄膜制备方法工艺复杂，对工艺设备要求高，很难实现有效的生产线。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种多晶硅薄膜的制备方法。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种多晶硅薄膜的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：

步骤一、以硅烷气体作为原材料，用LPCVD方法在500至600℃条件下沉积氢化非晶硅薄膜；

步骤二、将所述氢化非晶硅薄膜在600℃以上的高温下使其熔化；

步骤三、进行退火处理，使熔化的所述a-Si:H薄膜在温度降低的条件下出现晶核，随着温度的降低熔融的硅在晶核上继续晶化而使晶粒增大转化为多晶硅薄膜。

更进一步的技术方案是所述的步骤三中退火处理的退火温度在700℃以下范围内。