[发明专利]一种基于ScAlN介质层的InAlN/GaN MIS-HEMT及其制备方法

权利要求书

1.一种基于ScAlN介质层的InAlN/GaN MIS-HEMT，其特征在于，包括自下而上依次设置的SiC衬底、GaN缓冲层、InGaN背势垒层、GaN沟道层、AlN插入层、InGaN势垒层、GaN帽层和ScAlN介质层；GaN帽层上设置有源电极和漏电极；ScAlN介质层上设置有栅电极，且栅电极位于源电极和漏电极的中间。

2.根据权利要求1所述的一种基于ScAlN介质层的InAlN/GaN MIS-HEMT，其特征在于，ScAlN介质层中Sc与Al摩尔比为(1:2)-(2:1)；进一步优选的，ScAlN介质层中Sc与Al摩尔比为1:1。

3.根据权利要求1所述的一种基于ScAlN介质层的InAlN/GaN MIS-HEMT，其特征在于，所述ScAlN介质层的厚度为6-20nm；所述GaN缓冲层的厚度为2-4μm，GaN缓冲层未进行掺杂；所述InGaN背势垒层的厚度为2-4nm，In的摩尔比为10-15％；所述GaN沟道层的厚度为10-30nm；所述AlN插入层的厚度为0.7-1.5nm；所述InAlN势垒层的厚度为5-9nm，In的摩尔比为16-18％；所述GaN帽层的厚度为2-3nm；

进一步优选的，所述ScAlN介质层的厚度为8nm；所述GaN缓冲层的厚度为2μm；所述InGaN背势垒层的厚度为4nm，In的摩尔比为12％；所述GaN沟道层的厚度为15nm；所述AlN插入层的厚度为1nm；所述InAlN势垒层的厚度为8nm，In的摩尔比为17％；所述GaN帽层的厚度为2nm。

4.根据权利要求1所述的一种基于ScAlN介质层的InAlN/GaN MIS-HEMT，其特征在于，源极与漏极的间距L_SD为3-21μm；栅极长度L_G为1-6μm、栅极与源极的间距L_GS为1-6μm、栅极与漏极的间距L_GD为1-9μm；

进一步优选的，所述源极与漏极的间距L_SD为9μm；栅极长度L_G、栅极与源极的间距L_GS、栅极与漏极的间距L_GD均为3μm。

5.根据权利要求1-4任选一项所述的一种基于ScAlN介质层的InAlN/GaN MIS-HEMT的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

(1)在所述衬底的表面上依次生长GaN缓冲层、InGaN背势垒层、GaN沟道层、AlN插入层、InGaN势垒层、GaN帽层；

(2)在GaN帽层上沉积源电极和漏电极，然后进行退火处理；

(3)利用磁控溅射技术，在GaN帽层上高温生长ScAlN介质层；

(4)在所述ScAlN介质层上沉积栅电极，得到InAlN/GaN MIS-HEMT。

6.根据权利要求5所述的一种基于ScAlN介质层的InAlN/GaN MIS-HEMT的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，利用磁控溅射技术，在GaN帽层上高温生长ScAlN介质层；包括步骤如下：

A、打开射频磁控溅射腔室门，放入Sc靶和Al靶，关闭腔室门；

B、抽真空，直到腔室内真空度低于1×10^-5Torr；

C、往腔室内通入N₂和Ar的混合气体，1-2分钟后停止充气，此操作重复2-4次；

D、继续通入N₂和Ar的混合气体，调节气体N₂的流速至4-8sccm，调节气体Ar的流速至2-6sccm，保持腔内工作气压为3-7mTorr；设置Sc靶直流功率为150-200W，设置Al靶直流功率为150-250W；腔室内的生长ScAlN介质层的温度为25-750℃；

E、溅射生长ScAlN介质层。

7.根据权利要求6所述的一种基于ScAlN介质层的InAlN/GaN MIS-HEMT的制备方法，其特征在于，步骤D中，腔室内的生长ScAlN介质层的温度为750℃。