ge的电化学和化学机械抛光的研究

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1、分类号：TN305.2密级：公开UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文Ge的电化学和化学机械抛光的研究论文作者：潘柏臣学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：微电子学与固体电子学指导教师：张保国职称：教授资助基金项目：河北省高层次人才资助项目百人计划(E201300006)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMicroelectronicsandSolidStateElectronicsELECTROCHEMICALANDCHEMICALMECHAN

2、ICALPOLISHINGSTUDYOFGERMANIΜMbyPanBaichenSupervisor:Prof.ZhangBaoguoMay2017ThisworksupportedbyhundredpeopleplanofHebeiProvincehigh-leveltalentfundingproject.No.E201300006摘要随着集成电路工艺的不断发展，在新的工艺节点中（小于14nm技术节点及以下），采用高迁移率的新型沟道材料以提高半导体器件的性能受到了业界的广泛关注[1]，锗（Ge）材料相较于传统的沟道材料硅（Si）具备着较高的载流子

3、迁移率，因此，在新的技术节点中，将Ge作为沟道材料应用在PMOS晶体管上已经成为当前研究的一个方向。Ge的化学机械抛光（即CMP，ChemicalMechanicalPolishing）是实现沟道材料集成在Si晶圆上的重要步骤。本文通过电化学方法研究了不同氧化剂（过氧化氢、次氯酸钠、三氯异氰尿酸）和pH调节剂（氢氧化钠、氢氧化钾、氨水）对Ge的腐蚀钝化特性，此外研究了NaCl和十二胺对于电化学实验中Ge腐蚀的活化和抑制作用，根据Ge在不同电化学溶液下的电化学测试结果，对Ge/SiO2单晶片进行相应的化学机械抛光，分析不同氧化剂和pH调节剂对Ge/SiO

4、2的去除速率(Ge为质量去除速率，SiO2薄膜通过测试抛光前后膜厚差计算去除速率)的影响，此外，通过在抛光液中添加电化学实验中等比例的NaCl与十二胺进一步验证这两种添加剂对Ge抛光速率的活化与抑制作用；然后通过原子力显微镜（AFM）对抛光前后Ge/SiO2片表面粗糙度进行测试，最终确定在5wt%的SiO2磨料、1vol%的H2O2、pH=9条件下对Ge/SiO2的去除速率选择比（20.97）以及表面粗糙度有着良好的效果。实验中我们还通过加入紫外灯的照射研究其对Ge的电化学实验的影响，实验结果也证实了H2O2在紫外灯的照射下更容易分解产生氧化性更强的羟

5、基自由基从而促进Ge在电化学溶液中的腐蚀作用。通过上述实验我们发现，电化学方法作为理论研究性较强且相对简单的研究方法，应用于Ge的电化学测试上，可以有效地为实际CMP研究提供可靠的理论指导。关键词：化学机械抛光电化学表面粗糙度活化剂抑制剂IABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofintegratedcircuittechnology,inthenewestprocessnode(lessthan14nmnodeandbelow),highmobilitymaterialasnewchannelmaterialswer

6、ereceivedtheextensiveconcerninthesemiconductorindustry[1].Germaniμmhasahighcarriermobilitycomparedtothetraditionalchannelmaterialsilicon,therefore,inthenewtechnologynodes,germaniμmasanewchannelmaterialonthepMOStransistorhasbecomeavaluableresearchdirection.CMPisanessentialprocess

7、stepfortherealizationoftheintegrationofthishighmobilitymaterialonstandardSiwafers.Inthispaper,thecorrosionandpassivationcharacteristicsofGeinthedifferentoxidants(H2O2,NaClO,C3Cl3N3O3)andpHregulators(NaOH,KOH,NH3·H2O)werestudiedthroughtheelectrochemicalmethod.Inaddition,theactiva

8、tionandinhibitionofGe’corrisivitybyNaClanddodec