【技术实现步骤摘要】
本申请属于半导体，尤其涉及高电子迁移率晶体管材料制备方法、材料和晶体管。
技术介绍
1、传统的第二代半导体algaas/gaas hemt(high electron mobility transistor，高电子迁移率晶体管)材料实现了截止频率为ft＝664ghz，最大频率为924ghz，而基于inp的hemt实现了更高的截止频率为610ghz，最大频率为1.5thz。但是基于gaas和inp的hemt器件提供非常低的击穿电压。因此，它们只适用于低电压，高频应用。相对而言，gan基hemt器件比传统的gaas和inp基hemt具有更好的直流和射频性能。gan由于其良好的材料特性，如高击穿场、饱和电子速度、二维电子气(two-dimensional electron gas，2deg)密度和大带隙，且随着algan/gan hemt材料生长技术的发展，gan材料在射频和功率器件领域中发挥着越来越重要的作用。然而，随着器件尺寸的减小，射频电流崩溃、漏电流和短通道效应等一系列问题严重影响algan/gan hemt材料在高频方面的应用。
2、相比于algan/gan hemt，aln/gan hemt具有更大的极化效应，由于无algan引起的合金无序散射和界面粗糙散射，通过使用超薄势垒层增加了本征跨导，栅极更靠近2deg，可有效抑制由器件尺寸缩小引起的短沟道效应，实现aln hemt超高频应用，在直流和射频性能上具有优势。
3、虽然aln具有高极化效应、高功率和高工作频率，但aln与gan晶格失配较大(约2.
技术实现思路
1、本申请实施例提供了高电子迁移率晶体管材料制备方法、材料和晶体管，以得到性能更强，稳定性更好，陷阱效应更少的高电子迁移率晶体管材料。
2、本申请是通过如下技术方案实现的：
3、第一方面，本申请实施例提供了一种高电子迁移率晶体管材料的制备方法，包括：
4、将衬底放入反应室，清洗衬底。
5、在清洗完成后的衬底上依次生长aln成核层、algan缓冲层和gan沟道层；其中，氨气作为n源。
6、在gan沟道层生长完成后，将反应室内的氨气量增加到第一预设区间内，之后调节反应室内的温度和气压达到aln势垒层的生长条件时，再将反应室内的氨气量减小到第二预设区间，生长aln势垒层。
7、在aln势垒层生长完成后，在aln势垒层的上方生长保护层。
8、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，aln势垒层的生长条件为：反应室内的气压为2-50mbar，反应室内的温度为900-1100℃。
9、第一预设区间为：30000-50000sccm。
10、第二预设区间为：700-1000sccm。
11、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，aln势垒层的厚度为2.5-7nm。
12、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，将衬底放入反应室，清洗衬底，包括：
13、将衬底放入反应室，当反应室内的温度和气压达到第一预设条件时，清洗衬底。
14、在清洗完成后的衬底上依次生长aln成核层、algan缓冲层和gan沟道层，包括：
15、衬底清洗完成后，升高温度，降低气压，当反应室内的温度和气压达到第二预设条件时，在清洗完成后的衬底的上方生长aln成核层。
16、aln成核层生长完成后，增加氢气量，当反应室内的气压达到第三预设条件时，在aln成核层的上方生长algan缓冲层。
17、algan缓冲层生长完成后，在algan缓冲层的上方生长gan沟道层。
18、aln势垒层生长完成后，在aln势垒层的上方生长保护层，包括：
19、aln势垒层生长完成后，升高气压，当反应室内的温度和气压达到第四预设条件时，在aln势垒层的上方生长保护层。
20、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，第一预设条件为：反应室内的气压为200mbar，反应室内的温度为1000-1100℃。
21、第二预设条件为：反应室内的气压为50-150mbar，反应室内的温度为1100-1200℃。
22、第三预设条件为：反应室内的气压为100-200mbar，反应室内的温度为1100-1200℃。
23、第四预设条件为：反应室内的气压为100-200mbar，反应室内的温度为1000-1200℃。
24、在生长aln成核层时，采用tmal作为al源，采用低v/iii比。
25、在生长algan缓冲层时，采用tmal作为al源，采用tmga作为ga源。
26、在生长保护层时，采用sih4作为si源。
27、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，algan缓冲层包括第一缓冲层、第二缓冲层、第三缓冲层和第四缓冲层；其中，algan缓冲层的厚度为500-1000nm。
28、第一缓冲层、第二缓冲层、第三缓冲层和第四缓冲层的厚度相同。
29、第一缓冲层的al的含量为60％-70％；第二缓冲层的al的含量为40％-50％。第三缓冲层的al的含量为30％-40％；第四缓冲层的al的含量为20％。
30、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，aln势垒层的生长过程中使用tmin作为表面活性剂。
31、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，保护层材质为sinx或者sio2；保护层的厚度为1-5nm。
32、gan沟道层的厚度为50-1000nm。
33、aln成核层的厚度为50-150nm。
34、衬底的材料为si、蓝宝石、sic、aln或者gan。
35、第二方面，本申请实施例提供了一种高电子迁移率晶体管材料，所述高电子迁移率晶体管材料由第一方面任一项所述的高电子迁移率晶体管材料的制备方法制备得到。
36、第三方面，本申请实施例提供了一种晶体管，具有如第二方面所述的高电子迁移率晶体管材料。
37、可以理解的是，上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
38、本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
39、本申请在生长aln势垒层之前增大氨气量，保证gan沟道层不被高温刻蚀，能够形成良好的异质结界面(较为平滑和平整的平面)，减少陷阱效应出现的可能，进而提高高电子迁移率晶体管材料的性能和稳定性。
40、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
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1.一种高电子迁移率晶体管材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管材料的制备方法，其特征在于，所述AlN势垒层的生长条件为：所述反应室内的气压为2-50mbar，所述反应室内的温度为900-1100℃；
3.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管材料的制备方法，其特征在于，所述AlN势垒层的厚度为2.5-7nm。
4.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管材料的制备方法，其特征在于，所述将衬底放入反应室，清洗所述衬底，包括：
5.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管材料的制备方法，其特征在于，所述第一预设条件为：所述反应室内的气压为200mbar，所述反应室内的温度为1000-1100℃；
6.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管材料的制备方法，其特征在于，所述AlGaN缓冲层包括第一缓冲层、第二缓冲层、第三缓冲层和第四缓冲层；其中，所述AlGaN缓冲层的厚度为500-1000nm；
7.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管材料的制备方法，其特征在于，所述AlN势垒层的生长过程
8.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管材料的制备方法，其特征在于，所述保护层材质为SiNx或者SiO2；所述保护层的厚度为1-5nm；
9.一种高电子迁移率晶体管材料，其特征在于，所述高电子迁移率晶体管材料由权利要求1至8任一项所述的高电子迁移率晶体管材料的制备方法制备得到。
10.一种晶体管，其特征在于，具有如权利要求9所述的高电子迁移率晶体管材料。
...【技术特征摘要】
1.一种高电子迁移率晶体管材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管材料的制备方法，其特征在于，所述aln势垒层的生长条件为：所述反应室内的气压为2-50mbar，所述反应室内的温度为900-1100℃；
3.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管材料的制备方法，其特征在于，所述aln势垒层的厚度为2.5-7nm。
4.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管材料的制备方法，其特征在于，所述将衬底放入反应室，清洗所述衬底，包括：
5.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管材料的制备方法，其特征在于，所述第一预设条件为：所述反应室内的气压为200mbar，所述反应室内的温度为1000-1100℃；
6.如权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘国平，张志荣，尹甲运，高楠，王波，房玉龙，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：
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