ICS 29.045 H 80/84 团体 标准 T/CASA S 013—2021 碳化硅晶片位错密度检测方法 KOH腐蚀结合图像识别 法 Measuring method for testing the density of dislocation in SiC crystal Combined KOH etching and image recognition methods 2021-11-01发布 2021-11-01实施 第三代半导体产业技术创新战略联盟 发布 全国团体标准信息平台 T/CASAS 013—2021 I 目 次 前 言 ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ III 引 言 ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ IV 1 范围 ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .. 1 2 规范性引用文件 ................................ ................................ ................................ ................................ .............. 1 3 术语和定义 ................................ ................................ ................................ ................................ ...................... 1 4 方法原理 ................................ ................................ ................................ ................................ .......................... 1 5 仪器设备 ................................ ................................ ................................ ................................ .......................... 2 6 试剂和材料 ................................ ................................ ................................ ................................ ...................... 2 7 样品制备 ................................ ................................ ................................ ................................ .......................... 2 8 测试环境 ................................ ................................ ................................ ................................ .......................... 2 9 测试程序 ................................ ................................ ................................ ................................ .......................... 3 10 结果计算 ................................ ................................ ................................ ................................ ........................ 5 11 重复性和准确性 ................................ ................................ ................................ ................................ ............ 5 12 报告 ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ 5 参考文献 ................................ ................................ ................................ ................................ .............................. 7 全国团体标准信息平台 T/CASAS 013—2021 III 前 言 本文件按照 GB/T 1.1 —2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本文件由北京第三代半导体产业技术创新战略联盟标准化委员会（ CASAS）制定发布，版权归 CASAS所有，未经 CASAS许可不得随意复制；其他机构采用本文件的技术内容制定标准需经 CASAS 允许；任何单位或个人引用本文件的内容需指明本文件的标准号。 本文件起草单位： 广州南砂晶圆半导体技术有限公司 、山东大学 、深圳第三代半导体研究院 、广东 芯聚能半导体有限公司 、中国科学院 半导体研究所 、北京第三代 半导体产业技术创新战略联盟 。 本文件主要起草人： 陈秀芳、崔潆心、于金英、胡小波、于国建、徐现刚、杨安丽、朱贤龙、魏学 成、赵璐冰。 全国团体标准信息平台 T/CASAS 013—2021 IV 引 言 碳化硅（这里指 4H-SiC）材料作为重要的第三代宽禁带半导体材料，具有高临界击穿场强、高的 热导率、高的电子饱和漂移速率、优越的机械特性和物理、化学稳定性等特点，可用于制作高温大功率 器件。近年，随着单晶和外延薄膜生长技术的不断发展， SiC单极型器件譬如肖特基二极管（ SBD）及 金属氧化物场效应晶体管（ MOSFET ）已经商业化，在不同应用领域的需求急剧增加。然而，由于材料 中高密度位错缺陷的存在（典型值为 103-104个/cm2），限制了其进一步的发展。 SiC晶体中位错主要有三种类型：螺位错（ TSD）、刃位错（ TED）和基平面位错（ BPD）。在衬 底上进行同质外延时，衬底中的位错缺陷会向外延层中延伸和转化，导致外延层中大量扩展型缺陷。例 如，衬底中的螺位错可以作为外延层中胡萝卜缺陷的成核中心，衬底中的螺位错转化为外延层中的 弗兰 克型层错（Frank SFs ），衬底中的基平面位错大部分转化为刃位错、部分螺旋特征的 BPD直接延伸到 外延层中。这些缺陷的存在严重影响了 SiC功率器件的性能，导致器件参数退化，特别是使得 SiC高功 率器件的优越特性无法得以实现。因此，对位错缺陷进行有效的表征与分析对单晶工艺及外延工艺改进 优化进而 提高器件性能至关重要。 位错具有随 机分布且密度量级大的特征，随着单晶尺寸的增大，人工 统计位错密度的困难增加，过少的统计区域则又无法代表整个晶片的位错密度，因此需要依靠设备自动 化来统计位错密度。 目前我国以 KOH腐蚀结合图像识别 法检测和统计 位错密