国家标准计划《碳化硅晶体材料缺陷图谱》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委。

主要起草单位 东莞市天域半导体科技有限公司 、第三代半导体产业技术创新战略联盟 、北京大学东莞光电研究院 、北京天科合达半导体股份有限公司 、芜湖启迪半导体有限公司 、河北同光晶体有限公司等 。

碳化硅作为典型的宽禁带半导体材料，因其优越的物理特性非常适合在大功率、高温和高频环境下应用，属于典型的新材料。

《战略性新兴产业分类（2018）》中3.4.3.1半导体晶体制造-3985*-电子专用材料制造（碳化硅单晶和单晶片）；《新材料标准领航行动计划（2018-2020年）》中二、主要行动-（二）4先进半导体材料明确提及建立碳化硅标准；《新材料产业发展指南》中三、发展方向（二）中明确提及宽禁带半导体材料；《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》中关键战略材料-三、第284项对应碳化硅外延片。

电力电子器件（或称功率半导体器件、功率器件）是电力电子技术发展的基础和核心。

随着电力电子技术在输配电中应用需求的不断增大，大功率电力电子器件得到了大力发展。

经过多年的发展，传统Si基功率器件的性能已逼近理论极限，为使功率器件性能有更大甚至是突破性的提高，必须选择比Si材料性能更优异的第三代宽禁带半导体材料。

碳化硅（SiC）相比于Si有更高饱和漂移速度、更高的临界击穿电压和更高的热导率等突出优点，更适合大功率、高温、高频、抗辐照应用场合。

SiC半导体器件拥有体积小、散热效率高、运行损耗低、制备污染少等经济和环保效益。

相比其他宽禁带半导体材料，SiC已经形成产业化，继续降低生产成本，提升产品良率是行业的重要发展方向。

碳化硅晶体生长、晶体加工以及碳化硅外延等过程都会带来缺陷。

衬底缺陷继承于晶锭生长的位错与缺陷，并在切除和抛光等加工工艺过程中引入缺陷；外延缺陷则与衬底层缺陷和其外延生长模式息息相关；工艺缺陷是器件制造相关工艺在晶体中引入的结晶缺陷。

这些缺陷与其他半导体材料，如硅、锗的缺陷，在形状、类型、起因上都有所不同或完全不同，它们的存在降低了后续器件对碳化硅材料的利用率。

不同类型的缺陷对器件造成不同程度的影响，例如BPD位错会形成载流子复合中心，使双极型器件的正向导通电压发生漂移，导致其稳定性恶化，衬底的BPD位错可以通过一定手段在外延生长中转化为危害较小的TED位错，以降低对双极性器件的影响。

外延层缺陷对器件特征参数的影响最为直接，部分外延层缺陷是由衬底缺陷贯穿或作为诱因而形成的，比如微管缺陷一种Burgers矢量很大的贯穿型螺位错，是SiC功率器件中危害最大的一种缺陷，会导致器件反向偏压失效，直至击穿。

因此，有必要对碳化硅材料在生产、加工中的缺陷进行识别、检验，按其产生原因和影响程度对SiC晶体、衬底和外延层缺陷进行归类，分析其产生原因和消除方法，具有重要意义。

通过降低碳化硅晶体材料中的缺陷密度来提高材料的利用率，以进一步降低碳化硅功率器件的制造成本，这也是半导体领域的有效技术手段。

目前尚未有碳化硅晶体缺陷图谱相关的标准，制定本标准可规范碳化硅晶体缺陷的定义、特征，规定典型的图谱、缺陷的产生原因以及消除方法，可以用于指导碳化硅材料生产和研究中各种缺陷的识别、检验，也可以给碳化硅器件的生产和研究作为参考。

本文件规定了碳化硅晶体缺陷的术语和定义、形貌特征、产生原因及除方法。本文件适用于碳化硅单晶晶锭、碳化硅衬底片和碳化硅外延片制备过程中各种缺陷的检验和分析。具体拟包括如下缺陷： 1)晶锭缺陷包括：裂纹、六方空洞、杂晶、硅滴、碳包裹物、边缘多晶、多型等； 2)衬底缺陷包括：位错、层错、微管、碳包裹体、晶型包裹体、双Shockly型堆垛层错、螺位错、刃位错、基晶面位错、小角晶界、划痕和CMP隐含划痕等； 3)外延缺陷包括：表面形貌缺陷、掉落颗粒物、三角形缺陷、彗星缺陷、胡萝卜缺陷、直线型缺陷、小坑缺陷、梯形缺陷、台阶聚集、外延凸起、乳凸、界面位错、原生型层错、不全位错、半环列阵、点缺陷、碳空位、外延层螺位错、外延层刃位错和外延层基晶面位错等； 4)工艺缺陷包括：高温退火缺陷、氧化缺陷、电应力诱导缺陷、电应力诱导条形层错和干法刻蚀缺陷等。 本标准已联合多家单位，经过前期的技术积累，收集汇总了200余张缺陷图谱，具备制定标准的技术基础。标准研制过程中也将联合国内主流的碳化硅晶体材料企事业单位、科研院所继续进行图谱的收集、分析，最终确定上述图谱及分析。