在SiC晶體中存在各種缺陷，其中一些會影響器件的特性。SiC缺陷的主要類型包括微管、晶界
、多型夾雜物、碳夾雜物等大型缺陷、以及堆垛層錯（SF）、以及刃位錯（TED）、螺旋位錯（TSD）、基麵位錯（BPD）和這些複合體的混合位錯。就密度而言
，最近質量相對較好的SiC晶體中，微管是1〜10個/cm²
，位錯的密度約為10³～10⁴長達個/cm²。至今
，與Si相比
，SiC的缺陷密度仍然較大。

微wei管guan被bei認ren為wei是shi位wei移yi非fei常chang大da的de螺luo旋xuan位wei錯cuo，中zhong心xin存cun在zai空kong洞dong。此ci外wai，碳tan夾jia雜za物wu是shi在zai塊kuai狀zhuang晶jing體ti生sheng長chang過guo程cheng中zhong嵌qian入ru的de碳tan塵chen異yi物wu，是shi高gao密mi度du位wei錯cuo的de來lai源yuan。這zhe些xie對dui器qi件jian來lai說shuo是shi致zhi命ming的de缺que陷xian。

圖1顯示了通過熔融KOH對8°偏角（0001）4H-SiC襯(chen)底(di)的(de)表(biao)麵(mian)進(jin)行(xing)蝕(shi)刻(ke)，在(zai)晶(jing)體(ti)缺(que)陷(xian)部(bu)分(fen)形(xing)成(cheng)凹(ao)坑(keng)的(de)顯(xian)微(wei)鏡(jing)照(zhao)片(pian)。位(wei)錯(cuo)線(xian)在(zai)垂(chui)直(zhi)於(yu)表(biao)麵(mian)的(de)方(fang)向(xiang)上(shang)延(yan)伸(shen)，反(fan)映(ying)了(le)晶(jing)體(ti)的(de)對(dui)稱(cheng)性(xing)
，蝕(shi)刻(ke)後(hou)出(chu)現(xian)六(liu)角(jiao)形(xing)的(de)凹(ao)坑(keng)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，基(ji)麵(mian)位(wei)錯(cuo)在(zai)（0001）麵（與表麵平行的方向）
，位(wei)錯(cuo)線(xian)朝(chao)不(bu)同(tong)方(fang)向(xiang)延(yan)伸(shen)，形(xing)成(cheng)的(de)凹(ao)坑(keng)呈(cheng)橢(tuo)圓(yuan)形(xing)。在(zai)螺(luo)旋(xuan)位(wei)錯(cuo)中(zhong)存(cun)在(zai)多(duo)個(ge)晶(jing)體(ti)偏(pian)移(yi)大(da)小(xiao)不(bu)同(tong)的(de)位(wei)錯(cuo)。晶(jing)體(ti)偏(pian)移(yi)較(jiao)大(da)的(de)螺(luo)旋(xuan)位(wei)錯(cuo)和(he)混(hun)合(he)位(wei)錯(cuo)會(hui)在(zai)器(qi)件(jian)中(zhong)產(chan)生(sheng)漏(lou)電(dian)流(liu)。對(dui)於(yu)小(xiao)型(xing)位(wei)錯(cuo)，大(da)多(duo)數(shu)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)器(qi)件(jian)性(xing)能(neng)。

圖1：通過熔融KOH
，在SiC襯底表麵形成蝕刻凹坑的照片

仔細觀察基麵位錯的結構
，可以發現它具有被兩個部分位錯（Shockley部分位錯）包圍的線性結構。關於基麵位錯，當雙極性電流流過SiC器件時，被兩個部分位錯包圍的區域會發生堆垛層錯擴展，這是導致電阻增加等器件特性劣化的原因。

圖2解釋了當雙極電流流過時，堆垛層錯是如何擴展的。

（1）存在於SiC襯底中的基麵位錯也延伸到漂移層中。

（2）當雙極性電流流過時，漂移層中的電子和空穴被基麵位錯俘獲。

（3）beifuhuodedianzihekongxuefuhebingshifangnengliang。shifangdenengliangdaozhibufenweicuoyidong

，yidongdebufenxingchengduiduocengcuo，duiduocengcuoquyujinyibufuhuodianzihekongxue
，daozhibufenweicuodejixuyidong（堆垛層錯區域擴展）。形成堆垛層錯的區域起到高電阻區域的作用。

圖2：基麵位錯形成堆垛層錯

在高濃度n型xing區qu域yu，由you於yu電dian子zi和he空kong穴xue的de複fu合he壽shou命ming較jiao短duan
，緩huan衝chong層ceng或huo襯chen底di的de空kong穴xue密mi度du較jiao低di。因yin此ci，堆dui垛duo層ceng錯cuo的de擴kuo展zhan發fa生sheng在zai漂piao移yi層ceng中zhong。此ci外wai，堆dui垛duo層ceng錯cuo具ju有you晶jing體ti學xue上shang穩wen定ding的de（不移動的）邊界。因此，擴展的堆垛層錯區域多呈現出典型性的矩形或三角形。

通過適當設置外延生長條件，可大幅減少漂移層中的基麵位錯。如今的SiC外延可以通過采用適當的緩衝層，顯著降低漂移層中基麵位錯的密度。

在對SiC進行離子注入時，會產生晶體缺陷。圖3、圖4展示了對SiC進行高濃度Al離子注入後再退火的橫截麵TEM（透射電子顯微鏡）圖像。從圖3中可以看出，注入Al的區域存在著高密度因變形而看起來黑色的缺陷。即使經過高溫退火，晶體仍未完全恢複。在圖4中，放大了缺陷部分，展示了高分辨率TEM圖像（晶格圖像）。可以觀察到每4層構成一個周期（周期為1納米）的結構
，表明這是4H-SiC。圖中箭頭所指位置插入了一層多餘的層，形成了Frank堆垛層錯。關於這一部分
，已知注入的元素Al等以層狀方式聚集，形成堆垛層錯。

圖4：缺陷處的高分辨率圖像

離子注入產生的缺陷被認為會作為載流子的複合中心。例如，在SiC的PN二極管中，會減少存儲電荷並降低反向恢複電流。最近

，也有嚐試將離子注入產生的缺陷用作抑製SiC MOSFET體二極管特性劣化的方法。

文章來源：三菱電機半導體