本发明公开了一种超饱和掺杂半导体薄膜的制备方法，包括如下步骤：步骤1：选择一衬底；步骤2：将衬底表面清洗干净；步骤3：在较低的生长温度下，在衬底表面沉积半导体非晶薄膜；其中，通过控制原子的沉积速率比，得到超饱和掺杂的半导体非晶薄膜；步骤4：利用超快激光对所得的超饱和掺杂半导体非晶薄膜进行激光退火，完成超饱和掺杂半导体薄膜的制备。本发明提出的上述制备方法中，应用分子束外延技术制备掺杂浓度均匀的超掺杂薄膜，所制备出的超饱和掺杂硅薄膜内杂质的深度分布很均匀。