CN102175565A - 一种测量SiC晶体中微管密度的方法 - Google Patents

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王翎
彭燕
徐现刚
胡小波
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Abstract

一种测量SiC晶体中微管密度的方法，包括将SiC晶体的被测表面划分为若干正方形小区，使每个小区的面积为5×5mm2，并对小区编号；取小区的中心点作为测量点，用显微镜测量并记录每个视野区域的微管个数，可得被测小区的微管密度为：微管个数/视野面积；对每个被测小区测量得到的微管个数进行求和，得到视野面积内SiC晶片被测表面的微管总数，进而得到整个SiC晶片的微管密度。本发明的方法不用采取同步辐射光源或者腐蚀方案，用显微镜就可实现，具有全片观测、非接触、非破坏性的特点。

Description

一种测量SiC晶体中微管密度的方法
技术领域
本发明提供一种测量SiC晶体中微管密度的方法，属于晶体测量技术领域。
背景技术
SiC是第三代宽禁带半导体代表，具有禁带宽度大、迁移率高、热导率高等优良的电学热学特性。可应用于高温、高压、强辐射等极端场合，是大功率的固体器件的理想半导体。
目前影响碳化硅应用的主要因素是其高密度缺陷。碳化硅块状晶体中最常见缺陷被称为微管。微管是空心的超级螺型位错，其Burgers矢量沿着C轴。对微管的产生已经提出或者确定了许多原因。这些原因包括Si或者C夹杂物，边界缺陷，及多型夹杂等。例如，参照文献Analysis on defect generation during the SiC bulk growth process(D.Hofmann，E.Schmitt，M.Bickermann，M.Kolbl，P.J.Wellmann，A.Winnacker，MaterialsScience and Engineering B61-62，P48)。但对微管形成机理仍不完全清楚，对其控制方法仍是需要讨论的话题。
微管的观察方法也较多，经常用的方法包括同步辐射形貌像方法，腐蚀方法，显微镜观察等。不同方法各有优缺点。同步辐射方法验证了微管的本质，可以清楚得到微管的像。然而同步辐射形貌像需要同步辐射光源，并且只能进行小面积观察，参见Directevidence of micropipe-related pure superscrew dislocations in SiC  (X.R.Huang，M.Dudley，W.M.Vetter，W.Huang，and S.Wang C.H.Carter，Jr.Applied Physics Letters Volume74，P.353)。而采用腐蚀方法，受到腐蚀条件、衬底电学性质等条件影响，一般微管和螺位错的腐蚀坑很难区分，参见Etching Study of Disloacations in Heavily Nitrogen Doped SiCCrystals(Ping Wu Journal of Crystal Growth Volume 312，P.1193)。采用显微镜进行对晶片观察，一般存在两种观察模式，一是明场，另一个偏光。由于微管贯穿整个晶片，在不同的焦点深度均可观察到微管形貌像，通过变化焦距可以追踪微管在晶片内的走向。微管的透射明场像具有彗星状，一般为带拖尾的小黑点，这是由于微管贯穿整个晶片，而光学显微镜有一定的景深，微管在焦平面以下的部分显示为一模糊的小尾，如图1所示，由此可以确定微管的存在。微管的透射偏光像为一带4个亮翅膀的蝴蝶状，如图2所示，也可由此确定微管的存在。在Birefringence images of micropipes viewed end-on in6H-SiC single crystals(Lina Ning，Xiaobo Hu，Xiangang Xu，Xiufang Chen，Yingmin Wang，ShouzhenJiang and Juan Li.J.Appl.Cryst.41，P.939-943)文章中，阐述了透射偏光下微管管芯和光斑的大小，确认了偏光下微管的特征像。然而，此微管的观测必须依靠显微镜才能完成，因此不能一次测量整个被测面积。
发明内容
针对以上技术的不足，本发明提供一种测量SiC晶体中微管密度的方法，该方法简单易行。
本发明的技术方案如下：
一种测量SiC晶体中微管密度的方法，步骤如下：
1)将SiC晶体的被测表面划分为若干正方形小区，使每个小区的面积为5×5mm2，并对小区编号；
2)取小区的中心点作为测量点，用显微镜测量并记录每个视野区域的微管个数，可得被测小区的微管密度为：微管个数/视野面积；
3)对每个被测小区测量得到的微管个数进行求和，得到视野面积内SiC晶片被测表面的微管总数，按以下公式得到整个SiC晶片的微管密度：
Figure BSA00000421509000021
优选的，上述步骤1)中被测小区的划分方法如下：
i.直径50.8mm的SiC晶体的被测表面划分为68个被测小区，并对被测小区编号，每个被测小区的面积为5×5mm2，如图3所示；
ii直径75.6mm的SiC晶体的被测表面划分为164被测小区，并对小区编号，每个被测小区的面积5×5mm2；如图4所示；
iii.直径101.6mm的SiC晶体的被测表面划分为300被测小区，并对小区编号，每个被测小区的面积5×5mm2；如图5所示；
根据本发明，所述的SiC晶体包括4H-SiC晶体、6H-SiC晶体或15R-SiC晶体。所述的SiC晶体直径为50mm～125mm。SiC晶片电阻率为N型、P型或者半绝缘等。
步骤2)中的显微镜选取光学显微中的明场模式或者偏光模式。
根据本发明，所述的SiC晶片，其中离轴取向的量选自8°，4°或3.5°。
本发明的方法，能保证测量点的均匀分布，得到整个被测面积的平均微管密度。
与已有技术相比，本发明的方法不用采取同步辐射光源或者腐蚀方案，具有全片观测、非接触，非破坏性的特点。借助于显微镜就可实现，简单易行。采取将晶片划分小格方式，可以保证均匀的观测整个晶片。最后通过计算可以方便得到某个小区微管密度及整片的微管密度。
附图说明
图1透射明场模式下微管形貌图。
图2透射偏光模式下微管形貌图。
图3本发明中直径2英寸的SiC晶片划分及其小区编号图。
图4本发明实施例1中的SiC晶片微管分布图。图5本发明中直径3英寸的SiC晶片划分及其小区编号图。
图6本发明实施例2中的SiC晶片微管分布图。图7本发明中直径4英寸的SiC晶片划分及其小区编号图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：对晶片直径50.8mm的4H-SiC晶片进行微管测量。
所述的显微镜为日本OLYMPUS公司显微镜，放大倍数50倍，利用标尺对视野进行标定，得到50倍下视野范围为15.6mm2。
微管分布如图4所示，根据得到晶片面积上共计微管个数123个(空白区域微管个数为零)，则：
实施例2：对晶片直径75.6mm的6H-SiC晶片进行微管测量。所述的显微镜为日本OLYMPUS公司显微镜，放大倍数50倍，利用标尺对视野进行标定，得到50倍下视野范围为15.6mm2。
微管分布如图6所示，根据得到晶片面积上共计微管个数142个(空白区域微管个数为零)，则：

Claims (5)

1.一种测量SiC晶体中微管密度的方法，其特征在于，方法如下：
1)将SiC晶体的被测表面划分为若干正方形小区，使每个小区的面积为5×5mm2，并对小区编号；
2)取小区的中心点作为测量点，用显微镜测量并记录每个视野区域的微管个数，可得被测小区的微管密度为：微管个数/视野面积；
3)对每个被测小区测量得到的微管个数进行求和，得到视野面积内SiC晶片被测表面的微管总数，按以下公式得到整个SiC晶片的微管密度：
2.如权利要求1所述的测量SiC晶体中微管密度的方法，其特征在于，步骤1)中被测小区的划分方法如下：
i.直径50.8mm的SiC晶体的被测表面划分为68个被测小区，并对被测小区编号，每个被测小区的面积为5×5mm2；
ii直径75.6mm的SiC晶体的被测表面划分为164被测小区，并对小区编号，每个被测小区的面积5×5mm2；
iii.直径101.6mm的SiC晶体的被测表面划分为300被测小区，并对小区编号，每个被测小区的面积5×5mm2。
3.如权利要求1所述的测量SiC晶体中微管密度的方法，其特征在于，所述的SiC晶体包括4H-SiC晶体、6H-SiC晶体或15R-SiC晶体。
4.如权利要求1所述的测量SiC晶体中微管密度的方法，其特征在于，所述的SiC晶体直径为50mm～125mm。
5.如权利要求1所述的测量SiC晶体中微管密度的方法，其特征在于，步骤2)中所述的显微镜选取光学显微中的明场模式或者偏光模式。
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CN112284283A (zh) * 2020-10-09 2021-01-29 山东大学 一种重掺杂p型SiC晶片缺陷的检测方法

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