一種利用磁控濺射制備具有擇優(yōu)取向的多晶硅薄膜方法
【專利摘要】一種利用磁控濺射制備具有擇優(yōu)取向的多晶硅薄膜方法，包括如下步驟：步驟1：選擇石墨襯底，將石墨襯底拋光；步驟2：在磁控濺射室里，將拋光的石墨襯底磁控濺射多晶硅薄膜；步驟3：濺射結(jié)束后自然降溫，形成樣品；步驟4：將樣品置于快速熱退火爐里，快速退火，完成多晶硅薄膜的制作。
【專利說明】—種利用磁控濺射制備具有擇優(yōu)取向的多晶硅薄膜方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是先利用磁控濺射沉積非晶硅薄膜，然后用快速熱退火處理后形成多晶硅薄膜的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著平板顯示技術(shù)的發(fā)展和人類對太陽能利用的重視，多晶硅薄膜的研究受到越來越多的關(guān)注。與傳統(tǒng)的非晶硅薄膜相比，多晶硅薄膜有著更高的電子遷移率和更好的光電穩(wěn)定性，作為平板顯示器中薄膜晶體管的溝道層和硅基薄膜太陽電池的吸收層使用都表現(xiàn)出更加優(yōu)越和穩(wěn)定的性能。目前，工業(yè)上制備多晶硅薄膜的沉積技術(shù)當(dāng)中，主要以化學(xué)氣相沉積(￠^0)為基礎(chǔ)的熱絲化學(xué)氣相沉積(服(^0)和等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)為主。
[0003]磁控濺射技術(shù)是一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的真空沉積技術(shù)。由于不需要使用硅烷，無論是生產(chǎn)安全性還是成本控制上，磁控濺射都比化學(xué)氣相沉積有著更大的優(yōu)勢。然而，普通磁控濺射在沉積硅薄膜時，由于濺射過程中的反應(yīng)氣體離化率較低、產(chǎn)生的先驅(qū)沉積物活性不夠，所制備出的硅薄膜都是非晶硅。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種大面積制備多晶硅薄膜的方法。它能得到具有完全擇優(yōu)取向的多晶硅薄膜。
[0005]本發(fā)明提供一種利用磁控濺射在石墨襯底上生長多晶硅薄膜的方法，包括如下步驟:
[0006]步驟1:選擇石墨襯底，將石墨襯底拋光；
[0007]步驟2:在磁控濺射室里，將拋光的石墨襯底磁控濺射多晶硅薄膜；
[0008]步驟3:濺射結(jié)束后自然降溫，形成樣品；
[0009]步驟4:將樣品置于快速熱退火爐里，快速退火，完成多晶硅薄膜的制作。
[0010]其中磁控派射是在15氣氣氛下進(jìn)行，流量為35-458(^111，氣壓為0.3-0.5？8。
[0011]其中磁控濺射的溫度為750-8501，功率為150-2501
[0012]其中所述的拋光，是先采用粗的金相砂紙再用細(xì)的金相砂紙拋光。
[0013]其中石墨襯底磁控濺射多晶硅薄膜，是將石墨襯底和濺射室中的靶材相對平行放置，祀距為5-701110
[0014]其中快速退火，是將快速熱退火爐抽成真空，然后通入氮氣作保護(hù)氣。
[0015]其中快速熱退火爐的真空保持在從103-104？^1之間，退火的溫度為1000。。-10501，退火的時間為1208。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0017]1.在石墨襯底上制備的多晶硅薄膜具有擇優(yōu)取向。
[0018]2.多晶硅薄膜制備過程簡單，易于大面積生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中:
[0020]圖1是本發(fā)明的流程圖；
[0021]圖2是石墨襯底上生長的多晶硅薄膜的乂即圖。

【具體實施方式】
[0022]請參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種利用磁控濺射在石墨襯底上生長多晶硅薄膜的方法，包括如下步驟:
[0023]步驟1:選擇石墨襯底，首先將石墨襯底切割成正方形，正方形的邊長在5(^-2(3111左右，石墨襯底的厚度為2111111 ；然后將石墨襯底拋光，石墨的兩個面均要拋光，其中的一面粗拋，另外一面細(xì)拋。粗拋的一面只需要用粗的金相砂紙拋光即可。因為粗拋面需要與磁控濺射反應(yīng)室的加熱器良好接觸，所以要求粗拋后拋面平整，能夠與加熱板平整接觸，沒有凸起的點。另外細(xì)拋的一面需先用粗的金相砂紙拋光，直至拋面沒有明顯的凸起，拋面平整，然后再用細(xì)的金相砂紙拋光，使拋面沒有明顯的劃痕。平整的石墨襯底表面有利于形成比較平整、均勻的多晶硅薄膜。
[0024]步驟2:將拋光后的石墨襯底放入磁控濺射室里，粗拋的一面與加熱器接觸，以形成到良好的熱接觸，減少石墨襯底和加熱器的溫差。使石墨襯底細(xì)拋一面正對著高純硅靶材。石墨襯底和靶材要平行放置。襯底和靶材的間距為然后將磁控濺射室抽成真空，真空度在10—4%。接著把石墨襯底加熱到8001。等到溫度穩(wěn)定以后，通入氬氣，流量為408(^111，并使磁控濺射室的氣壓保持在0.知3。等氣壓穩(wěn)定以后，開啟射頻交流電源，調(diào)節(jié)功率源，使正向功率為2001，反向功率為1-51之間。濺射開始，并計時。
[0025]步驟3:等到濺射所需要的時間后，比如10小時，結(jié)束磁控濺射。首先將功率源關(guān)閉，然后調(diào)節(jié)15氣的流量為零，停止通氣。然后關(guān)閉石墨襯底的加熱電源，使石墨襯底在聞?wù)婵諚l件下自然降溫。因為真空下熱對流比較少，所以石墨襯底的溫度下降會比較慢。等石墨襯底的溫度降到501以下，取出石墨襯底。至此，石墨襯底上就已經(jīng)覆蓋了一層厚度約為5 9 硅薄膜。石墨襯底上多晶硅薄膜樣品初步形成。
[0026]步驟4:將初步形成的多晶硅薄膜樣品放置于快速熱退火爐里，使樣品置于快速熱退火爐的碘鎢燈燈管下約2挪處。樣品和碘鎢燈管之間沒有常規(guī)的石英罩。快速熱退火爐有三個碘鎢燈管，均被安置于樣品架的同一側(cè)。樣品的多晶硅薄膜一面將被碘鎢燈管照射，另外一面沒有燈管。樣品放置好以后，關(guān)閉快速熱退火爐，然后抽真空，至5？3以下停止抽真空，然后充氮氣，至1社111。然后再抽成真空。如此反復(fù)3遍抽充氮氣，使快速熱退火爐里氣氛干凈。3遍抽充氮氣結(jié)束后，沖入氮氣，至103-104？3，形成氮氣保護(hù)氣氛。然后開始快速熱退火過程?？焖贌嵬嘶鸬臏囟仍O(shè)定在10001:-10501,時間為1208。快速熱退火啟動后，樣品溫度急劇上升，并在設(shè)定的溫度保持很短的時間，1208后加熱結(jié)束，樣品的溫度又急劇下降。當(dāng)溫度比較低的時候，降溫會慢點。當(dāng)樣品溫度低于501后，取出樣品。至此，石墨襯底上多晶硅薄膜樣品的制作結(jié)束。
[0027]實施例
[0028]本發(fā)明首先將石墨塊切成50臟X 50臟X 2臟大小的方塊，然后對石墨塊的一而先用粗的金相砂紙進(jìn)行拋光，再用細(xì)的金相砂紙拋光，直至沒有明顯的劃痕。將拋光后的石墨塊置于磁控濺射室濺射生長。濺射靶為高純硅靶，硅靶與石墨襯底平行放置，相距6挪，濺射氣體為氬氣，流量為408(^111，氣壓為0.40？3，濺射溫度為8001，濺射射頻電源功率為2001。濺射生長結(jié)束后使樣品緩慢降溫至室溫。最后樣品在快速熱退火爐上退火，退火之前先將退火爐用氮氣抽充3遍，然后通入氮氣，使氣壓為6 X 10--需要注意的是，快速熱退火爐的碘鎢燈和樣品之間沒有任何東西(包括石英罩)隔開，樣品和碘鎢燈相距2挪。樣品在10001溫度下快速熱退火1208。由此得到的多晶硅薄膜具有很好的取向，如圖2所示。
[0029]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用磁控濺射制備具有擇優(yōu)取向的多晶硅薄膜方法，包括如下步驟: 步驟1:選擇石墨襯底，將石墨襯底拋光； 步驟2:在磁控濺射室里，將拋光的石墨襯底磁控濺射多晶硅薄膜； 步驟3:濺射結(jié)束后自然降溫，形成樣品； 步驟4:將樣品置于快速熱退火爐里，快速退火，完成多晶硅薄膜的制作。
2.按權(quán)利要求1所述的利用磁控濺射在石墨襯底上生長多晶硅薄膜的方法，其中磁控濺射是在氬氣氣氛下進(jìn)行，流量為35-45sccm，氣壓為0.3-0.5Pa。
3.按權(quán)利要求1或2所述的利用磁控濺射在石墨襯底上生長多晶硅薄膜的方法，其中磁控濺射的溫度為750-850°C，功率為150-250W。
4.按權(quán)利要求1所述的利用磁控濺射在石墨襯底上生長多晶硅薄膜的方法，其中所述的拋光，是先采用粗的金相砂紙再用細(xì)的金相砂紙拋光。
5.按權(quán)利要求1所述的利用磁控濺射在石墨襯底上生長多晶硅薄膜的方法，其中石墨襯底磁控濺射多晶硅薄膜，是將石墨襯底和濺射室中的靶材相對平行放置，靶距為5-7cm。
6.按權(quán)利要求1所述的利用磁控濺射在石墨襯底上生長多晶硅薄膜的方法，其中快速退火，是將快速熱退火爐抽成真空，然后通入氮氣作保護(hù)氣。
7.按權(quán)利要求1或6所述的利用磁控濺射在石墨襯底上生長多晶硅薄膜的方法，其中快速熱退火爐的真空保持在103-104pa之間，退火的溫度為1000°C _1050°C，退火的時間為120s。
【文檔編號】H01L21/203GK104465343SQ201310429291
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】袁萍 申請人:無錫慧明電子科技有限公司