锗单晶在酸性SiO2抛光液条件下的抛光机理及加工工艺

该文研究了化学机械抛光(CMP)条件下,锗单晶在含HNO₃的SiO₂抛光液中的腐蚀过程。通过改变抛光时间,分析锗单晶表面状态的变化规律。结果表明,在SiO₂抛光液pH值为1~2时,SiO₂抛光液中存在 Si—OH和 Si—O^-形式;锗单晶先与HNO₃反应生成Ge(NO₃)₄,而后Ge⁴⁺的含氧酸盐会剧烈水解生成Ge—OH,Ge—OH 继续反应并以Ge—OH₂⁺形式存在。由于表面电荷的吸引,Si—O^-和Ge—OH₂⁺在锗单晶表面生成Si—O—Ge软化层,从动力学角度加快了腐蚀速率,促进了表面抛光的程度。抛光时间为15~20 min时,机械抛光和侵蚀的法向速度处于平衡状态,CMP抛光后锗单晶表面粗糙度S_a≤0.8 nm,10倍显微镜下无划痕、麻点。