简介
C12-15链烷醇聚醚-2又名脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO9），其是一种无色至淡黄色透明液体，具有温和气味、低毒、低刺激性，HLB值约12-14，可与水、醇、酮、芳烃任意比例混溶，对电解质和硬水稳定性好，常用作晶圆CMP抛光液中的非离子表面活性剂。它能优先吸附于Al和多晶硅表面形成滞留层：XPS显示吸附后晶圆表面C1s、O1s峰增强，且多晶硅吸附量高于Al，从而选择性抑制多晶硅去除速率，提高Al/多晶硅速率选择比。
C12-15链烷醇聚醚-2的性状
在晶圆表面的吸附作用
通过XPS实验来分析验证C12-15链烷醇聚醚-2（AEO9）是否在Al晶圆以及多晶硅晶圆表面产生了吸附。当抛光液中加入质量分数0.01%的AEO9后，与未添加C12-15链烷醇聚醚-2的抛光液浸泡的晶圆片相比，Al晶圆表面的C1s峰和O1s峰增强，Al2p峰减弱；多晶硅晶圆表面的C1s峰和O1s峰也明显增强，而Si2p峰和Si2s峰明显减弱。进一步分析添加质量分数0.01% AEO9的抛光液浸泡后的Al晶圆和多晶硅晶圆表面的C1s峰，结果如图5所示。通过开放数据库查阅可知，Al晶圆表面和多晶硅晶圆表面的2个峰分别对应的是AEO9中的链结构（-CH₂CH₂O-）和（-CH₂CH₂-），由此可以确定，Al晶圆和多晶硅晶圆表面增加的碳元素主要来自抛光液中加入的AEO9，这证明了AEO9会吸附在Al晶圆和多晶硅晶圆表面，表明Al和多晶硅表面上增加的碳元素主要来自AEO9。多晶硅表面C含量增量要多于Al表面C含量增量，表面活性剂在多晶硅表面的吸附量要多于在Al表面的吸附量，由此对多晶硅去除速率抑制效果要大于Al去除速率，从而增加了Al和多晶硅之间速率选择比[1]。
对Al化学作用的影响
相较于不添加C12-15链烷醇聚醚-2的抛光液，抛光液中加入C12-15链烷醇聚醚-2后，Al的动电位极化曲线均向左上角移动，腐蚀电位正移，腐蚀电流密度减小。非离子表面活性剂具有两性分子结构，一端是亲水基，另一端是疏水基。依据优先吸附理论，抛光液中的非离子表面活性剂会先于氧化剂吸附在铝金属表面，从而形成滞留层；而在材料CMP过程中发生的化学反应则是氧化剂与铝金属反应生成铝的氧化物，表面活性剂并不参与其中的化学反应，但是氧化剂要与铝发生反应首先要通过非离子表面活性剂AEO9在铝表面形成的滞留层。在该过程中，由于滞留层的存在，导致铝金属界面上氧化剂分子的总数下降，最终使Al表面的化学反应强度降低[1]。
参考文献
[1] 曹钰伟,王胜利,罗翀,等. 脂肪醇聚氧乙烯醚对铝栅CMP中铝和多晶硅去除速率选择比的影响 [J]. 润滑与密封, 2025, 50 (04): 73-79.