在SiC晶體中存在各種缺陷，其中一些會影響器件的特性。SiC缺陷的主要類型包括微管、晶界、多型夾雜物、碳夾雜物等大型缺陷、以及堆垛層錯（SF）
、以及刃位錯（TED）、螺旋位錯（TSD）、基麵位錯（BPD）和這些複合體的混合位錯。就密度而言
，最近質量相對較好的SiC晶體中
，微管是1〜10個/cm²，位錯的密度約為10³～10⁴長達個/cm²。至今，與Si相比，SiC的缺陷密度仍然較大。

微(wei)管(guan)被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)位(wei)移(yi)非(fei)常(chang)大(da)的(de)螺(luo)旋(xuan)位(wei)錯(cuo)，中(zhong)心(xin)存(cun)在(zai)空(kong)洞(dong)。此(ci)外(wai)，碳(tan)夾(jia)雜(za)物(wu)是(shi)在(zai)塊(kuai)狀(zhuang)晶(jing)體(ti)生(sheng)長(chang)過(guo)程(cheng)中(zhong)嵌(qian)入(ru)的(de)碳(tan)塵(chen)異(yi)物(wu)
，是(shi)高(gao)密(mi)度(du)位(wei)錯(cuo)的(de)來(lai)源(yuan)。這(zhe)些(xie)對(dui)器(qi)件(jian)來(lai)說(shuo)是(shi)致(zhi)命(ming)的(de)缺(que)陷(xian)。

圖1顯示了通過熔融KOH對8°偏角（0001）4H-SiC襯chen底di的de表biao麵mian進jin行xing蝕shi刻ke
，在zai晶jing體ti缺que陷xian部bu分fen形xing成cheng凹ao坑keng的de顯xian微wei鏡jing照zhao片pian。位wei錯cuo線xian在zai垂chui直zhi於yu表biao麵mian的de方fang向xiang上shang延yan伸shen，反fan映ying了le晶jing體ti的de對dui稱cheng性xing
，蝕shi刻ke後hou出chu現xian六liu角jiao形xing的de凹ao坑keng。另ling一yi方fang麵mian
，基ji麵mian位wei錯cuo在zai（0001）麵（與表麵平行的方向），位wei錯cuo線xian朝chao不bu同tong方fang向xiang延yan伸shen
，形xing成cheng的de凹ao坑keng呈cheng橢tuo圓yuan形xing。在zai螺luo旋xuan位wei錯cuo中zhong存cun在zai多duo個ge晶jing體ti偏pian移yi大da小xiao不bu同tong的de位wei錯cuo。晶jing體ti偏pian移yi較jiao大da的de螺luo旋xuan位wei錯cuo和he混hun合he位wei錯cuo會hui在zai器qi件jian中zhong產chan生sheng漏lou電dian流liu。對dui於yu小xiao型xing位wei錯cuo，大da多duo數shu不bu會hui影ying響xiang器qi件jian性xing能neng。

圖1：通過熔融KOH，在SiC襯底表麵形成蝕刻凹坑的照片

仔細觀察基麵位錯的結構，可以發現它具有被兩個部分位錯（Shockley部分位錯）包圍的線性結構。關於基麵位錯，當雙極性電流流過SiC器件時，被兩個部分位錯包圍的區域會發生堆垛層錯擴展


，這是導致電阻增加等器件特性劣化的原因。

圖2解釋了當雙極電流流過時，堆垛層錯是如何擴展的。

（1）存在於SiC襯底中的基麵位錯也延伸到漂移層中。

（2）當雙極性電流流過時，漂移層中的電子和空穴被基麵位錯俘獲。

（3）beifuhuodedianzihekongxuefuhebingshifangnengliang。shifangdenengliangdaozhibufenweicuoyidong
，yidongdebufenxingchengduiduocengcuo，duiduocengcuoquyujinyibufuhuodianzihekongxue，daozhibufenweicuodejixuyidong（堆垛層錯區域擴展）。形成堆垛層錯的區域起到高電阻區域的作用。

圖2：基麵位錯形成堆垛層錯

在高濃度n型(xing)區(qu)域(yu)，由(you)於(yu)電(dian)子(zi)和(he)空(kong)穴(xue)的(de)複(fu)合(he)壽(shou)命(ming)較(jiao)短(duan)，緩(huan)衝(chong)層(ceng)或(huo)襯(chen)底(di)的(de)空(kong)穴(xue)密(mi)度(du)較(jiao)低(di)。因(yin)此(ci)
，堆(dui)垛(duo)層(ceng)錯(cuo)的(de)擴(kuo)展(zhan)發(fa)生(sheng)在(zai)漂(piao)移(yi)層(ceng)中(zhong)。此(ci)外(wai)
，堆(dui)垛(duo)層(ceng)錯(cuo)具(ju)有(you)晶(jing)體(ti)學(xue)上(shang)穩(wen)定(ding)的(de)（不移動的）邊界。因此，擴展的堆垛層錯區域多呈現出典型性的矩形或三角形。

通過適當設置外延生長條件，可大幅減少漂移層中的基麵位錯。如今的SiC外延可以通過采用適當的緩衝層，顯著降低漂移層中基麵位錯的密度。

在對SiC進行離子注入時
，會產生晶體缺陷。圖3、圖4展示了對SiC進行高濃度Al離子注入後再退火的橫截麵TEM（透射電子顯微鏡）圖像。從圖3中可以看出
，注入Al的區域存在著高密度因變形而看起來黑色的缺陷。即使經過高溫退火，晶體仍未完全恢複。在圖4中，放大了缺陷部分，展示了高分辨率TEM圖像（晶格圖像）。可以觀察到每4層構成一個周期（周期為1納米）的結構
，表明這是4H-SiC。圖中箭頭所指位置插入了一層多餘的層，形成了Frank堆垛層錯。關於這一部分
，已知注入的元素Al等以層狀方式聚集，形成堆垛層錯。

圖4：缺陷處的高分辨率圖像

離子注入產生的缺陷被認為會作為載流子的複合中心。例如，在SiC的PN二極管中，會減少存儲電荷並降低反向恢複電流。最近
，也有嚐試將離子注入產生的缺陷用作抑製SiC MOSFET體二極管特性劣化的方法。

文章來源：三菱電機半導體