在SiC晶体中，存在多种缺陷，其中一些会显著影响器件性能。主要的缺陷类型包括微管、晶界、多型夹杂物、碳夹杂物等宏观缺陷，以及堆垛层错（SF）、刃位错（TED）、螺旋位错（TSD）、基面位错（BPD）及其混合位错。就密度而言，近年来SiC晶体的质量有所提升，其中微管的密度为1〜10个/cm²，位错密度约为10³～10⁴个/cm²。尽管如此，与Si相比，SiC的缺陷密度依然较高。
微管被认为是大位移的螺旋位错，其中心存在空洞。碳夹杂物则是在晶体生长过程中嵌入的碳尘，导致高密度位错的产生，这些缺陷对器件性能有严重影响。
图1显示了通过KOH熔融蚀刻8°偏角（0001）4H-SiC衬底表面后，在晶体缺陷处形成的凹坑显微照片。位错线垂直延伸，蚀刻后在表面形成六边形凹坑。相对地，基面位错沿（0001）面方向平行延伸，形成椭圆形凹坑。螺旋位错的晶体偏移量存在差异，偏移较大的螺旋位错和混合位错会导致器件漏电流，而大多数小型位错对器件性能影响较小。
图1：通过熔融KOH，在SiC衬底表面形成蚀刻凹坑的照片
图2：基面位错形成堆垛层错
在高浓度n型区域，由于电子和空穴的复合寿命较短，缓冲层或衬底中的空穴密度较低，因此堆垛层错的扩展主要发生在漂移层中。此外，堆垛层错的边界在晶体学上是稳定的（不会移动），因此扩展后的堆垛层错区域通常呈矩形或三角形。
通过优化外延生长条件，可以大幅减少漂移层中的基面位错。如今，采用合适的缓冲层已显著降低SiC外延中漂移层的基面位错密度。
图3：由于离子注入而形成晶体缺陷的TEM图像
在进行离子注入时，SiC会产生晶体缺陷。图3和图4展示了对SiC进行高浓度Al离子注入并退火后的横截面TEM（透射电子显微镜）图像。图3显示了注入Al的区域，存在高密度的黑色缺陷，这些缺陷是由于晶体变形所致。即使经过高温退火，晶体仍未完全恢复。图4放大了缺陷区域，显示了高分辨率的TEM晶格图像。可以观察到周期为1纳米、每四层为一个周期的4H-SiC结构。箭头所指的位置显示插入了一层额外的晶格层，形成了Frank堆垛层错。据悉，注入的Al元素聚集成层状结构，导致堆垛层错的形成。
图4：缺陷处的高分辨率图像
