随着电力电子市场的快速增长,碳化硅(SiC)作为宽禁带半导体材料,逐渐成为开发下一代功率器件的有前途的候选者。SiC具有宽禁带、优异的导热性和高饱和电子速度等物理特性,使得SiC器件在电动汽车、航空航天和功率转换器等领域具有广泛的应用前景。然而,SiC晶圆在生长过程中容易产生各种缺陷,这些缺陷对器件性能产生不利影响,甚至可能导致设备完全失效。因此,SiC缺陷检测成为提升器件性能和可靠性的关键。
SiC晶圆中的缺陷通常分为两大类:晶圆内的晶体缺陷和晶圆表面处或附近的表面缺陷。晶体缺陷包括基面位错(BPDs)、堆垛层错(SFs)、螺纹刃位错(TEDs)、螺纹位错(TSDs)、微管和晶界等。这些缺陷大多来源于SiC衬底的缺陷扩散至外延层,在外延生长过程中可能进一步转化或扩展。表面缺陷则主要包括划痕、三角形缺陷、胡萝卜缺陷、掉落物和颗粒等,这些缺陷通常由外来颗粒异物、衬底缺陷和表面损伤以及外延工艺偏差导致。
为了提升SiC器件的性能和可靠性,必须在设备制造之前进行缺陷检测。目前,已有多种检测技术用于SiC缺陷的检测,如光致发光(PL)检测、扫描电子显微镜(SEM)检测、透射电子显微镜(TEM)检测和光热辐射(PTR)检测等。这些技术各有优缺点,能够帮助研究人员在工业应用中做出明智的选择。
光热辐射技术作为一种无损检测技术,具有灵敏度高、测量速度快等优点,特别适用于SiC材料亚表面缺陷的检测。通过建立理论模型和实验验证,光热辐射技术能够准确探测SiC镜坯的亚表面缺陷及其形貌,为SiC器件的缺陷控制提供有力支持。
综上所述,SiC缺陷检测是提升碳化硅器件性能和可靠性的关键。通过不断改进和优化检测技术,我们可以更好地控制SiC晶圆中的缺陷,推动SiC功率器件在电力电子和能源转换领域发挥更加重要的作用。