在32 nm技术节点中,采用Ta/TaN作为Cu互连线的粘附扩散阻挡层。但是随着IC技术的不断发展,集成电路向着高集成度和高性能化方向发展。当技术节点达到16 nm以下时,新材料Ru由于具有更低的电阻率,可以实现无籽晶层Cu直接电镀,因此将成为替代Ta/TaN作为Cu互连粘附阻挡层的热门材料。但是关于Ru的化学机械抛光还很少有报道。因此研究Ru的化学机械抛光性能和工艺有着重要的意义。论文首先研究了Ru的化学机械抛光工艺参数,结果表明,使用优化的工艺参数:压力2 psi,流量150 ml/min,抛光头转速60 rpm,抛光盘转速65 rpm,得到Ru的去除率(MRR)为25.6 nm/min,表面粗糙度(RMS)达到1.96?(测试范围:10μm×10μm)。同时,为了得到较高的Ru抛光去除速率,本文研究了FA/OⅠ螯合剂和H2O2氧化剂对Ru的抛光去除速率和静态腐蚀速率的影响。实验结果表明,随着H2O2浓度的增加,在抛光过程中,Ru表面形成了致密氧化层,导致Ru的抛光去除速率和静态腐蚀速率先增加后减少。通过电化学方法对Ru表面的腐蚀情况进行了分析研究。结果表明,FA/OⅠ螯合剂能通过与Ru的氧化物((RuO4)2-和RuO4-)形成可溶性胺盐([R(NH3)4](RuO4)2)提高Ru的去除速率。另外,通过调节FA/OⅠ螯合剂和H2O2氧化剂的浓度,可以使Ru与Cu的抛光速率达到1:1,有助于在抛光过程中降低阻挡层的腐蚀,满足工业生产要求。最后,在抛光液中加入了少量的Ⅰ型非离子表面活性剂,有效的降低了金属Ru CMP后表面粗糙度。