位错密度检测：深入了解材料性能的关键指标

本文件规定了碳化硅单晶抛光片位错密度的测试方法本文件适用于晶面偏离{0001}面角度为0°～8°的碳化硅单晶抛光片的位错密度的测试随着科技的发展和进步，第三代半导体材料碳化硅（SiC）取得了令人瞩目的成就，所研发的碳化硅器件的性能指标远超当前硅基器件，并且成功实现了部分碳化硅器件的产业化，在一些重要的能源领域开始逐步取代硅基电力电子器件，并逐步展现出巨大的潜力

随着SiC单晶和外延技术的进步，碳化硅器件将逐步展现出其性能和降低系统成本方面的优势，将被广泛应用在5G通信、智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域

由于SiC本身的结构特点，在使用SiC形成衬底的过程中，以各种位错（包括刃位错、螺位错及基平面位错）为代表的微观缺陷都会急剧增加，从而大大降低衬底的质量

因此，测试碳化硅单晶抛光片的位错密度对改进衬底质量及器件性能具有重要的意义

本本件规定了用化学择优腐蚀结合图像识别法检测碳化硅晶片中位错密度的方法本文件适用于4H及6H-SiC晶片材料中Si面位错检测及其密度统计，材料表面为化学机械抛光状态碳化硅（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（FrankSFs），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度的标准属于空白领域，因此特制定本标准

行业标准《低位错密度砷化镓抛光片蚀坑密度的测量方法》由全国半导体设备和材料标准化技术委员会归口上报，主管部门为工业和信息化部。本标准规定了低位错密度砷化镓(GaAs)抛光片腐蚀坑密度(EPD)的测量方法。本标准适用于直径2英寸和3英寸且EPD小于5000/cm的圆形GaAs晶片的EPD的测量。

行业标准《低位错密度磷化铟抛光片蚀坑密度的测量方法》由全国半导体设备和材料标准化技术委员会归口上报，主管部门为工业和信息化部。本标准规定了低位错密度磷化铟(InP)抛光片腐蚀坑密度(EPD)的测量方法。本标准适用于直径2英寸且EPD小于5000/cm的圆形InP晶片的EPD的测量。

行业标准《电解电容器用铝箔平均位错密度测量方法》，主管部门为电子工业部。本标准规定了电解电容器用铝箔平均位错密度的测量方法。本方法适用于平均位错密度为0～9×10^(6)个cm^(2)的电解电容器用铝箔。

国家标准《微束分析 分析电子显微术 金属薄晶体试样中位错密度的测定方法》由TC38（全国微束分析标准化技术委员会）归口，主管部门为国家标准化管理委员会。

本文件规定了利用透射电子显微镜（TEM）测量金属薄晶体中位错密度的设备、试样、测定方法、数据处理、测定结果的不确定度和试验报告。本文件适用于测定晶粒内不高于1X1015m-2的位错密度。也适用于测量几十纳米至几百纳米厚度金属薄晶体试样中单个晶粒内的位错密度。

国家标准《碳化硅单晶位错密度的测试方法》由TC203（全国半导体设备和材料标准化技术委员会）归口，TC203SC2（全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会）执行，主管部门为国家标准化管理委员会。

本文件规定了碳化硅单晶位错密度的测试方法。本文件适用于晶面偏离{0001}面、偏向{1120}方向0°~8°的碳化硅单晶位错密度的测试。

本标准适用于位错密度为0～100000个/cm的砷化镓单晶的位错密度的测量。检测面为｛111｝和｛100｝面。

国家标准《砷化镓单晶位错密度的测量方法》由610（中国有色金属工业协会）归口，主管部门为中国有色金属工业协会。

本标准适用于位错密度为（0～1000000）个/cm的砷化镓单晶的位错密度的测量。检测面为{111}面和{100}面。

国家标准《锗单晶位错密度的测试方法》由TC203（全国半导体设备和材料标准化技术委员会）归口，TC203SC2（全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会）执行，主管部门为国家标准化管理委员会。

本标准规定了锗单晶位错密度的测试方法。本标准适用于｛111}、｛100｝和｛013｝面锗单晶位错密度的测试，测试范围为0cm-2~100000cm-2。

国家标准《砷化镓单晶位错密度的测试方法》由TC203（全国半导体设备和材料标准化技术委员会）归口，TC203SC2（全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会）执行，主管部门为国家标准化管理委员会。

本标准规定了砷化镓单晶位错密度的测试方法。本标准适用于｛100｝、{111｝面砷化镓单晶位错密度的测试，测试范围为0cm-2~100000cm-2。

国家标准《氮化镓单晶位错密度的测量 阴极荧光显微镜法》由TC203（全国半导体设备和材料标准化技术委员会）归口，主管部门为国家标准化管理委员会。

本标准规定了用阴极荧光显微镜法测试氮化镓单晶位错密度的方法。 本标准适用于位错密度在1×10^3 个/cm2~5×10^8 个/cm2 之间的氮化镓单晶中位错密度的测试。

国家标准《低位错密度锗单晶片腐蚀坑密度(EPD)的测量方法》由TC203（全国半导体设备和材料标准化技术委员会）归口，主管部门为国家标准化管理委员会。

本标准规定了低位错密度锗单晶片的腐蚀坑密度（EPD）的测量方法。本标准适用于测试位错密度小于1000个／cm2、直径为75mm~150mm的圆形锗单晶片的位错腐蚀坑密度。

国家标准《蓝宝石单晶位错密度测量方法》由TC203（全国半导体设备和材料标准化技术委员会）归口，主管部门为国家标准化管理委员会。

本标准规定了蓝宝石单晶位错密度的测量方法。本标准适用于抛光加工后位错密度为0个／cm2~100000个／cm2的蓝宝石单晶位错密度的测量，检测面为｛0001)、{1120)、{1012)、{1010｝面。