CN113913930A - 一种具有n型缓冲层的外延结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有N型缓冲层的外延结构及其制备方法，其在4H‑SiC衬底与外延层之间存在一层故意掺杂Al元素的N型缓冲层，以解决现有衬底中的肖克利堆垛层错延伸至外延层内的问题。

Description

一种具有N型缓冲层的外延结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，具体是涉及一种具有N型缓冲层的外延结构及其制备方法。
背景技术
双极4H-SiC器件在使用过程中会出现“双极性退化”现象，即正向导通电压会逐渐增大。同样地，对于由4H-SiC制作成MOSFEETs晶体管，当电流流经其内部PN结时，也存在“双极性退化”现象。因此，解决双极性器件及MOSFEETs晶体管中的退化现象成为了迫在眉睫的问题。
“双极性退化”现象是由肖克利于堆垛层错(SF)在晶体管内扩展导致的，而堆垛层错的扩展是由于基平面位错(BPD)的滑移引起的。因此，将位于衬底中基平面位错转化为螺位错被认为是有效抑制肖克利堆垛层错产生的有效手段，但是在基平面位错转化为螺位错的界面处依然会有堆垛层错的产生，因此需要防止肖克利堆垛层错在外延层的产生和扩展。
公开号为CN109715867A的专利公开了一种N型SiC单晶基板，该N型SiC单晶基板是将施主和受主共同掺杂进去的基板，基板的外周部的施主浓度与受主浓度之差小于中央部的施主浓度与受主浓度之差，并且外周部的施主浓度与受主浓度之差小于3.0×1019/cm3。该专利提出在SiC基板的再结晶过程中掺入受主杂质和施主杂质可抑制双层肖克利型堆垛层错在衬底中的产生及扩展。然而，在SiC晶锭的生长过程中进行稳定的Al元素掺杂极为困难，因为在晶体生长过程中会发生严重的Al源耗尽，Al掺杂与坩埚内的Al蒸汽压近似成比。而如果选择进行B元素掺杂，则衬底中B元素会在后续的外延生长过程中扩散至外延层中，导致外延层参数的改变，引发器件失效；且由于B元素的电离能较高，掺杂B元素后并不能有效降低衬底的电阻率。另外，因为Al的离子半径为
Figure BDA0003289728110000021
比Si的离子半径
Figure BDA0003289728110000022
大很多，当离子半径大的Al替代离子半径小的Si时，形成的Al-C键也大于Si-C键，故随着Al元素的掺入SiC晶体中，SiC衬底的晶格常数将增大，N的离子半径为
Figure BDA0003289728110000024
与C的离子半径
Figure BDA0003289728110000023
很接近,所以N掺杂对SiC衬底的晶格常数影响不大。因此在衬底中同时掺杂受主杂质(Al)和施主杂质(N)，会导致衬底的晶格常数与外延的晶格常数存在较大差异，在外延生长的过程会有新的肖克利堆垛层错产生，也就是说这一结构无法抑制在外延生长开始阶段肖克利堆垛层错的产生，且当衬底中存在肖克利堆垛层错时，肖克利堆垛层错将继续延伸至外延层。
文献1《Suppression of the Forward Degradation in 4H-SiC PiN Diodes byEmploying a Recombination-Enhanced Buffer Layer》报道了一种掺杂N元素和B元素的缓冲层，其具有抑制肖克利堆垛层错产生的效果。但其依然存在晶格常数不匹配和B元素易扩散至外延层的问题。由于B元素的电离能较高，掺杂B元素后并不能有效降低缓冲层电阻率。另外，文献中也未提及当衬底中存在肖克利堆垛层错时，掺杂N元素和B元素的缓冲层是否能够阻挡肖克利堆垛层错将继续延伸至外延层。
文献2《Bulk Growth of Low Resistivity n-Type 4H-SiC Using Co-Doping》报道了一种掺杂N元素和Al元素的SiC衬底，其具有抑制衬底肖克利堆垛层错产生的效果。但其依然存在衬底与外延层晶格常数不匹配和衬底难以实现稳定Al元素掺杂的问题。同时，其也未提及当衬底中存在肖克利堆垛层错时，衬底层中掺杂N元素和Al元素的缓冲层是否能够阻挡肖克利堆垛层错将继续延伸至外延层。
发明内容
本发明旨在提供一种具有N型缓冲层的外延结构，以解决现有衬底中的肖克利堆垛层错延伸至外延层内的问题。
具体方案如下：
一种具有N型缓冲层的外延结构，其包括4H-SiC衬底以及生长在4H-SiC衬底表面的外延层，在4H-SiC衬底与外延层之间还具有一层故意掺杂Al元素的N型缓冲层，N型缓冲层的掺杂元素为N元素和Al元素，缓冲层中内N元素浓度NN≥5E17cm-3，Al元素浓度与N元素浓度之比为1/2-1/10^6；N型缓冲层开始生长时的Al元素浓度为NAls，结束生长时的Al元素浓度为NAle，该缓冲层中内任意一点的Al元素浓度为NAli，并满足NAls≥NAli≥NAle的关系。
进一步的，所述N型缓冲层中Al元素掺杂浓度呈线性分布、凸弧型分布、凹弧形分布或者梯形分布。
进一步的，所述N型缓冲层的厚度为0.1-10μm。
本发明还提供了一种具有N型缓冲层外延结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将碳化硅衬底放入充满氢气气氛的反应室内，反应室具有初始压力，对反应室进行升温，达到初始温度；初始压力为800mbar-1200mbar，初始温度为500-900℃。
步骤2、向反应室通入氢气，氢气的流量为60-150slm，反应室的温度为1550-1700℃，压力为50-300mbar，刻蚀时间为1-30min。
步骤3、对反应室加热，继续通入氢气，并通入硅源、碳源和含有N元素和Al元素的掺杂源，进行共掺杂缓冲层生长；反应室温度为1550-1700℃，氢气流量为60-150slm，反应室压力为50-300mbar；碳源的流量为10-500sccm，硅源的流量为20-500sccm；掺杂源的流量为0-2000sccm；在进行掺杂的时候，控制缓冲层中内N元素浓度NN≥5E17cm-3，Al元素浓度与N元素浓度之比为1/2-1/10^6；缓冲层开始生长时的Al元素浓度为NAls，结束生长时的Al元素浓度为NAle，缓冲层中内任意一点的Al元素浓度为NAli，并满足NAls≥NAli≥NAle关系；
步骤4、完成共掺杂缓冲层生长后继续进行其他外延层结构生长。
进一步的，在步骤2中，还通入有氯化氢气体，氯化氢气体的流量为0-1000sccm。
进一步的，在步骤3中生长过程中还通入有氯化氢气体，且生长源中的氯硅摩尔比为3-6：1。
本发明提供的具有N型缓冲层的外延结构及其制备方法在4H-SiC衬底与外延层之间存在一层故意掺杂Al元素的N型缓冲层，其具有以下的有益的效果：
一、对缓冲层内晶格常数精细调整的效果，实现衬底到外延层的良好过渡；
二、无论衬底是否存在堆垛层错，均可实现外延层中无堆垛层错的效果；
三、可防止了衬底中位错缺陷扩展为堆垛层错；
四、降低衬底与外延层间的电阻率。
附图说明
图1示出了故意掺杂Al元素的N型缓冲层中Al元素掺杂浓度的四种分布模式示意图。
图2示出了实施例一制得的外延片的检测图。
图3示出了实施例二中衬底的检测图。
图4示出了实施例二制得的外延片的检测图。
图5示出了对比例一制得的外延片的检测图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
在进行了大量理论推导及实验验证后，本发明提出了一种故意掺杂Al元素的N型缓冲层的外延结构及其制备方法。本发明通过对N型缓冲层内Al元素的掺杂浓度及其分布情况进行控制，在使用CVD进行外延生长时，可以源源不断提供掺杂所需的N元素掺杂源和Al元素掺杂源，并可以通过控制掺杂源的流量，精确控制缓冲层内N元素和Al元素的掺杂浓度。精确控制缓冲层内Al元素的掺杂浓度，即可精准控制缓冲层中SiC晶格常数变化，实现衬底到外延层间晶格常数的良好过渡。因而本发明可解决了衬底生长过程中，难以实现Al元素稳定掺杂和精确控制的问题；解决了衬底中存在Al元素掺杂时，衬底与外延层晶格常数不匹配的问题；还通过多掺杂元素对筛选，选择了Al元素作为掺杂剂，解决了B元素作为掺杂剂易扩散至外延层的问题。
具体的，本发明提供了一种具有N型缓冲层的外延结构，其包括4H-SiC衬底以及生长在4H-SiC衬底表面的外延层，在4H-SiC衬底与外延层之间还具有一层故意掺杂Al元素和N元素的N型缓冲层，N型缓冲层的厚度为0.1-10μm。
N型缓冲层的掺杂元素为N元素和Al元素，缓冲层中内N元素浓度NN≥5E17cm-3，Al元素浓度与N元素浓度之比为1/2-1/10^6。缓冲层开始生长时的Al元素浓度为NAls，结束生长时的Al元素浓度为NAle，NAls与NAle之间的关系为NAls≥NAle；且该缓冲层中内任意一点的Al元素浓度为NAli，且满足NAls≥NAli≥NAle关系。参考图1，图1为四种缓冲层Al元素掺杂浓度的分布模式，包括线性分布、凸弧型分布、凹弧形分布和梯形分布。
上述具有N型缓冲层的外延结构可通过以下制备方法制得，具体包括以下步骤：
步骤1、将碳化硅衬底放入充满氢气气氛的反应室内，反应室具有初始压力，对反应室进行升温，达到初始温度；初始压力为800mbar-1200mbar，初始温度为500-900℃。
步骤2、向反应室通入氢气，对碳化硅衬底进行刻蚀；氢气的流量为60-150slm，反应室的温度为1550-1700℃，压力为50-300mbar，刻蚀时间为1-30min。同时，在刻蚀过程中还可通入氯化氢气体，以调整刻蚀速率，氯化氢流量为0-1000sccm。
步骤3、对反应室加热，继续通入氢气，并通入硅源、碳源和掺杂源，进行共掺杂缓冲层生长；其中硅源为硅烷、三氯硅烷等，碳源为乙烯、丙烷等，掺杂源为氮气、氨气、三甲基铝或其他含有N元素或Al元素的掺杂源。反应室温度为1550-1700℃，氢气流量为60-150slm，反应室压力为50-300mbar；碳源的流量为10-500sccm，硅源的流量为20-500sccm；掺杂源的流量为0-2000sccm。同时，在生长过程中可通入氯化氢气体，以调整生长源中的氯硅摩尔比为3-6：1。在进行掺杂的时候，控制缓冲层中内N元素浓度NN≥5E17cm-3，Al元素浓度与N元素浓度之比为1/2-1/10^6。缓冲层开始生长时的Al元素浓度为NAls，结束生长时的Al元素浓度为NAle，NAls与NAle之间的关系为NAls≥NAle；且该缓冲层中内任意一点的Al元素浓度为NAli，且满足NAls≥NAli≥NAle关系。
步骤4、完成共掺杂缓冲层生长后继续进行其他外延层结构生长。
实施例一
步骤1、将碳化硅衬底放置到充满氩气的传递室中，利用机械臂传递至氢气气氛的碳化硅CVD反应室中，反应室的初始压强为1100mbar，初始温度为700℃。
步骤2、保持向反应室通入氢气，氢气流量为100slm，设定反应室的温度为1600℃，压力为150mbar，待反应室的温度及压强逐步达到设定值并稳定后，维持15min，以对衬底进行预刻蚀处理。
步骤3、开始故意掺杂Al元素的N型缓冲层生长，其生长条件如下：
a、反应室温度为1600℃，氢气流量为80slm，反应室压力为150mbar；同时在此外延生长过程中保持反应室温度、氢气流量和反应室压力恒定。
b、同时向反应室同通入碳源和硅源，碳源为乙烯，流量为35sccm；硅源为三氯硅烷，由氢气作为载气带入反应室内，流量为70sccm，并保持乙烯和三氯硅烷流量恒定。
c、同时向反应室同通入N元素掺杂源和Al元素掺杂源，N元素掺杂源为氮气，其流量为150sccm；Al元素掺杂源为三甲基铝，由氢气作为载气带入反应室内，氢气初始流量为60sccm。保持氮气通入量恒定，携带三甲基铝的氢气流量线性方式降低，在结束缓冲层生长时，携带三甲基铝的氢气流量为50sccm。以获得恒定N元素掺杂浓度和线性Al元素掺杂浓度分布的缓冲层。
d、生长时间为10min。
步骤4：进行浓度为2E16cm-3，厚度为7μm的N型外延层生长。
通过二次离子质谱法(SIMS)对故意掺杂Al元素的N型缓冲层的掺杂浓度和厚度进行测量，测得N元素掺杂浓度为5.2E18cm-3；Al元素掺杂浓度NAls为1.5E18cm-3、NAle为1.25E18cm-3，Al元素掺分布为线性分布；厚度为0.6μm。并使用PL(光致发光)法对外延片进行检测，如图2所示，外延片不存在肖克利层错。
实施例二
步骤1、将碳化硅衬底放置到充满氩气的传递室中，利用机械臂传递至氢气气氛的碳化硅CVD反应室中，反应室的初始压强为800mbar，初始温度为500℃。
步骤2、保持向反应室通入氢气，氢气流量为100slm，设定反应室的温度为1650℃，压力为120mbar，并通入15sccm氯化氢气体，待反应室的温度及压强逐步达到设定值并稳定后，维持30min，以对衬底进行预刻蚀处理。
步骤3、开始故意掺杂Al元素的N型缓冲层生长，其生长条件如下：
a、反应室温度为1600℃，氢气流量为60slm，反应室压力为120mbar；同时在此外延生长过程中保持反应室温度、氢气流量和反应室压力恒定。
b、同时向反应室同通入碳源和硅源，碳源为乙烯，流量为10sccm；硅源为三氯硅烷，由氢气作为载气带入反应室内，流量为20sccm，并保持乙烯和三氯硅烷流量恒定。
c、同时向反应室同通入N元素掺杂源和Al元素掺杂源，N元素掺杂源为氮气，其流量为300sccm；Al元素掺杂源为三甲基铝，由氢气作为载气带入反应室内，氢气初始流量为120sccm；保持氮气通入量恒定，携带三甲基铝的氢气流量以凹型曲线方式降低，在结束缓冲层生长时，携带三甲基铝的氢气流量为5sccm，以获得恒定N元素掺杂浓度和凹弧型Al元素掺杂浓度分布的缓冲层。
d、生长时间为30min。
步骤4：进行浓度为8E16cm-3，厚度为5μm的N型外延层生长。
通过二次离子质谱法(SIMS)对故意掺杂Al元素的N型缓冲层的掺杂浓度和厚度进行测量，测得N元素掺杂浓度为8.4E18cm-3；Al元素掺杂浓度NAls为4.2E18cm-3、NAle为3E15cm-3，Al元素掺分布为凹弧型分布；厚度为1.6μm。使用PL法对衬底和外延片进行检测，图3为衬底检测图，图4为外延片检测图，由图3和图4可以确定得出故意掺杂Al元素的N型缓冲层很好地阻挡了衬底中的肖克利层错向外延层扩展。
实施例三
步骤1、将碳化硅衬底放置到充满氩气的传递室中，利用机械臂传递至氢气气氛的碳化硅CVD反应室中，反应室的初始压强为1200mbar，初始温度为900℃。
步骤2、保持向反应室通入氢气，氢气流量为60slm，设定反应室的温度为1700℃，压力为50mbar，并通入1000sccm氯化氢气体，待反应室的温度及压强逐步达到设定值并稳定后，维持1min，以对衬底进行预刻蚀处理。
步骤3、开始故意掺杂Al元素的N型缓冲层生长，其生长条件如下：
a、反应室温度为1700℃，氢气流量为60slm，反应室压力为50mbar；同时在此外延生长过程中保持反应室温度、氢气流量和反应室压力恒定。
b、同时向反应室同通入碳源和硅源，碳源为乙烯，流量为35sccm；硅源为三氯硅烷，由氢气作为载气带入反应室内，流量为70sccm。保持乙烯和三氯硅烷流量恒定，并通入氯化氢气体，保持氯硅摩尔比为6：1。
c、同时向反应室同通入N元素掺杂源和Al元素掺杂源，N元素掺杂源为氮气，其流量为2000sccm；Al元素掺杂源为三甲基铝，由氢气作为载气带入反应室内，氢气初始流量为400sccm。保持氮气通入量恒定，携带三甲基铝的氢气流量以凸弧型曲线方式降低，在结束缓冲层生长时，携带三甲基铝的氢气流量为0sccm，以获得恒定N元素掺杂浓度和凸弧型Al元素掺杂浓度分布的缓冲层。
d、生长时间为25min。
步骤4、进行浓度为2E18cm-3、厚度为0.7μm的只掺杂N元素的N型外延层生长。
通过二次离子质谱法(SIMS)对故意掺杂Al元素的N型缓冲层的掺杂浓度和厚度进行测量，测得N元素掺杂浓度为1E20cm-3；Al元素掺杂浓度NAls为9.8E18cm-3、NAle为1E14cm-3，Al元素掺分布为凸弧型分布；厚度为1.8μm。使用涡电流法测得的电阻率为0.9mΩ.cm，而参照对比例二中的测的电阻率为11mΩ.cm，本实施例得到的N型缓冲层具有明显更小的电阻率。
实施例四
步骤1、将碳化硅衬底放置到充满氩气的传递室中，利用机械臂传递至氢气气氛的碳化硅CVD反应室中，反应室的初始压强为1200mbar，初始温度为900℃。
步骤2、保持向反应室通入氢气，氢气流量为150slm，设定反应室的温度为1600℃，压力为150mbar，待反应室的温度及压强逐步达到设定值并稳定后，维持15min，以对衬底进行预刻蚀处理。
步骤3、开始故意掺杂Al元素的N型缓冲层生长，其生长条件如下：
a、反应室温度为1600℃，氢气流量为80slm，反应室压力为150mbar；同时在此外延生长过程中保持反应室温度、氢气流量和反应室压力恒定。
b、同时向反应室同通入碳源和硅源，碳源为丙烷，流量为200sccm；硅源为硅烷，其氢气带入反应室内，流量为500sccm；保持丙烷和硅烷流量恒定，同时通入氯化氢气体，保持氯硅摩尔比为3：1。
c、同时向反应室同通入N元素掺杂源和Al元素掺杂源，N元素掺杂源为氨气，其流量为500sccm；Al元素掺杂源为三甲基铝，其由氢气带入反应室内，氢气初始流量为200sccm；保持氨气通入量恒定，携带三甲基铝的氢气流量以台阶型曲线方式降低，在结束缓冲层生长时，携带三甲基铝的氢气流量为20sccm，以获得恒定N元素掺杂浓度和台阶型Al元素掺杂浓度分布的缓冲层。
d、生长时间为5min。
通过二次离子质谱法(SIMS)对故意掺杂Al元素的N型缓冲层的掺杂浓度和厚度进行测量，测得N元素掺杂浓度为5.6E19cm-3；Al元素掺杂浓度NAls为5E18cm-3、NAle为4.3E17cm-3，Al元素掺分布为台阶型分布，厚度为10μm。
对比例一
步骤1、将碳化硅衬底放置到充满氩气的传递室中，利用机械臂传递至氢气气氛的碳化硅CVD反应室中，反应室的初始压强为1100mbar，初始温度为700℃。
步骤2、保持向反应室通入氢气，氢气流量为100slm，设定反应室的温度为1600℃，压力为150mbar，待反应室的温度及压强逐步达到设定值并稳定后，维持15min，以对衬底进行预刻蚀处理。
步骤3、开始N型缓冲层生长，其生长条件如下：
a、反应室温度为1600℃，氢气流量为80slm，反应室压力为150mbar；同时在此外延生长过程中保持反应室温度、氢气流量和反应室压力恒定。
b、同时向反应室同通入碳源和硅源，碳源为乙烯，流量为35sccm；硅源为三氯硅烷，由氢气作为载气带入反应室内，流量为70sccm，并保持乙烯和三氯硅烷流量恒定。
c、同时向反应室同通入N元素掺杂源，N元素掺杂源为氮气，其流量为150sccm；保持氮气通入量恒定，以获得恒定N元素掺杂浓度。
d、生长时间为10min。
步骤4：进行浓度为2E16cm-3、厚度为7μm的N型外延层生长。
通过二次离子质谱法(SIMS)对单一掺杂N元素的N型缓冲层的掺杂浓度和厚度进行测量，测得N元素掺杂浓度为3.6E18cm-3，厚度为0.5μm；并使用PL法对外延片进行检测，如图5所示，外延片存在肖克利层错。
对比例二
步骤1、将碳化硅衬底放置到充满氩气的传递室中，利用机械臂传递至氢气气氛的碳化硅CVD反应室中，反应室的初始压强为1200mbar，初始温度为900℃。
步骤2、保持向反应室通入氢气，氢气流量为60slm，设定反应室的温度为1700℃，压力为50mbar，并通入1000sccm氯化氢气体，待反应室的温度及压强逐步达到设定值并稳定后，维持1min，以对衬底进行预刻蚀处理。
步骤3、开始N型缓冲层生长，其生长条件如下：
a、反应室温度为1700℃，氢气1流量为60slm，反应室压力为50mbar；同时在此外延生长过程中保持反应室温度、氢气流量和反应室压力恒定。
b、同时向反应室同通入碳源和硅源，碳源为乙烯，流量为35sccm；硅源为三氯硅烷，由氢气作为载气带入反应室内，流量为70sccm；保持乙烯和三氯硅烷流量恒定，并通入氯化氢气体，保持氯硅摩尔比为6：1。
c、同时向反应室同通入N元素掺杂源，N元素掺杂源为氮气，其流量为2000sccm，并保持氮气通入量恒定，以获得恒定N元素掺杂浓度的缓冲层。
d、生长时间为25min。
步骤4、进行浓度为2E18cm-3，厚度为0.7μm的只掺杂N元素的N型外延层生长。
通过二次离子质谱法(SIMS)对单一掺杂N元素的N型缓冲层的掺杂浓度和厚度进行测量，测得N元素掺杂浓度为9.8E19cm-3，厚度为1.8μm；使用涡电流法测得的电阻率为11mΩ.cm。
本发明提供的具有N型缓冲层的外延结构及其制备方法在4H-SiC衬底与外延层之间存在一层故意掺杂Al元素的N型缓冲层，其具有以下的有益的效果：
一、对缓冲层内晶格常数精细调整的效果，实现衬底到外延层的良好过渡；
二、无论衬底是否存在肖克利堆垛层错，均可实现外延层中无肖克利堆垛层错的效果；
三、可防止了衬底中螺位错缺陷扩展为肖克利堆垛层错；
四、降低衬底与外延层间的电阻率。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有N型缓冲层的外延结构，其包括4H-SiC衬底以及生长在4H-SiC衬底表面的外延层，其特征在于：在4H-SiC衬底与外延层之间还具有一层故意掺杂Al元素的N型缓冲层，N型缓冲层的掺杂元素为N元素和Al元素，缓冲层中内N元素浓度NN≥5E17cm-3，Al元素浓度与N元素浓度之比为1/2-1/10^6；N型缓冲层开始生长时的Al元素浓度为NAls，结束生长时的Al元素浓度为NAle，该缓冲层中内任意一点的Al元素浓度为NAli，并满足NAls≥NAli≥NAle的关系。
2.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于：所述N型缓冲层中Al元素掺杂浓度呈线性分布、凸弧型分布、凹弧形分布或者梯形分布。
3.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于：所述N型缓冲层的厚度为0.1-10μm。
4.一种具有N型缓冲层外延结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将碳化硅衬底放入充满氢气气氛的反应室内，反应室具有初始压力，对反应室进行升温，达到初始温度；初始压力为800mbar-1200mbar，初始温度为500-900℃。
步骤2、向反应室通入氢气，氢气的流量为60-150slm，反应室的温度为1550-1700℃，压力为50-300mbar，刻蚀时间为1-30min。
步骤3、对反应室加热，继续通入氢气，并通入硅源、碳源和含有N元素和Al元素的掺杂源，进行共掺杂缓冲层生长；反应室温度为1550-1700℃，氢气流量为60-150slm，反应室压力为50-300mbar；碳源的流量为10-500sccm，硅源的流量为20-500sccm；掺杂源的流量为0-2000sccm；在进行掺杂的时候，控制缓冲层中内N元素浓度NN≥5E17cm-3，Al元素浓度与N元素浓度之比为1/2-1/10^6；缓冲层开始生长时的Al元素浓度为NAls，结束生长时的Al元素浓度为NAle，缓冲层中内任意一点的Al元素浓度为NAli，并满足NAls≥NAli≥NAle关系；
步骤4、完成共掺杂缓冲层生长后继续进行其他外延层结构生长。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：在步骤2中，还通入有氯化氢气体，氯化氢气体的流量为0-1000sccm。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：在步骤3中生长过程中还通入有氯化氢气体，且生长源中的氯硅摩尔比为3-6：1。
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