CN110379704B - 一种高压功率器件用硅外延片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压功率器件用硅外延片的制备方法。该方法通过外延生长前大流量氢气的长时间吹扫，净化了外延设备的反应腔体，降低了腔体内部集聚的杂质含量；采用非线性梯度升温，使升温阶段积累的应力及时释放，降低缺陷产生几率；通过缩短外延设备反应腔体的石英钟罩和基座的距离，以及采用大流量三氯氢硅和氢气的配比方式，显著提高了反应速率，在保证硅外延片结晶质量良好的前提下实现高速外延生长；通过采用硅外延层分段生长的方法，克服了现有制备工艺中存在的厚度、电阻率、结晶质量的综合控制问题；所制硅外延片表面光亮，无位错、层错、滑移线和雾缺陷，实现厚度、电阻率、缺陷等材料指标的可控，满足高压功率器件的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及半导体外延材料的制备技术，尤其涉及一种高压功率器件用硅外延片的制备方法。
背景技术
当前随着微波、电力和光电系统向着高响应速度、高灵敏度、高集成化等方向飞速发展，对高质量的高压功率器件需求迫切，由于每个系统组件需要内嵌成百上千个功率器件，单一器件的失效将对整机系统的工作状态造成无法忽视的干扰，因此对所用作为基底的硅外延片的质量特性也愈加严苛。由于高压功率器件的工作环境决定了硅外延片厚层高阻低缺陷的属性，目前普遍要求沉积的硅外延层厚度不低于60μm，甚至高达百微米以上量级，电阻率需要达到400~700 Ω·cm的高阻状态，无层错、位错、滑移线和雾缺陷，一旦存在缺陷将引发低击穿和软击穿特性，造成材料片的直接报废。但是在电阻率0.01~0.02 Ω·cm的重掺硅衬底上，沉积厚层高阻低缺陷的硅外延层，电阻率需要跨越4~5个数量级，面临一系列技术挑战：厚层外延仍可视为由一层层薄膜堆叠而成，反应时间的显著延长，受热工艺过程更为复杂，各类应力不断积累，诱生缺陷的因素大为增加，极易导致硅片边缘的崩边，乃至裂片。从工艺技术上对整体外延生长反应环境如热流场梯度控制，温度升降速率控制、硅源浓度稳定性均提出了较高的技术要求，控制不当极易导致硅外延片边缘区域的厚度和电阻率参数离散严重，无法满足指标要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有高压功率器件用硅外延片在制备工艺中存在的厚度分布离散、电阻率失控、缺陷密度较高的问题，研发一种高压功率器件用硅外延片的制备方法。该方法通过在硅片升温时采用非线性升温梯度，及时释放潜在热应力，抑制厚层外延缺陷生成几率；在外延生长前实施大流量的氢气吹扫，将高温下衬底挥发的杂质、基座上沉积杂质吹扫出腔体，同时采用两步沉积的方式以降低衬底和腔体环境非可控掺杂的影响。
本发明采取的技术方案是：一种高压功率器件用硅外延片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、给反应腔体的基座进行加热，温度设定为1160~1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，流量设定为18~20 L/min，刻蚀时间设定为120~240 sec，在高温下对基座前期沉积的残余物质通过刻蚀方式进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，将刻蚀出的杂质排除出反应腔体，然后对基座进行降温，达到40~60℃状态。
（2）、将硅衬底片装在反应腔体的基座上，将硅衬底片升温至1130~1180 ℃，反应腔体内通入低流量氯化氢气体，氯化氢流量设定为2.0 L/min，抛光时间设定为15sec，对硅衬底片表面进行抛光。
（3）、使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将硅衬底片抛光过程挥发出的杂质排除出反应腔体。
（4）、通入气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行第一层硅外延层的生长，形成硅外延片，氢气流量设定为85 L/min，三氯氢硅流量设定为14 L/min，生长时间为1min。
（5）、第一层硅外延层生长后开始降温，待硅外延片温度降低至40~60℃后，将硅外延片从反应腔体转移至装载片腔体等待。
（6）、将反应腔体温度设定为1160~1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，气体流量设定为18~20 L/min，刻蚀时间设定为20~30 sec，对硅衬底片挥发的杂质，以及基座前期沉积的残余物质通过刻蚀方式进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将杂质排除出反应腔体，然后降温至40~60℃状态。
（7）、将已生长第一层硅外延层的硅外延片，从装载片腔体重新传递进入反应腔体的基座上，将硅外延片升温至1100~1125 ℃，利用90 L/min的氢气流量对反应腔体吹扫，吹扫时间设定为10 min。
（8）、反应腔体内通入大流量气态三氯氢硅作为生长原料，在第一层硅外延层上继续进行第二层硅外延层的生长，氢气流量设定为85 L/min，三氯氢硅流量设定为14 L/min，第二层硅外延层生长时间为20 min，生长速率设定为5.9~6.1 μm/min。
（9）、第二层硅外延层生长完成后开始降温，温度下降速率设为100 ℃/min，待硅外延片温度降低至40~60℃后从基座上取出。
本发明所述硅外延片采用常压工艺生长，生长前对所用反应腔体的石英部件用酸液清洗，以清除吸附在内壁的残留物。
本发明所述在给硅衬底片和硅外延片升温过程中，均采用非线性梯度升温，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温1~3 min，使升温过程积累的热应力可以及时释放。
本发明所述反应腔体为单片式圆盘形外延设备，石英钟罩距基座高度设定为1.7~2.0 mm。
本发明所述生长过程中反应腔体的基座转速控制为32~36 r/min。
本发明的有益效果是：提供了一种高压功率器件用硅外延片的制备方法，通过外延生长前大流量氢气的长时间吹扫，净化了外延设备的反应腔体，降低了腔体内部集聚的杂质含量，为高阻硅外延片提供生长环境；采用非线性梯度升温，使升温阶段积累的应力可以及时释放，降低缺陷产生几率；通过最大限度缩短外延设备反应腔体的石英钟罩和基座的距离，以及采用大流量三氯氢硅和大流量氢气的配比方式，显著提高了反应速率，在保证硅外延片结晶质量良好的前提下实现高速外延生长，大幅降低了硅外延片高温受热时间，将反应腔体内各类自掺杂因素对电阻率的扰动影响大为降低；通过采用硅外延层分段生长的方法，充分抑制初期硅衬底片背面、边缘乃至正面挥发的杂质影响，克服了现有高压功率器件用厚层高阻硅外延片在制备工艺中存在的厚度、电阻率、结晶质量的综合控制问题，所制硅外延片表面光亮，无位错、层错、滑移线和雾缺陷，实现厚度、电阻率、缺陷等材料指标的可控，满足高压功率器件的使用要求。
附图说明
图1为本发明实施例1的片内厚度5点分布图；
图2为本发明实施例1的片内电阻率5点分布图；
图3为本发明实施例2的片内厚度5点分布图；
图4为本发明实施例2的片内电阻率5点分布图；
图5为本发明实施例3的片内厚度5点分布图；
图6为本发明实施例3的片内电阻率5点分布图；
图7为本发明实施例4的片内厚度5点分布图；
图8为本发明实施例4的片内电阻率5点分布图；
图9为本发明实施例5的片内厚度5点分布图；
图10为本发明实施例5的片内电阻率5点分布图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明：
本发明所用的反应腔体为单片式圆盘形外延设备，石英钟罩距基座高度设定为1.7~2.0 mm，采用常压工艺生长硅外延片，生长前需要对所用反应腔体的石英部件用酸液清洗，以清除吸附在内壁的残留物，采用硅衬底片直径为150 mm，电阻率为0.01~0.02 Ω·cm，升温至1100℃的过程均采用非线性梯度升温，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温2 min，生长过程中反应腔体内基座转速控制为36 r/min，硅外延片的硅外延层厚度、电阻率、缺陷指标均采用5点测试法，记录中心点和四周距边缘10 mm的位置。
实施例1
（1）给反应腔体的基座进行加热，温度设定为1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为240 sec，在高温下对基座前期沉积的残余物质通过刻蚀进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，将基座刻蚀出的杂质排除出反应腔体，然后对基座进行降温，达到60℃状态。
（2）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，给外延基座加热，采用非线性梯度将硅衬底片升温至1180℃，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温2min，使升温过程积累的热应力可以及时释放，反应腔体内通入低流量氯化氢气体，氯化氢流量设定为0.8 L/min，抛光时间设定为15 sec，对硅衬底片表面进行抛光。
（3）使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将硅衬底片抛光过程挥发出的杂质排除出反应腔体。
（4）通入气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行第一层硅外延层的生长，形成硅外延片，氢气流量设定为75 L/min，三氯氢硅流量设定为13 L/min，生长时间设定为1 min。
（5）第一层硅外延层生长后开始降温，待硅外延片温度降低至40~60℃后，将硅外延片从反应腔体转移至装载片腔体等待。
（6）将反应腔体温度设定为1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，气体流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为30 sec，对硅衬底片挥发杂质，以及基座前期沉积的残余物质通过刻蚀方式进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将杂质排除出反应腔体，然后降温至60℃状态；
（7）将已生长第一层硅外延层的硅外延片，从装载片腔体重新传递进入反应腔体的基座上，采用非线性梯度将硅外延片升温至1100℃，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温2 min，使升温过程积累的热应力可以及时释放，利用90 L/min流量的氢气对反应腔体吹扫，吹扫时间设定为5 min。
（8）反应腔体内通入大流量气态三氯氢硅作为生长原料，在第一层硅外延层上继续进行第二层硅外延层的高速生长，氢气流量设定为75 L/min，三氯氢硅流量设定为13 L/min，第二层硅外延层生长时间为20 min，生长速率设定为5.92 μm/min。
（9）第二层硅外延层生长完成后开始降温，温度下降速率设为100 ℃/min，待硅外延片温度降低至60℃后从基座上取出。
以上实施例1制得的硅外延片表面光亮，无滑移线和雾缺陷，层错密度为0个/cm2，位错密度为15个/cm2，厚度和电阻率片内5点测试结果如图1和图2所示，各位置厚度分别为124.3μm，125.8μm，123.5μm，123.5μm，123.1μm，电阻率分别为405.8 Ω·cm，392.2 Ω·cm，394.6 Ω·cm，391.4 Ω·cm，374.5 Ω·cm，四周区域不满足电阻率指标要求。
实施例2
（1）给反应腔体的基座进行加热，温度设定为1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为240 sec，在高温下对基座前期沉积的残余物质通过刻蚀进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，将基座刻蚀出的杂质排除出反应腔体，然后对基座进行降温，达到60℃状态。
（2）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，采用非线性梯度将硅衬底片升温至1160℃，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温2 min，使升温过程积累的热应力可以及时释放，反应腔体内通入低流量氯化氢气体，氯化氢流量设定为1.0 L/min，抛光时间设定为15 sec，对硅衬底片表面进行抛光。
（3）使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将硅衬底片抛光过程挥发出的杂质排除出反应腔体。
（4）通入气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行第一层硅外延层的生长，形成硅外延片，氢气流量设定为75 L/min，三氯氢硅流量设定为13.3 L/min，生长时间设定为1 min。
（5）第一层硅外延层生长后开始降温，待硅外延片温度降低至40~60℃后，将硅外延片从反应腔体转移至装载片腔体等待。
（6）将反应腔体温度设定为1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，气体流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为20 sec，对硅衬底片挥发杂质，以及基座前期沉积的残余物质通过刻蚀方式进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将杂质排除出反应腔体，然后降温至60℃状态。
（7）将已生长第一层硅外延层的硅外延片，从装载片腔体重新传递进入反应腔体的基座上，采用非线性梯度将硅外延片升温至1100℃，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温2 min，使升温过程积累的热应力可以及时释放，利用90 L/min流量的氢气对反应腔体吹扫，吹扫时间设定为5 min。
（8）反应腔体内通入大流量气态三氯氢硅作为生长原料，在第一层硅外延层上继续进行第二层硅外延层的高速生长，氢气流量设定为75 L/min，三氯氢硅流量设定为13.3L/min，第二层硅外延层生长时间为20 min，生长速率设定为5.96 μm/min。
（9）第二层硅外延层生长完成后开始降温，温度下降速率设为100 ℃/min，待硅外延片温度降低至60℃后从基座上取出。
以上实施例2制得的硅外延片表面光亮，无滑移线和雾缺陷，层错密度为0个/cm2，位错密度为11个/cm2，厚度和电阻率片内5点测试结果如图3和图4所示，各位置厚度分别为125.2 μm，126.3 μm，124.8 μm，124.8 μm，124.7 μm，电阻率分别为405.8 Ω·cm，392.2Ω·cm，394.6 Ω·cm，391.4 Ω·cm，374.5 Ω·cm，四周区域不满足电阻率指标要求。
实施例3
（1）给反应腔体的基座进行加热，温度设定为1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为240 sec，在高温下对基座前期沉积的残余物质通过刻蚀进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，将基座刻蚀出的杂质排除出反应腔体，然后对基座进行降温，达到60℃状态。
（2）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，给外延基座加热，采用非线性梯度将硅衬底片升温至1160℃，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温2min，使升温过程积累的热应力可以及时释放，反应腔体内通入低流量氯化氢气体，氯化氢流量设定为1.2 L/min，抛光时间设定为15 sec，对硅衬底片表面进行抛光。
（3）使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将硅衬底片抛光过程挥发出的杂质排除出反应腔体。
（4）通入气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行第一层硅外延层的生长，形成硅外延片，氢气流量设定为80 L/min，三氯氢硅流量设定为13.5 L/min，生长时间设定为1.5 min。
（5）第一层硅外延层生长后开始降温，待硅外延片温度降低至40~60℃后，将硅外延片从反应腔体转移至装载片腔体等待。
（6）将反应腔体温度设定为1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，气体流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为20 sec，对硅衬底片挥发杂质，以及基座前期沉积的残余物质通过刻蚀方式进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将杂质排除出反应腔体，然后降温至60℃状态。
（7）将已生长第一层硅外延层的硅外延片，从装载片腔体重新传递进入反应腔体的基座上，采用非线性梯度将硅外延片升温至1100℃，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温2 min，使升温过程积累的热应力可以及时释放，利用90 L/min流量的氢气对反应腔体吹扫，吹扫时间设定为7 min。
（8）反应腔体内通入大流量气态三氯氢硅作为生长原料，在第一层硅外延层上继续进行第二层硅外延层的高速生长，氢气流量设定为80 L/min，三氯氢硅流量设定为13.5L/min，第二层硅外延层生长时间为20 min，生长速率设定为5.98 μm/min。
（9）第二层硅外延层生长完成后开始降温，温度下降速率设为100 ℃/min，待硅外延片温度降低至60℃后从基座上取出。
以上实施例3制得的硅外延片表面光亮无滑移线和雾缺陷，层错密度为0个/cm2，位错密度为8个/cm2，厚度和电阻率片内5点测试结果如图5和图6所示，各位置厚度分别为125.6 μm，126.7 μm，125.4 μm，125.2 μm，125.0 μm，电阻率分别为415.2 Ω·cm，400.3Ω·cm，395.3 Ω·cm，395.3 Ω·cm，387.4 Ω·cm，四周区域存在不满足电阻率要求的位置。
实施例4
（1）给反应腔体的基座进行加热，温度设定为1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为240 sec，在高温下对基座前期沉积的残余物质通过刻蚀进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，将基座刻蚀出的杂质排除出反应腔体，然后对基座进行降温，达到60℃状态。
（2）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，给外延基座加热，采用非线性梯度将硅衬底片升温至1180℃，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温2min，使升温过程积累的热应力可以及时释放，反应腔体内通入低流量氯化氢气体，氯化氢流量设定为2.0 L/min，抛光时间设定为15 sec，对硅衬底片表面进行抛光。
（3）使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将硅衬底片抛光过程挥发出的杂质排除出反应腔体。
（4）通入气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行第一层硅外延层的生长，形成硅外延片，氢气流量设定为85 L/min，三氯氢硅流量设定为13.6 L/min，生长时间设定为1 min。
（5）第一层硅外延层生长后开始降温，待硅外延片温度降低至40~60℃后，将硅外延片从反应腔体转移至装载片腔体等待。
（6）将反应腔体温度设定为1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，气体流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为20 sec，对硅衬底片挥发杂质，以及基座前期沉积的残余物质通过刻蚀方式进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将杂质排除出反应腔体，然后降温至60℃状态。
（7）将已生长第一层硅外延层的硅外延片，从装载片腔体重新传递进入反应腔体的基座上，采用非线性梯度将硅外延片升温至1100℃，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温2 min，使升温过程积累的热应力可以及时释放，利用90 L/min流量的氢气对反应腔体吹扫，吹扫时间设定为8 min。
（8）反应腔体内通入大流量气态三氯氢硅作为生长原料，在第一层硅外延层上继续进行第二层硅外延层的高速生长，氢气流量设定为85 L/min，三氯氢硅流量设定为13.6L/min，第二层硅外延层生长时间为20 min，生长速率设定为6.01 μm/min。
（9）第二层硅外延层生长完成后开始降温，温度下降速率设为100 ℃/min，待硅外延片温度降低至60℃后从基座上取出。
以上实施例4制得的硅外延片表面光亮无滑移线和雾缺陷，层错密度为0个/cm2，位错密度为0个/cm2，厚度和电阻率片内5点测试结果如图7和图8所示，各位置厚度分别为126.2 μm，126.5 μm，126.0 μm，125.8 μm，125.5 μm，电阻率分别为422.5 Ω·cm，409.1Ω·cm，402.3 Ω·cm，405.7 Ω·cm，394.6 Ω·cm，四周区域存在不满足电阻率要求的位置。
实施例5
（1）给反应腔体的基座进行加热，温度设定为1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为240 sec，在高温下对基座前期沉积的残余物质通过刻蚀进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，将基座刻蚀出的杂质排除出反应腔体，然后对基座进行降温，达到60℃状态。
（2）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，给外延基座加热，采用非线性梯度将硅衬底片升温至1180℃，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温2min，使升温过程积累的热应力可以及时释放，反应腔体内通入低流量氯化氢气体，氯化氢流量设定为2.0 L/min，抛光时间设定为15 sec，对硅衬底片表面进行抛光。
（3）使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将硅衬底片抛光过程挥发出的杂质排除出反应腔体。
（4）通入气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行第一层硅外延层的生长，形成硅外延片，氢气流量设定为85 L/min，三氯氢硅流量设定为14 L/min，生长时间设定为1 min。
（5）第一层硅外延层生长后开始降温，待硅外延片温度降低至40~60℃后，将硅外延片从反应腔体转移至装载片腔体等待。
（6）将反应腔体温度设定为1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，气体流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为20 sec，对硅衬底片挥发杂质，以及基座前期沉积的残余物质通过刻蚀方式进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将杂质排除出反应腔体，然后降温至60℃状态。
（7）将已生长第一层硅外延层的硅外延片，从装载片腔体重新传递进入反应腔体的基座上，采用非线性梯度将硅外延片升温至1100℃，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温2 min，使升温过程积累的热应力可以及时释放，利用90 L/min流量的氢气对反应腔体吹扫，吹扫时间设定为10 min。
（8）反应腔体内通入大流量气态三氯氢硅作为生长原料，在第一层硅外延层上继续进行第二层硅外延层的高速生长，氢气流量设定为85 L/min，三氯氢硅流量设定为14 L/min，第二层硅外延层生长时间为20 min，生长速率设定为6.03 μm/min。
（9）第二层硅外延层生长完成后开始降温，温度下降速率设为100 ℃/min，待硅外延片温度降低至60℃后从基座上取出。
以上实施例5制得的硅外延片表面光亮无滑移线和雾缺陷，层错密度为0个/cm2，位错密度为0个/cm2，厚度和电阻率片内5点测试结果如图9和图10所示，各位置厚度分别为126.6 μm，126.9 μm，126.4 μm，126.3 μm，125.7 μm，电阻率分别为428.8 Ω·cm，414.2Ω·cm，408.6 Ω·cm，414.2 Ω·cm，404.3 Ω·cm，各区域均满足电阻率指标要求。
与实施例1、实施例2、实施例3和实施例4相比，在其相应的工艺条件下，实施例5所制得的硅外延片结晶质量良好，表面光亮，无位错、层错、滑移线和雾缺陷，片内5个测试点的厚度、电阻率和缺陷指标均可满足指标要求。因此，实施例5为本发明的最佳实施例。
Claims (1)
1.一种高压功率器件用硅外延片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、给反应腔体的基座进行加热，温度设定为1160~1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，流量设定为18~20 L/min，刻蚀时间设定为120~240 sec，在高温下对基座前期沉积的残余物质通过刻蚀方式进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，将刻蚀出的杂质排除出反应腔体，然后对基座进行降温，达到40~60℃状态；
（2）、将硅衬底片装在反应腔体的基座上，反应腔体的石英钟罩距基座高度设定为1.7~2.0 mm，反应腔体的基座转速控制为36 r/min，在给硅衬底片升温过程中，采用非线性梯度升温，将硅衬底片升温至1180 ℃，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温2 min，使升温过程积累的热应力可以及时释放；反应腔体内通入低流量氯化氢气体，氯化氢流量设定为2.0 L/min，抛光时间设定为15 sec，对硅衬底片表面进行抛光；
（3）、使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将硅衬底片抛光过程挥发出的杂质排除出反应腔体；
（4）、通入气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行第一层硅外延层的生长，形成硅外延片，氢气流量设定为85 L/min，三氯氢硅流量设定为14 L/min，生长时间为1 min；
（5）、第一层硅外延层生长后开始降温，待硅外延片温度降低至40~60℃后，将硅外延片从反应腔体转移至装载片腔体等待；
（6）、将反应腔体温度设定为1160~1180 ℃，通入氯化氢气体进行刻蚀，气体流量设定为18~20 L/min，刻蚀时间设定为20~30 sec，对硅衬底片挥发的杂质，以及基座前期沉积的残余物质通过刻蚀方式进行去除，然后使用90 L/min的大流量氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将杂质排除出反应腔体，然后降温至40~60℃状态；
（7）、将已生长第一层硅外延层的硅外延片，从装载片腔体重新传递进入反应腔体的基座上，采用非线性梯度升温，将硅外延片升温至1100℃，升温速率设定为200℃/min，并且在升温至800℃、900℃时均恒温2 min，使升温过程积累的热应力可以及时释放，利用90 L/min的氢气流量对反应腔体吹扫，吹扫时间设定为10 min；
（8）、反应腔体内通入大流量气态三氯氢硅作为生长原料，在第一层硅外延层上继续进行第二层硅外延层的生长，氢气流量设定为85 L/min，三氯氢硅流量设定为14 L/min，第二层硅外延层生长时间为20 min，生长速率设定为5.9~6.1 μm/min；
（9）、第二层硅外延层生长完成后开始降温，温度下降速率设为100 ℃/min，待硅外延片温度降低至40~60℃后从基座上取出；
硅外延片采用常压工艺生长，反应腔体为单片式圆盘形外延设备，生长前对所用反应腔体的石英部件用酸液清洗，以清除吸附在内壁的残留物；
制得的硅外延片的厚度达到百微米以上，电阻率达到400~700 Ω·cm。
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