本发明属于半导体硅外延片制备领域，尤其是涉及一种极厚膜硅外延片的制备方法。
背景技术：
1、硅外延片是指使用cvd方法在硅衬底片的抛光表面制备硅外延层，形成硅外延片，其掺杂类型、电阻率、厚度、均匀性等参数需要符合器件的使用要求，如高压和超高压大功率器件对工作耐压的要求为1800~2000 v，相应对目标硅外延层的厚度要求为200~230 μm，称为极厚膜硅外延片。由于硅外延层在高温下连续生长的时间非常长，较5μm的薄膜硅外延片的生长时间至少延长40倍，造成极厚膜硅外延片面临更大的机械应力和热应力的控制难度，容易发生更大的翘曲、弯曲等材料形变的风险，边缘发生裂片的概率明显升高，造成了工业界极厚膜硅外延片的连续量产制备非常困难。而且因清理硅外延炉内的裂片问题，造成生产线生长效率偏低，严重影响极厚膜硅外延片的工业化连续生产能力。
2、生长硅外延层厚度200~230 μm的极厚膜硅外延片需要平板式多片硅外延炉，每炉次150 mm硅外延片可以同时生长8片，200 mm硅外延片可以同时生长5片，解决裂片问题成为极厚膜硅外延片的关键技术难题。
3、传统采用的工艺方法如中国专利zl 201310240216.0中公开的制备方法：采用二步升温的方法，第一步以80~120 °c/min的速率自室温升至950~1000°c，第二步以10~20 °c/min的速率升温至硅外延层的生长温度，通过显著延长升温时间的办法，减少硅外延片的形变，实现硅外延层厚度大于100 μm的硅外延片的制备。但是进一步对于硅外延层厚度大于200 μm，甚至达到230 μm的极厚膜硅外延片，上述报道的工艺方法无法良好规避外延热历史生长工艺后的裂片问题，因此迫切需要设计一种针对直径为150~200 mm，硅外延层厚度200~230 μm的极厚膜硅外延片的制备方法，避免极厚膜硅外延片在生长过程中发生裂片的问题，工艺简单、稳定性好，适应工业化连续生产的要求。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种极厚膜硅外延片的制备方法。
2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
3、第一方面，本发明提供了一种极厚膜硅外延片的制备方法，步骤如下：
4、（1）调节硅外延炉的反应腔体的石墨基座片坑内的温场进行梯度设置；
5、（2）将硅外延炉的反应腔体升温后，通入氢气携带氯化氢气体对反应腔体及石墨基座进行刻蚀；
6、（3）氢气携带三氯氢硅进入反应腔体，在反应腔体内的石墨基座上沉积2~5 μm厚度的多晶硅包覆层；
7、（4）反应腔体降温后将硅衬底片居中放置于石墨基座片坑内；
8、（5）反应腔体升温后，将氢气携带三氯氢硅通入硅外延炉，氢气流量设定为180~200 l/min，三氯氢硅的流量设定为3~5 g/min，在硅衬底片的抛光表面上进行硅外延层的生长，硅外延层生长速率设定为0.8~1.0 μm/min；
9、（6）将三氯氢硅的流量设定为7~9 g/min，继续进行硅外延层的生长，形成极厚膜硅外延片，硅外延层生长速率设定为1.5~1.6 μm/min，生长时间设定135~150 min；
10、（7）极厚膜硅外延片生长完成后，反应腔体降温至300~350℃后将极厚膜硅外延片从反应腔体内取出放置于载片花篮内，然后等待极厚膜硅外延片自然降温至50~60℃后，从载片花篮取出。
11、优选地，所述步骤（1）中放置硅衬底片区域的径向温场差值为2~5℃。
12、优选地，所述步骤（2）中反应腔体升温至1110~1130℃。
13、优选地，所述步骤（2）中氢气流量设定为20~50 l/min，氯化氢气体流量设定为34~36 l/min，刻蚀时间设定为18~22 min。
14、优选地，所述步骤（3）中氢气流量设定为180~200 l/min，三氯氢硅的流量设定为10~14 g/min。
15、优选地，所述步骤（3）中的沉积时间设定为60~300 sec。
16、优选地，所述步骤（4）中的反应腔体降温至300~350℃。
17、优选地，所述步骤（5）中的反应腔体升温至1060~1080℃，升温时间设定为18~20min，然后保持该温度1~2 min。
18、优选地，所述步骤（5）中石墨基座的旋转速率设定为5 r/min，生长时间设定为80~110 sec。
19、优选地，所述步骤（6）中石墨基座的旋转速率设定为5 r/min。
20、优选地，所述步骤（7）中降温时间设定为12~16 min。
21、优选地，所述步骤（4）中的硅衬底片晶向为<100>±0.5°，直径为150~200 mm，电阻率0.001~0.005 ω·cm，氧含量8~10 ppma，正表面抛光，背面先后包覆有800~1000 nm厚度的多晶硅层和450~550 nm厚度的二氧化硅层，边缘倒角类型为r型，边缘倒角度数设置为22°，倒角宽幅设置为400~450 μm。
22、本发明还提供了由上述制备方法制备得到的极厚膜硅外延片，所述极厚膜硅外延片的硅外延层的生长厚度为200~230 μm。
23、相对于现有技术，本发明具有以下优势：
24、本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明通过综合整体创新设计硅外延片硅外延层所需的氢气流量、生长速率、生长温度等参数，避免了硅外延层厚度为200~230 μm的极厚膜硅外延片发生裂片的技术问题，在工艺简单、可批量重复的情况下实现了直径150~200 mm，硅外延层厚度200~230 μm的极厚膜硅外延片的制备，满足了超高压大功率器件的使用要求，适用于极厚膜硅外延片的工业批量化生产要求。
1.一种极厚膜硅外延片的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中放置硅衬底片区域的径向温场差值为2~5℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中反应腔体升温至1110~1130℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中氢气流量设定为20~50l/min，氯化氢气体流量设定为34~36 l/min，刻蚀时间设定为18~22 min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中氢气流量设定为180~200 l/min，三氯氢硅的流量设定为10~14 g/min，沉积时间设定为60~300 sec。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的反应腔体降温至300~350℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中的反应腔体升温至1060~1080℃，升温时间设定为18~20 min，然后保持该温度1~2 min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）和所述步骤（6）中石墨基座的旋转速率设定为5 r/min，生长时间设定为80~110 sec。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的硅衬底片晶向为<100>±0.5°，直径为150~200 mm，电阻率0.001~0.005 ω·cm，氧含量8~10 ppma，正表面抛光，背面先后包覆有800~1000 nm厚度的多晶硅层和450~550 nm厚度的二氧化硅层，边缘倒角类型为r型，边缘倒角度数设置为22°，倒角宽幅设置为400~450 μm。
10.权利要求1-9任一所述的制备方法制备得到的极厚膜硅外延片，其特征在于：所述极厚膜硅外延片的硅外延层的生长厚度为200~230 μm。
