CN113737151A - 一种pin开关器件用硅外延片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种PIN开关器件用硅外延片的制备方法，反应腔体基座升温；通入氢气携带的气态三氯氢硅；用氢气将反应副产物排除；将硅衬底片装在基座上，升温，对其表面高温烘焙；用氢气将硅衬底片和基座的各类杂质排除；反应腔体降温，通入氢气携带的气态三氯氢硅，在硅衬底片上进行硅外延层生长；设定反应腔体温度，通入氯化氢气体对硅外延层进行刻蚀，对前期沉积的硅外延层用刻蚀方式去除，反应腔体降温，用氢气将反应副产物排除；反应腔体内通入氢气携带的气态三氯氢硅，继续硅外延层生长；用氢气将生长过程中的反应副产物排除；降温，硅外延片从基座上取出。获得在薄硅外延层厚度内快速提升电阻率指标且工艺简单、适合工业化生产的制备方法。

Description

一种PIN开关器件用硅外延片的制备方法
技术领域
本发明涉及一种半导体硅外延材料的制备技术领域，尤其涉及一种PIN开关器件用硅外延片的制备方法。
背景技术
应用于微波领域的PIN开关器件具有响应速度快、结电容低的参数特点。为了得到更低的结电容，其结构上的特点是在PN结边界处具有陡峭的杂质分布区，对作为基底材料的硅外延层电阻率参数非常苛刻，要求至少比重掺杂的硅衬底片电阻率提高4个数量级以上。在外延初始生长阶段就需要快速提升电阻率的爬升速率，方可实现最终电阻率的指标，因此对硅外延层制备过程中各类外界非可控掺杂的控制提出了极高的要求，一旦控制不当，任何外加掺杂都会对硅外延层的参数及其分布产生重大影响，如电阻率参数爬升速率慢，片内分布离散严重，均无法满足指标要求，进而会严重影响PIN开关器件的微波应用场景而导致整片报废。由于电阻率为10-3Ω·cm量级的重掺杂硅衬底片，在外延生长过程会向硅外延层杂质反扩，对反应腔体、基座的自掺杂背景效应，以及对后续外延工艺的实施有极大的挑战性。目前国内制备的PIN开关器件用硅外延片，其硅外延层电阻率的均值普遍低于10Ω·cm，距离微波领域应用的PIN开关器件要求硅外延层电阻率均高于25Ω·cm还存在明显差距。业内现有提高硅外延层的电阻率的技术是采用周期性交替变化的氢气的反复吹扫来净化反应腔体，如中国专利ZL201710253915.7、ZL201810332575.1中公开的制备方法，采用氢气流量的变化范围为40~400 L/min，每个周期的吹扫时间为10min，总共的吹扫周期设置为3~6次，所制硅外延层的电阻率可以提升3个数量级，但是该变流量氢气循环吹扫的制备方法复杂，不同流量氢气切换和反复的循环吹扫都需要花费较长的工艺时间，将造成生产成本的大幅增加，不适用于工业化的连续生产，而且前期实验结果已经证明该方法也很难将硅外延层的电阻率在短时间内提升4个数量级以上，不适用于本硅外延层的制备。因此，需要寻找一种符合PIN开关器件用硅外延片的新制备方法，在保证硅外延层电阻率参数的技术指标要求的同时，还需尽量缩短工艺时间，实现后续的工业化连续生产。
发明内容
本发明的目的是克服现有PIN开关器件用硅外延片制备工艺存在的无法满足电阻率指标和爬升速率一系列问题，提供一种PIN开关器件用薄层高阻硅外延片的制备方法，该方法通过在每次外延生长前实施降温和氢气吹扫的组合方式，排除反应腔体内的背景杂质，同时在硅外延层初始生长过程中适时中断生长，及时添加氯化氢气体刻蚀受掺杂影响严重的硅外延层，通过调高硅外延层的生长速率进行最终硅外延层的生长，获得一种在薄硅外延层厚度内快速提升电阻率指标、工艺简单、适合工业化生产的制备方法，满足PIN开关器件用硅外延片的使用场景要求。
本发明要解决的技术问题通过以下方案实现：
一种PIN开关器件用硅外延片的制备方法，步骤如下：
（1）给反应腔体的基座进行升温，温度设定为1150~1180℃，通入氯化氢气体对反应腔体进行刻蚀，氯化氢气体流量设定为18~20 L/min，刻蚀时间设定为1~2 min；
（2）通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，氢气流量设定为300~350 L/min，气态三氯氢硅的流量设定为28~33 L/min，在反应腔体的基座上沉积多晶硅包覆层，沉积时间设为60~90 sec；
（3）采用330~350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1~3min，将反应副产物排除出反应腔体，然后降温至40~60 ℃；
（4）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，升温至1130~1160 ℃，对硅衬底片的表面进行高温烘焙，烘焙时间设定为60~80 sec；
（5）使用330~350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1~3min，将硅衬底片和基座挥发出的各类杂质排除出反应腔体；
（6）反应腔体降温至1100~1110℃，通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行硅外延层的生长，氢气流量设定为300~330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为4~5 L/min，生长时间设定为20~25 sec；
（7）将反应腔体温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对硅外延层进行刻蚀，气体流量设定为5~6 L/min，刻蚀时间设定为1.0~1.5 min，对前期沉积的外延层通过刻蚀方式去除0.1~0.2 μm，然后反应腔体降温至1100~1110 ℃，使用330~350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3~5 min，将反应副产物排除出反应腔体；
（8）反应腔体内通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，继续进行硅外延层生长，氢气流量设定为300~330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为7~10 L/min，生长时间设定为60~80 sec；
（9）使用330~350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1~3min，将生长过程中的反应副产物排除出反应腔体；
（10）降温，待硅外延片温度降低至40~60℃后从基座上取出。
进一步，所述硅衬底片的导电类型为N型，倒角类型为R型，直径为100~150 mm，电阻率低于0.005 Ω·cm，背面完全由二氧化硅层紧密包覆，包覆厚度设定为400~600 nm。
进一步，所述硅外延层的目标生长厚度为2.0~2.5 μm，目标电阻率高于25 Ω·cm。
进一步，所述的一种PIN开关器件用硅外延片的制备方法，其特征在于：所述硅外延片的片内径向温度分布变化不高于10℃。
进一步，所述硅外延层生长所用的反应腔体为常压反应腔体，基座转速控制为34~36 r/min。
本发明相对于现有技术的有益效果：
（1）通过设计在每次外延生长前大幅降低反应腔体的温度，配合氢气吹扫反应腔体工艺，抑制了反应腔体内部杂质的挥发，净化了反应腔体，提供了硅外延层生长时电阻率快速提升4个数量级以上的背景环境；
（2）在硅外延层初始生长0.4~0.5 μm后立即中断生长，通入氯化氢气体对已经受外界掺杂影响生长的硅外延层去除0.1~0.2 μm，并通过调高硅外延层的生长速率完成最终生长，保证制备的硅外延层内电阻率快速提升4个数量级以上，满足微波领域的PIN开关器件的使用要求；
（3）避免使用变流量氢气多周期循环往复的吹扫工艺提升硅外延层的电阻率，相比现有制备高阻硅外延材料的工艺方法，显著降低了工艺难度，缩短了工艺时间，进而降低了工艺成本，可实现工业化的连续生产。
附图说明
图1为实施例1的片内电阻率5点分布图；
图2为实施例2的片内电阻率5点分布图；
图3为实施例3的片内电阻率5点分布图；
图4为实施例4的片内电阻率5点分布图；
图5为对比实施例1的片内电阻率5点分布图；
图6为对比实施例2的片内电阻率5点分布图；
图7为对比实施例3的片内电阻率5点分布图；
图8为对比实施例3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方式进行详细的说明，但发明的实施方式不限于此。
一种PIN开关器件用硅外延片的制备方法，PIN开关器件对硅外延片的参数要求是在重掺杂的硅衬底片上生长2.0~2.5 μm的薄硅外延层，其电阻率需要实现从低于0.005Ω·cm快速跃迁至少4个数量级，达到高于25 Ω·cm的水平，同时保证参数在硅外延片内的均匀分布。
本发明所用重掺杂的硅衬底片直径为150 mm，导电类型为N型，倒角类型为R型，背面完全由二氧化硅层紧密包覆，包覆厚度设定为500 nm，生长过程中反应腔体为常压反应腔体，基座转速控制为36 r/min，保持硅外延片的片内径向温度分布变化不高于10℃，硅外延层的电阻率采用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升温，温度设定为1160℃，通入氯化氢气体对反应腔体进行刻蚀，氯化氢气体流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为2 min；
（2）通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，氢气流量设定为330 L/min，气态三氯氢硅的流量设定为28L/min，在反应腔体的基座上沉积多晶硅包覆层，沉积时间设为90 sec。
（3）采用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1 min，将反应副产物排除出反应腔体，然后降温至60 ℃；
（4）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，升温至1160 ℃，对硅衬底片的表面进行高温烘焙，烘焙时间设定为60 sec；
（5）使用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将硅衬底片和基座挥发出的各类杂质排除出反应腔体；
（6）反应腔体降温至1100℃，通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行硅外延层的生长，氢气流量设定为330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为4 L/min，生长时间设定为20 sec；
（7）将反应腔体温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对硅外延层进行刻蚀，气体流量设定为5 L/min，刻蚀时间设定为1.0 min，对前期沉积的外延层通过刻蚀方式去除0.1 μm，然后反应腔体降温至1100℃，使用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将反应副产物排除出反应腔体；
（8）反应腔体内通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，继续进行硅外延层生长，氢气流量设定为330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为7 L/min，生长时间设定为80sec；
（9）使用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将生长过程中的反应副产物排除出反应腔体；
（10）降温，待硅外延片温度降低至60℃后从基座上取出。
实施例1制得的硅外延片的硅外延层电阻率分别为27.706 Ω·cm，25.108Ω·cm，25.379 Ω·cm，26.651 Ω·cm，26.248Ω·cm，如图1所示。
实施例2
（1）给反应腔体的基座进行升温，温度设定为1170℃，通入氯化氢气体对反应腔体进行刻蚀，氯化氢气体流量设定为19 L/min，刻蚀时间设定为2 min；
（2）通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，氢气流量设定为300 L/min，气态三氯氢硅的流量设定为33L/min，在反应腔体的基座上沉积多晶硅包覆层，沉积时间设为90 sec。
（3）采用330 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1 min，将反应副产物排除出反应腔体，然后降温至60℃；
（4）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，升温至1140℃，对硅衬底片的表面进行高温烘焙，烘焙时间设定为80 sec；
（5）使用330 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将硅衬底片和基座挥发出的各类杂质排除出反应腔体；
（6）反应腔体降温至1110℃，通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行硅外延层的生长，氢气流量设定为330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为5 L/min，生长时间设定为20 sec；
（7）将反应腔体温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对硅外延层进行刻蚀，气体流量设定为5 L/min，刻蚀时间设定为1.5 min，对前期沉积的外延层通过刻蚀方式去除0.15μm，然后反应腔体降温至1110℃，使用330L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将反应副产物排除出反应腔体；
（8）反应腔体内通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，继续进行硅外延层生长，氢气流量设定为320 L/min，气态三氯氢硅流量设定为10L/min，生长时间设定为70sec；
（9）使用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1 min，将生长过程中的反应副产物排除出反应腔体；
（10）降温，待硅外延片温度降低至50℃后从基座上取出。
实施例2制得的硅外延片的硅外延层电阻率分别为30.556 Ω·cm，29.205 Ω·cm，28.448 Ω·cm，29.657Ω·cm，28.784Ω·cm，如图2所示。
实施例3
（1）给反应腔体的基座进行升温，温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对反应腔体进行刻蚀，氯化氢气体流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为1 min；
（2）通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，氢气流量设定为330 L/min，气态三氯氢硅的流量设定为33L/min，在反应腔体的基座上沉积多晶硅包覆层，沉积时间设为60 sec。
（3）采用340 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1 min，将反应副产物排除出反应腔体，然后降温至50℃；
（4）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，升温至1150℃，对硅衬底片的表面进行高温烘焙，烘焙时间设定为70 sec；
（5）使用330 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为2 min，将硅衬底片和基座挥发出的各类杂质排除出反应腔体；
（6）反应腔体降温至1110℃，通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行硅外延层的生长，氢气流量设定为320 L/min，气态三氯氢硅流量设定为4 L/min，生长时间设定为25 sec；
（7）将反应腔体温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对硅外延层进行刻蚀，气体流量设定为6 L/min，刻蚀时间设定为1.5 min，对前期沉积的外延层通过刻蚀方式去除0.15μm，然后反应腔体降温至1110℃，使用340 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将反应副产物排除出反应腔体；
（8）反应腔体内通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，继续进行硅外延层生长，氢气流量设定为320 L/min，气态三氯氢硅流量设定为10L/min，生长时间设定为70sec；
（9）使用330 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将生长过程中的反应副产物排除出反应腔体；
（10）降温，待硅外延片温度降低至50℃后从基座上取出。
实施例3制得的硅外延片的硅外延层电阻率分别为26.853 Ω·cm，25.021Ω·cm，25.340Ω·cm，26.576 Ω·cm，25.839Ω·cm，如图3所示。
实施例4
（1）给反应腔体的基座进行升温，温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对反应腔体进行刻蚀，氯化氢气体流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为2 min；
（2）通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，氢气流量设定为350 L/min，气态三氯氢硅的流量设定为30L/min，在反应腔体的基座上沉积多晶硅包覆层，沉积时间设为80sec。
（3）采用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将反应副产物排除出反应腔体，然后降温至50℃；
（4）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，升温至1150℃，对硅衬底片的表面进行高温烘焙，烘焙时间设定为70 sec；
（5）使用340 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为2 min，将硅衬底片和基座挥发出的各类杂质排除出反应腔体；
（6）反应腔体降温至1110℃，通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行硅外延层的生长，氢气流量设定为320 L/min，气态三氯氢硅流量设定为4 L/min，生长时间设定为25 sec；
（7）将反应腔体温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对硅外延层进行刻蚀，气体流量设定为6 L/min，刻蚀时间设定为1.0 min，对前期沉积的外延层通过刻蚀方式去除0.18μm，然后反应腔体降温至1110℃，使用340 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将反应副产物排除出反应腔体；
（8）反应腔体内通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，继续进行硅外延层生长，氢气流量设定为300 L/min，气态三氯氢硅流量设定为10 L/min，生长时间设定为60sec；
（9）使用340 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为2 min，将生长过程中的反应副产物排除出反应腔体；
（10）降温，待硅外延片温度降低至60℃后从基座上取出。
实施例4制得的硅外延片的硅外延层电阻率分别为28.624 Ω·cm，27.220Ω·cm，26.753 Ω·cm，27.372 Ω·cm，28.126Ω·cm，如图4所示。
对比实施例1
（1）给反应腔体的基座进行升温，温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对反应腔体进行刻蚀，氯化氢气体流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为2 min；
（2）通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，氢气流量设定为350 L/min，气态三氯氢硅的流量设定为33L/min，在反应腔体的基座上沉积多晶硅包覆层，沉积时间设为60sec。
（3）采用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将反应副产物排除出反应腔体，然后降温至60℃；
（4）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，升温至1160℃，对硅衬底片的表面进行高温烘焙，烘焙时间设定为60 sec；
（5）使用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将硅衬底片和基座挥发出的各类杂质排除出反应腔体；
（6）通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行硅外延层的生长，氢气流量设定为300 L/min，气态三氯氢硅流量设定为4 L/min，生长时间设定为25sec；
（7）将反应腔体温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对硅外延层进行刻蚀，气体流量设定为5 L/min，刻蚀时间设定为1.0 min，对前期沉积的外延层通过刻蚀方式去除0.1 μm，使用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为5 min，将反应副产物排除出反应腔体；
（8）反应腔体内通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，继续进行硅外延层生长，氢气流量设定为330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为7 L/min，生长时间设定为80sec；
（9）使用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1 min，将生长过程中的反应副产物排除出反应腔体；
（10）降温，待硅外延片温度降低至60℃后从基座上取出。
对比实施例1制得的硅外延片的硅外延层电阻率分别为20.228 Ω·cm，17.307Ω·cm，16.650 Ω·cm，18.352 Ω·cm，17.642 Ω·cm，如图5所示。
对比实施例2
（1）给反应腔体的基座进行升温，温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对反应腔体进行刻蚀，氯化氢气体流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为2 min；
（2）通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，氢气流量设定为350 L/min，气态三氯氢硅的流量设定为33L/min，在反应腔体的基座上沉积多晶硅包覆层，沉积时间设为60sec。
（3）采用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将反应副产物排除出反应腔体，然后降温至60℃；
（4）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，升温至1160℃，对硅衬底片的表面进行高温烘焙，烘焙时间设定为60 sec；
（5）使用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将硅衬底片和基座挥发出的各类杂质排除出反应腔体；
（6）反应腔体降温至1100℃，通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行硅外延层的生长，氢气流量设定为330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为4 L/min，生长时间设定为25 sec；
（7）将反应腔体降温至1100℃，使用330 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将反应副产物排除出反应腔体；
（8）反应腔体内通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，继续进行硅外延层生长，氢气流量设定为330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为7L/min，生长时间设定为70sec；
（9）使用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1 min，将生长过程中的反应副产物排除出反应腔体；
（10）降温，待硅外延片温度降低至60℃后从基座上取出。
对比实施例2制得的硅外延片的硅外延层电阻率分别为18.506 Ω·cm，17.422Ω·cm，17.542Ω·cm，18.282 Ω·cm，18.113 Ω·cm，如图6所示。
对比实施例3
（1）给反应腔体的基座进行升温，温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对反应腔体进行刻蚀，氯化氢气体流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为2 min；
（2）通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，氢气流量设定为350 L/min，气态三氯氢硅的流量设定为33L/min，在反应腔体的基座上沉积多晶硅包覆层，沉积时间设为60sec。
（3）采用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将反应副产物排除出反应腔体，然后降温至60℃；
（4）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，升温至1160℃，对硅衬底片的表面进行高温烘焙，烘焙时间设定为60 sec；
（5）使用300 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1 min，将硅衬底片和基座挥发出的各类杂质排除出反应腔体；
（6）反应腔体降温至1100℃，通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行硅外延层的生长，氢气流量设定为330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为4 L/min，生长时间设定为20 sec；
（7）将反应腔体温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对硅外延层进行刻蚀，气体流量设定为5 L/min，刻蚀时间设定为1.0 min，对前期沉积的外延层通过刻蚀方式去除0.1 μm，然后反应腔体降温至1100℃；
（8）反应腔体内通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，继续进行硅外延层生长，氢气流量设定为330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为7 L/min，生长时间设定为60sec；
（9）使用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1 min，将生长过程中的反应副产物排除出反应腔体；
（10）降温，待硅外延片温度降低至60℃后从基座上取出。
对比实施例3制得的硅外延片的硅外延层电阻率分别为22.341 Ω·cm，20.082Ω·cm，19.762 Ω·cm，21.637 Ω·cm，18.650 Ω·cm，如图7所示。
对比实施例4
（1）给反应腔体的基座进行升温，温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对反应腔体进行刻蚀，氯化氢气体流量设定为18 L/min，刻蚀时间设定为2 min；
（2）通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，氢气流量设定为350 L/min，气态三氯氢硅的流量设定为33L/min，在反应腔体的基座上沉积多晶硅包覆层，沉积时间设为60sec。
（3）采用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将反应副产物排除出反应腔体，然后降温至60℃；
（4）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，升温至1160℃，对硅衬底片的表面进行高温烘焙，烘焙时间设定为60 sec；
（5）使用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将硅衬底片和基座挥发出的各类杂质排除出反应腔体；
（6）反应腔体降温至1100℃，通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行硅外延层的生长，氢气流量设定为330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为4 L/min，生长时间设定为20 sec；
（7）将反应腔体温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对硅外延层进行刻蚀，气体流量设定为5 L/min，刻蚀时间设定为1.0 min，对前期沉积的外延层通过刻蚀方式去除0.1 μm，然后反应腔体降温至1100℃，使用330 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将反应副产物排除出反应腔体；
（8）反应腔体内通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，继续进行硅外延层生长，氢气流量设定为330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为4 L/min，生长时间设定为120sec；
（9）使用350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3 min，将生长过程中的反应副产物排除出反应腔体；
（10）降温，待硅外延片温度降低至60℃后从基座上取出。
对比实施例4制得的硅外延片的硅外延层电阻率分别为25.704 Ω·cm，23.352Ω·cm，22.872 Ω·cm，25.026Ω·cm，24.557 Ω·cm，如图8所示。
从实施例1-4及对比实施例1-4的参数检测结果可以得出：使用本发明实施例1-4的制备技术制作的硅外延片具有一致的实施效果，可以呈现所有测试点均高于25 Ω·cm的硅外延层电阻率参数分布，对比实施例1-4在硅外延层电阻率参数控制上无法完全满足指标要求。
但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (5)

1.一种PIN开关器件用硅外延片的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）给反应腔体的基座进行升温，温度设定为1150~1180℃，通入氯化氢气体对反应腔体进行刻蚀，氯化氢气体流量设定为18~20 L/min，刻蚀时间设定为1~2 min；
（2）通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，氢气流量设定为300~350 L/min，气态三氯氢硅的流量设定为28~33 L/min，在反应腔体的基座上沉积多晶硅包覆层，沉积时间设为60~90 sec；
（3）采用330~350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1~3 min，将反应副产物排除出反应腔体，然后降温至40~60 ℃；
（4）将硅衬底片装在反应腔体的基座上，升温至1130~1160℃，对硅衬底片的表面进行高温烘焙，烘焙时间设定为60~80 sec；
（5）使用330~350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1~3 min，将硅衬底片和基座挥发出的各类杂质排除出反应腔体；
（6）反应腔体降温至1100~1110℃，通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，在硅衬底片上进行硅外延层的生长，氢气流量设定为300~330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为4~5 L/min，生长时间设定为20~25 sec；
（7）将反应腔体温度设定为1180℃，通入氯化氢气体对硅外延层进行刻蚀，气体流量设定为5~6 L/min，刻蚀时间设定为1.0~1.5 min，对前期沉积的外延层通过刻蚀方式去除0.1~0.2 μm，然后反应腔体降温至1100~1110 ℃，使用330~350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为3~5 min，将反应副产物排除出反应腔体；
（8）反应腔体内通入氢气携带的气态三氯氢硅作为生长原料，继续进行硅外延层生长，氢气流量设定为300~330 L/min，气态三氯氢硅流量设定为7~10 L/min，生长时间设定为60~80 sec；
（9）使用330~350 L/min流量的氢气对反应腔体进行吹扫，吹扫时间设定为1~3 min，将生长过程中的反应副产物排除出反应腔体；
（10）降温，待硅外延片温度降低至40~60℃后从基座上取出。
2.如权利要求1所述的一种PIN开关器件用硅外延片的制备方法，其特征在于：所述硅衬底片的导电类型为N型，倒角类型为R型，直径为100~150 mm，电阻率低于0.005 Ω·cm，背面完全由二氧化硅层紧密包覆，包覆厚度设定为400~600 nm。
3.如权利要求1所述的一种PIN开关器件用硅外延片的制备方法，其特征在于：所述硅外延层的目标生长厚度为2.0~2.5 μm，目标电阻率高于25 Ω·cm。
4.如权利要求1所述的一种PIN开关器件用硅外延片的制备方法，其特征在于：所述硅外延片的片内径向温度分布变化不高于10℃。
5.如权利要求1所述的一种PIN开关器件用硅外延片的制备方法，其特征在于：所述硅外延层生长所用的反应腔体为常压反应腔体，基座转速控制为34~36 r/min。
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