[发明专利]用于半球形晶粒硅和纳米晶粒尺寸多晶硅的单晶片热CVD处理

权利要求书

1.一种在衬底上形成半球形晶粒硅层的方法，包括：

将含硅前驱体和载气引入单衬底化学汽相沉积室；和

使所述含硅前驱体热分解以在所述衬底上沉积半球形晶粒硅层，其中所述衬底支撑在所述室中的衬底支撑上，在沉积期间，所述衬底支撑保持在约670℃和约710℃之间的温度，并且所述室保持在约100Torr和约350Torr之间的压力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述含硅前驱体以约50sccm和约400sccm之间的流率引入所述室，并将所述载气以约3000sccm和约20000sccm之间的流率引入所述室。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述含硅前驱体是甲硅烷或乙硅烷。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述载气包括氮气(N₂)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述载气还包括氢气(H₂)。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述半球形晶粒硅层具有在约3.0和约3.7之间的折射率。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述半球形晶粒硅层包括具有在约450和约700之间的晶粒尺寸。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括对所述半球形晶粒硅层进行掺杂。

9.一种在衬底上形成纳米晶粒尺寸多晶硅层的方法，包括：

将含硅前驱体和载气引入单衬底化学汽相沉积室；

使所述含硅前驱体热分解以在所述衬底上沉积纳米晶粒尺寸多晶硅层，其中所述衬底支撑在所述室中的衬底支撑上，在沉积期间，所述衬底支撑保持在约700℃和约730℃之间的温度，并且所述室保持在约150Torr和约350Torr之间的压力；和

将所述纳米晶粒尺寸多晶硅层进行退火。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括在所述纳米晶粒尺寸多晶硅层的沉积期间或之后对所述纳米晶粒尺寸多晶硅层进行掺杂。

11.根据权利要求9所述的方法，其中在低于约750℃的衬底支撑温度下，所述含硅前驱体具有小于1eV的反应活化能。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述含硅前驱体是乙硅烷，并且所述载气包括氮气(N₂)和氢气(H₂)。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述纳米晶粒尺寸多晶硅层包括具有在约70和约120之间的晶粒尺寸的硅。

14.一种在衬底上形成纳米晶粒尺寸多晶硅层的方法，包括：

将含硅前驱体和载气引入单衬底化学汽相沉积室，其中将所述含硅前驱体以第一流率引入所述室；

使所述含硅前驱体热分解以在所述衬底上沉积第一纳米晶粒尺寸多晶硅层，其中所述衬底支撑在所述室中的衬底支撑上，在沉积期间，所述衬底支撑保持在约700℃和约730℃之间的温度，并且所述室保持在约150Torr和约350Torr之间的压力；和

降低引入所述单衬底化学汽相沉积室的所述含硅前驱体的流率，并在所述第一纳米晶粒尺寸多晶硅层上沉积第二纳米晶格尺寸多晶硅层。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括对所述第一和第二纳米晶粒尺寸多晶硅层进行退火。

16.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述层的沉积期间或之后对所述第一和第二纳米晶粒尺寸多晶硅层进行掺杂。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二纳米晶粒尺寸多晶硅层具有小于约3nm的表面粗糙度。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述含硅前驱体的所述第一流率在约80sccm和约200sccm之间，并且所述含硅前驱体的流率降低到约10sccm和约70sccm之间。

19.根据权利要求14所述的方法，其中所述纳米晶粒尺寸多晶硅层包括具有在约和约之间的晶粒尺寸的硅。

20.根据权利要求14所述的方法，其中所述含硅前驱体是乙硅烷。