[发明专利]碳化硅晶片缺陷密度统计方法及统计装置

说明书

本发明提供一种碳化硅晶片缺陷密度统计方法及统计装置，所述统计方法包括：获取腐蚀处理后的碳化硅晶片的晶片图像；将晶片图像划分为多个单元格；识别每一单元格的缺陷密度，包括：确定该单元格内每一腐蚀坑的腐蚀坑面积和腐蚀坑离心率；根据腐蚀坑面积和腐蚀坑离心率确定缺陷种类，以及计算每一缺陷种类的数量，其中，缺陷种类包括：螺旋螺型位错缺陷、螺旋刃位错缺陷和基矢面位错缺陷；根据每一缺陷种类的数量与该单元格的面积的比值确定每一缺陷种类在该单元格的缺陷密度；根据每一缺陷种类在对应单元格的缺陷密度确定碳化硅晶片的缺陷密度分布。通过本发明提供的方法，能够对缺陷识别更加精细，提高缺陷识别的精确度和识别效率。

技术领域

本发明涉及半导体材料技术领域，具体地，涉及一种碳化硅晶片缺陷密度统计方法及一种碳化硅晶片缺陷密度统计装置。

背景技术

碳化硅作为典型的第三代宽带隙半导体，因其高饱和电子漂移速率、高击穿场强及高热导率等特性，而被广泛研究，并应用于高温高频高功率和抗辐射等领域。目前商业化制备碳化硅衬底最成熟的技术为物理气相传输(Physical Vapor Transport Method，PVT)法。PVT法生长碳化硅单晶的难点在于对晶体质量的控制，缺陷低于一定水平才可用于后续的器件制备。碳化硅晶体内缺陷的密度统计不仅可以对晶体质量进行评估，还能对长晶工艺进行反馈，为研究生长机理以及器件的失效性分析提供重要依据，对基础研究和工业化生产都有非常重要的意义。

常用的晶体质量表征方法是化学腐蚀法，即采用熔融态的碱，例如KOH，腐蚀碳化硅晶片，晶体有缺陷的地方应力较大，故腐蚀的速度比无缺陷的地方快，所以就形成了腐蚀坑，不同的缺陷会形成不同形状及不同尺寸的腐蚀坑，然后通过光学显微镜统计腐蚀坑。然而，现有技术中，通过用显微镜拍摄晶片不同位置的图片进行人工统计，效率较低，通常只能得到晶片上极小范围的缺陷密度，而且对于尺寸相近的腐蚀坑，人工识别缺陷的准确度差，无法得到准确的晶片缺陷密度。

发明内容

针对现有技术中人工统计效率较低，且识别缺陷的准确度差，无法得到准确的晶片缺陷密度的技术问题，本发明提供了一种碳化硅晶片缺陷密度统计方法及一种碳化硅晶片缺陷密度统计装置，采用该方法统计更加精细，能够提高缺陷识别的准确度和识别效率。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种碳化硅晶片缺陷密度统计方法包括以下步骤：获取腐蚀处理后的碳化硅晶片的晶片图像；将所述晶片图像划分为多个单元格；识别每一单元格的缺陷密度，包括：确定该单元格内每一腐蚀坑的腐蚀坑面积和腐蚀坑离心率；根据所述腐蚀坑面积和所述腐蚀坑离心率确定缺陷种类，以及计算每一缺陷种类的数量，其中，所述缺陷种类包括：螺旋螺型位错缺陷、螺旋刃位错缺陷和基矢面位错缺陷；根据每一缺陷种类的数量与该单元格的面积的比值确定每一缺陷种类在该单元格的缺陷密度；根据每一缺陷种类在对应单元格的缺陷密度确定所述碳化硅晶片的缺陷密度分布。

进一步地，根据所述腐蚀坑面积和所述腐蚀坑离心率确定缺陷种类，以及计算每一缺陷种类的数量，包括：识别腐蚀坑面积介于第一面积范围的腐蚀坑的缺陷种类为螺旋螺型位错缺陷；计算所述螺旋螺型位错缺陷的数量。

进一步地，根据所述腐蚀坑面积和所述腐蚀坑离心率确定缺陷种类，以及计算每一缺陷种类的数量，包括：识别腐蚀坑面积大于所述第一面积范围的最大值的腐蚀坑为叠加腐蚀坑，以及识别腐蚀坑面积介于第二面积范围且腐蚀坑离心率小于设定离心率的腐蚀坑为独立腐蚀坑，识别所述叠加腐蚀坑和所述独立腐蚀坑的缺陷种类为螺旋刃位错缺陷；计算所述叠加腐蚀坑内的螺旋刃位错缺陷的第一数量，以及计算所述独立腐蚀坑的第二数量，其中所述第二面积范围的最大值小于等于所述第一面积范围的最小值；将所述第一数量与第二数量之和作为该单元格的螺旋刃位错缺陷的数量。

进一步地，通过以下方式计算所述叠加腐蚀坑内的螺旋刃位错缺陷的第一数量：