化学机械抛光（CMP）是集成电路制造中实现晶圆局部和全局平坦化的最有效方法。随着集成电路技术节点的持续降低,铜互连的层数越来越多,对每一层平坦化的要求越来越高。抛光液作为CMP工艺中最重要的耗材之一,其性能的优劣直接决定晶圆的抛光效果和良品率。高低差的有效控制是铜膜CMP实现平坦化的前提,也是难点和重点问题。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,为铜的“过抛”留出时间,完全去除残余铜。本文针对这些问题从研究抛光液的几种组分出发,进行了系统实验研究和理论分析,实现了铜膜高低差的有效控制,获得了优异的平坦化表面以及高的铜钴去除速率选择比,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.针对新研发的碱性抛光液对铜表面化学腐蚀严重,高低速率差难以控制等问题,依据优先吸附及钝化理论,提出采用复合抑制剂协同的方法实现对高低速率差的有效控制。在H2O2-甘氨酸抛光体系下,采用抑制剂十二烷基硫酸铵（ADS）和1,2,4-三氮唑（TAZ）复配协同作用,既实现了强的台阶高度修正能力（台阶高度从3800（?）修正到654（?））,同时抛光液的稳定性也得到很大程度的改善（至少稳定3天）。2.针对高p H值下,含有混合抑制剂的抛光液稳定性较差以及铜钴去除速率选择比低的问题,依据一剂多用、简化成分的原则,提出选择新型活性剂油酸钾（PO）作为铜钴的抑制剂。研究发现其皂化反应特性和p H值有关,且少量（50 ppm）PO因与钴离子的快速络合可以提高钴的去除速率,而多量（2000 ppm）PO的引入可以有效催化Co（OH）2向Co3O4的转化,从而降低钴的去除速率。正是PO对铜/钴的络合性和缓蚀能力存在明显的差异,PO应用于铜膜CMP,有效提高了铜钴的去除选择选择比（接近100）和表面质量（Sq=3.86 nm）。3.针对铜钴速率选择比依然较低的问题,依据蠕虫状胶束溶液的性质,采用聚合物-表面活性剂复配的方法,通过高分子聚合物非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚（JFCE）和PO的协同作用,PO胶束形态由蠕虫状转变为大的收缩的球形胶束,减弱了PO对铜的吸附作用,提高了铜的去除速率,从而实现了高的铜钴速率选择比（311:1）,以及优异的抛光表面（Sq 1.08 nm）,为一步抛光工艺下新型碱性抛光液的应用做了铺垫。