IEC 63068-3:2020

Semiconductor devices - Non-destructive recognition criteria of defects in silicon carbide homoepitaxial wafer for power devices - Part 3: Test method for defects using photoluminescence

IEC 63068-3:2020 provides definitions and guidance in use of photoluminescence for detecting as-grown defects in commercially available 4H-SiC (Silicon Carbide) epitaxial wafers. Additionally, this document exemplifies photoluminescence images and emission spectra to enable the detection and categorization of the defects in SiC homoepitaxial wafers.

Dispositifs à semiconducteurs - Critères de reconnaissance non destructifs des défauts au sein d’une plaquette homoépitaxiale de carbure de silicium pour des dispositifs d’alimentation - Partie 3 : Méthode d’essai pour les défauts à l’aide de la photoluminescence

L’IEC 63068-3:2020 décrit les définitions et les recommandations relatives à l’utilisation de la photoluminescence pour la détection de défauts bruts au sein de plaquettes homoépitaxiales en carbure de silicium (4H-SiC) disponibles dans le commerce. De plus, le présent document donne des exemples d’images de photoluminescence et de spectres d’émission, permettant la détection et la catégorisation des défauts au sein de plaquettes homoépitaxiales en SiC.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 12-Jul-2020
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 31.080.99 - Other semiconductor devices
• Technical Committee: TC 47 - Semiconductor devices
• Drafting Committee: WG 5 - TC 47/WG 5
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 07-Aug-2020
• Completion Date: 13-Jul-2020

Standards Content (Sample)

IEC 63068-3 ®
Edition 1.0 2020-07
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Semiconductor devices – Non-destructive recognition criteria of defects in
silicon carbide homoepitaxial wafer for power devices –
Part 3: Test method for defects using photoluminescence

Dispositifs à semiconducteurs – Critères de reconnaissance non destructifs des
défauts au sein d’une plaquette homoépitaxiale de carbure de silicium pour des
dispositifs d’alimentation –
Partie 3: Méthode d’essai pour les défauts à l’aide de la photoluminescence

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INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
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Semiconductor devices – Non-destructive recognition criteria of defects in

silicon carbide homoepitaxial wafer for power devices –

Part 3: Test method for defects using photoluminescence

Dispositifs à semiconducteurs – Critères de reconnaissance non destructifs des

défauts au sein d’une plaquette homoépitaxiale de carbure de silicium pour des

dispositifs d’alimentation –
Partie 3: Méthode d’essai pour les défauts à l’aide de la photoluminescence

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 31.080.99 ISBN 978-2-8322-8614-2

– 2 – IEC 63068-3:2020 © IEC 2020
CONTENTS
FOREWORD . 4
INTRODUCTION . 6
1 Scope . 7
2 Normative references . 7
3 Terms and definitions . 7
4 Photoluminescence method . 11
4.1 General . 11
4.2 Principle . 11
4.3 Requirements . 11
4.3.1 Measuring equipment . 11
4.3.2 Wafer positioning and focusing . 13
4.3.3 Image capturing . 13
4.3.4 Image processing . 13
4.3.5 Image analysis . 13
4.3.6 Image evaluation . 14
4.3.7 Documentation . 14
4.4 Parameter settings . 14
4.4.1 General . 14
4.4.2 Parameter setting process . 14
4.5 Procedure . 14
4.6 Evaluation . 14
4.6.1 General . 14
4.6.2 Mean width of planar and volume defects . 14
4.6.3 Evaluation process . 15
4.7 Precision . 15
4.8 Test report . 15
4.8.1 Mandatory elements . 15
4.8.2 Optional elements . 15
Annex A (informative)  Photoluminescence images of defects . 16
A.1 General . 16
A.2 BPD . 16
A.3 Stacking fault . 17
A.4 Propagated stacking fault . 18
A.5 Stacking fault complex . 19
A.6 Polytype inclusion . 19
Annex B (informative)  Photoluminescence spectra of defects . 21
B.1 General . 21
B.2 BPD . 21
B.3 Stacking fault . 21
B.4 Propagated stacking fault . 23
B.5 Stacking fault complex . 23
B.6 Polytype inclusion . 24
Bibliography . 25

Figure 1 – Schematic diagram of PL imaging system . 12

Figure A.1 – BPD . 17
Figure A.2 – Stacking fault . 18
Figure A.3 – Propagated stacking fault . 18
Figure A.4 – Stacking fault complex . 19
Figure A.5 – Polytype inclusion . 20
Figure B.1 – PL spectrum from BPD . 21
Figure B.2 – PL spectra from Frank-type stacking faults . 22
Figure B.3 – PL spectra from Shockley-type stacking faults . 22
Figure B.4 – PL spectra from various stacking faults in the wavelength range longer
than 650 nm . 23
Figure B.5 – PL spectrum from stacking fault complex . 24
Figure B.6 – PL spectrum from polytype inclusion . 24

– 4 – IEC 63068-3:2020 © IEC 2020
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
SEMICONDUCTOR DEVICES –
NON-DESTRUCTIVE RECOGNITION CRITERIA OF DEFECTS
IN SILICON CARBIDE HOMOEPITAXIAL WAFER FOR POWER DEVICES –

Part 3: Test method for defects using photoluminescence

FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as "IEC
Publication(s)"). Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested
in the subject dealt with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-
governmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely
with the Internation
...