鍺晶片表面清洗研究進展

曹玲

(中國電子科技集團公司第四十六研究所，天津 300220)

鍺是半導體器件中最早使用的材料之一[1]，然而，由于鍺的氧化物在水中極易溶解，鍺表面狀態極難被控制，使其在電子器件中的應用受到了極大的限制[2]。然而，近年來，鍺因具有空遷穴移率高、禁帶寬度窄等優點而得到越來越多的關注，使其成為了制造高性能器件襯底材料的不二之選[3]。因此，尋找更有效的鍺表面清洗及鈍化方法的研究成了半導體行業中極重要的一部分。

與研究較為成熟的硅晶片相比。清洗后的鍺仍然難以獲得完全平整、無污染的表面。本文介紹了鍺表面的氧化機理及各國學者研究對鍺表面清洗的不同方法，以期幫助讀者對鍺的清洗獲得更為全面的認識。

1　鍺表面的氧化機理

Kibyung Park[4]等人對大氣環境下Ge表面的氧化情況進行了研究。首先將雙面拋光的鍺片在甲醇和丙酮的溶液中清洗5 min，隨后用0.5%的稀氫氟酸浸泡2 min，去除原生氧化層。在臭氧層環境下形成預期的氧化層后將鍺晶片放置于室溫空氣中。

圖1為不同暴露時間下Ge表面XPS曲線。由圖1可知，隨著在空氣中暴露時間的增加，鍺氧化物的構成發生了改變。當暴露時間少于0.5 h時，位于770 cm-1的GeOX結構占主要地位，隨著在空氣中暴露時間的增加，位于830 cm-1和920 cm-1的GeO2峰占據了主導位置，隨著暴露時間的增加，Ge表面的化學狀態發生了改變。試驗可知與Si氧化不同，空氣中鍺的氧化過程可分為兩個階段，第一階段主要以表面反應為主，Ge表面的Ge-H鍵和Ge-Ge鍵因氧化被打破，表面主要以GeOX結構為主。……