扫码添加微信，获取更多半导体相关资料
介绍
由于其出色的低场迁移率，锗最近重新成为高性能器件硅的替代品。至于硅，对锗晶片表面进行适当的湿化学处理对于最终器件的产量和可靠性至关重要。需要开发湿化学工艺来清洁锗和为后续生长工艺进行表面准备，例如外延生长（无氧化物锗表面）或原子层沉积（羟基封端的锗表面）在这项工作中，研究了在各种湿化学作用下锗晶片表面的化学变化。提出了用于锗上外延生长和原子层沉积 (ALD) 的表面制备方法。
关键词： 锗，氧化，蚀刻，漂洗，稳定性
实验性
将 Cz 生长的 p 型 <100> 锗晶片浸入各种化学品（NH4OH、HF、HCl、HBr、H2O2……）中，然后用氮气吹干。除非另有说明，浸渍时间始终为 5 分钟。将样品储存在 N2 环境中直至进一步分析。XPS 光谱是使用配备有 AlKα 阳极的 SSX100 记录的。峰是混合的 Lorentzian-Gaussian 拟合线性。
材料特性
硅和锗都是具有可比物理特性的 IV 族元素，尽管存在明显差异。 表一总结了最相关的那些。硅和锗都形成天然氧化物，显示出链状结构，但硅聚合物没有锗类似物说明 Ge-O-Ge 键的稳定性较低 [4]。此外，GeO2 的六方形式是水溶性的 (5.2 g/l) 。此外，在序列 Si、Ge、Sn、Pb [4] 中，MII 的稳定性有增加的趋势，而不是 MIV 化合物。
图 1：锗晶片表面可能存在的各种类型的污染物
对于任何表面，都可能存在许多不需要的沉积物，如图所示 图1。 有机污染物通常使用氧化化学去除。通常使用氧化和蚀刻的组合去除颗粒和金属，可能辅以螯合剂、表面活性剂和物理作用，如兆声辐射。在以下段落中，我们将了解常用的硅清洁化学品对锗晶片表面的影响。
锗和氧化化学
锗晶片与硅晶片一样，几乎总是被天然氧化物覆盖，如图所示的 XPS 光谱所支持。图2，其中观察到一个大的 GeO2 峰 (BOX)。在将锗晶片浸入水中时，GeO2 被去除。图2(H2O) 仅显示元素锗峰上的小肩峰，表明仅存在低价氧化物 (GeOx, x<2)。这证明天然氧化物主要由水溶性六方 GeO2 组成。不去除下面的低氧化物。因此，很明显，任何能够将 GeOx 氧化为 GeO2 的水性氧化处理都会蚀刻基板，如图所示表二。 然而，氧气（在室温下在水中冒泡）似乎不足以进一步氧化 GeOx。这也体现在图3，在这种处理中没有观察到 GeO2 峰。对于臭氧（室温下在水中起泡），也没有观察到 GeO2 峰。这可以通过假设 GeO2 溶解快于生长来解释。H2O2 (1/9) 倾角则相反，在 33eV 处观察到明显的 GeO2 峰。不幸的是，臭氧和 H2O2 (1/9) 倾角都显示出相当大的蚀刻速率。
漂洗
在湿化学氧化或蚀刻处理之后，通常会溢流冲洗晶片以去除晶片表面的所有残留化学物质。很明显，如前所示，由于氧化物的溶解性，在氧化物形成处理之后的冲洗可以非常有效地去除 GeO2。去除氧化物处理后的冲洗会产生多种效果，如图所示图 5。 在 HF 浸渍后，随后的漂洗去除了更多的亚氧化物。
稳定性
在某些情况下，晶圆在进入下一个工艺步骤之前必须承受在 CR-air 或 N2 负载锁中的等待时间。为了不引入不确定性，保持表面成分恒定很重要。在图 6，图中显示了在不同氢卤酸中浸泡后锗表面的再氧化，无需冲洗。对于 HF 和 HCl，没有观察到明显的趋势。这可能是由于氧化物成分在暴露于空气中会发生变化。GeO 缓慢氧化成 GeO2 [8]。湿度可能会再次溶解这种氧化物，从而导致异常结果。然而，HBr 和 HI 显示氧化物厚度的单调增长。然而，当 HBr 处理过的样品保持在 N2 中时，表面保持无氧化物长达 24 小时（数据未显示）。
文章全部详情，请加华林科纳V了解：壹叁叁伍捌零陆肆叁叁叁