集成电路技术节点不断降低,这对极大规模集成电路（GLSI）多层铜布线加工精度提出了更高的要求。化学机械抛光（CMP）将化学作用和机械作用相结合,是集成电路制造中获得晶圆全局和局部平坦化的最有效方法。抛光液作为CMP工艺中最重要的耗材之一,其性能的好坏直接决定晶圆的抛光效果和良品率。自集成电路进入20-14 nm工艺节点,铜膜抛光已由传统的粗抛、精抛两步工艺改为了一步,这就要求铜膜抛光过程中在互连材料铜获得高去除速率的同时阻挡层材料钴的去除速率近乎为零,即满足铜膜抛光后停止在钴阻挡层上。本文针对这一问题从研究抛光液的不同组分对铜钴去除速率选择比的影响出发,进行了系统实验研究和理论分析,在获得铜钴高去除速率选择比的同时,研究成果对铜膜抛光液的优化以及最终实现国产化具有一定的指导意义。具体成果如下:1.针对H2O2在铜表面形成的钝化膜疏松、传统腐蚀抑制剂较难溶解及环保性不佳等问题,采用了一种新型的易溶型腐蚀抑制剂TT-LYK。在甘氨酸体系下,TT-LYK具有很好的钝化保护作用,且在与常用的1,2,4-triazole 1:1混合协同作用下对铜膜的抑制效果更强（速率降至1988埃/min）、表面粗糙度更低（Sq=1.20nm）。2.针对抛光液主要成分对钴去除速率及对铜钴去除速率选择比控制机理尚不明确等问题,研究了抛光液中不同组分（磨料浓度、H2O2浓度、腐蚀抑制剂）以及抛光液p H值对难调控的钴去除速率的影响及作用机理。结果表明:较低的磨料浓度（0.50 wt%）、较高的H2O2浓度（30 ml/L）、较高的抛光液p H值（10.50）以及引入适量的腐蚀抑制剂（500 ppm TT-LYK）均能有效抑制钴的去除速率。在该条件下,铜钴去除速率选择比可达212:1,满足工业应用大于100的要求。在此基础上通过采用有机碱TEAH与无机碱KOH的混合使用,在满足铜钴去除速率选择比要求的同时,提高了抛光液的稳定性（至少稳定3天）。3.针对目前对抛光液提出的绿色环保的要求,在前面研究的基础上,提出引入一种新型绿色添加剂壳聚糖CTS。不同浓度的CTS在抛光液中可起到杀菌、提高分散性、络合金属离子、腐蚀抑制、降低表面粗糙度等作用,适量CTS的引入能将铜钴去除速率选择比从24:1提高到67:1,并对上述作用机理进行了分析。同时将更低技术节点下采用钌作为阻挡层材料时铜钌的去除速率选择比从123:1提高至451:1,说明CTS可作为钌的有效腐蚀抑制剂。此研究为CTS在CMP产业中的应用提供了理论指导。