[发明专利]一种碳化硅晶体的位错识别方法

说明书

本发明提供了一种碳化硅晶体的位错识别方法，所述方法包括以下步骤：(1)将碳化硅晶体在碱性腐蚀剂中进行腐蚀；(2)腐蚀完成后，观察位错腐蚀坑形貌，从而将碳化硅晶体中刃位错、螺位错和基平面位错识别；所述碳化硅晶体包括高纯碳化硅和氮掺杂碳化硅，其中，高纯碳化硅的腐蚀时间为5～7min，氮掺杂碳化硅的腐蚀时间为7～9min。本发明通过优化碱性腐蚀的腐蚀时间，将高纯碳化硅和氮掺杂碳化硅的腐蚀时间控制在少于10min，就能将高纯碳化硅或氮掺杂碳化硅中的刃位错、螺位错和基平面位错三种位错准确区别开来；腐蚀时间短且能将晶体中的三种位错准确识别出来。

技术领域

本发明涉及一种碳化硅晶体的位错识别方法，属于晶体材料测试表征的技术领域。

背景技术

碳化硅作为一种新型的功率元器件材料，因其具有高电阻率、高强度及良好的导热性而被广泛关注。但由于其生长条件要求较高，在生长过程中引入的缺陷限制了其性能的提高和进一步的应用与发展。因此，对缺陷的表征及统计成为改善其缺陷的首要前提。位错，作为一种线缺陷，依据其形成机理的不同和造成的半原子面的差异，可分为刃位错(TED)、螺位错(TSD)及基平面位错(BPD)。不同位错及其密度的大小对后续外延生长的影响也各不相同，因此，准确区分各类位错对于碳化硅晶体质量的确定至关重要。

由于位错的存在会在碳化硅位错存在区域造成微观的晶格畸变，宏观上表现为表面应变能大，因此通常采用对碳化硅进行碱性腐蚀的方法可使存在表面应力的区域塌陷，从而以腐蚀坑的形式出现。对于碳化硅的位错腐蚀多采用熔融的NaOH或KOH，但由于碳化硅进行氮掺杂后化学稳能更加定性，因此单一碱性腐蚀剂难以实现对三种位错的高区分度腐蚀检测。

CN108169228A公开了一种准确辨别碳化硅单晶位错类型的方法，该方法通过对碳化硅单晶进行缺陷选择腐蚀，腐蚀完成后观察位错腐蚀坑形貌，获得腐蚀坑的截面图和宽度、深度信息，进而通过腐蚀坑的截面图和夹角来辨别位错类型。该方法中使用KOH、NaOH或者两者的混合物为腐蚀剂，腐蚀时间为 10～35min，该方法可以准确地判断碳化硅晶体中的混合位错，螺型位错和刃型位错位错类型，却不能同时实现对刃位错、螺位错及基平面位错的识别，且腐蚀时间较长。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种碳化硅晶体的位错识别方法，该方法通过针对当前市场应用较广的高纯碳化硅与氮掺杂碳化硅的物性特点，提供对应碳化硅腐蚀工艺从而实现对碳化硅晶片的良好腐蚀，从而实现将晶体中的刃位错、螺位错和基平面位错准确区别开来。

本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种碳化硅晶体的位错识别方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将碳化硅晶体在碱性腐蚀剂中进行腐蚀；

(2)腐蚀完成后，观察位错腐蚀坑形貌，从而将碳化硅晶体中刃位错、螺位错和基平面位错识别；

所述碳化硅晶体包括高纯碳化硅和氮掺杂碳化硅，其中，高纯碳化硅的腐蚀时间为5～7min，氮掺杂碳化硅的腐蚀时间为7～9min。

优选的，高纯碳化硅的腐蚀时间为6min，氮掺杂碳化硅的腐蚀时间为 8min。

优选的，步骤(1)中，当将高纯碳化硅进行腐蚀时，所述碱性腐蚀剂包括KOH，所述腐蚀的温度为500～600℃。

优选的，当将高纯碳化硅进行腐蚀时，所述腐蚀的温度为520～580℃。

更优选的，当将高纯碳化硅进行腐蚀时，所述腐蚀的温度为550℃。

优选的，步骤(1)中，当将氮掺杂碳化硅进行腐蚀时，所述碱性腐蚀剂包括KOH和Na₂O₂，KOH与Na₂O₂的质量比为50:7～9，所述腐蚀的温度为 550～650℃。