新器件、新材料和新工艺不断推动着集成电路按照摩尔定律快速发展,同时极大规模集成电路(GLSI)多层铜布线超精密加工技术也遇到了更大的挑战。化学机械抛光(CMP)是实现晶片表面局部和全局平坦化的最有效方法之一。抛光液是CMP工序中最主要的耗材,其性能的优劣直接决定着整个晶圆的加工效率和质量。自集成电路进入14nm及以下技术节点,铜膜已由传统的粗、精两步抛光转为一步抛光,即在达到铜高速去除的同时又要保证阻挡层材料钴的去除速率近乎为零。本文针对以上问题从具有自主知识产权的碱性抛光液入手进行了基础性研究,研究成果对实现铜膜抛光液国产化具有重要的指导意义。具体成果如下:1.针对国际上通用的酸性抛光液存在腐蚀设备、BTA有机残留难清洗等问题,在碱性条件下首先系统研究了影响化学作用较强的有机胺-FA/OII多羟多胺螯合剂对铜膜CMP的影响。去除速率达到了5304?/min,满足铜膜快速去除(>5000?/min)的要求;针对有机胺体系腐蚀性强的问题,提出表面活性剂“渗透包裹理论”,通过引入渗透力强的ADS表面活性剂,实现了FA/O-ADS体系铜膜的高去除速率(5062?/min)和低静态腐蚀速率(442?/min)。2.针对FA/O-ADS体系存在的抛光液稳定性问题,依据溶胶双层稳定理论和DLVO理论从分子结构研究了不同种类表面活性剂对硅溶胶磨料稳定性及铜去除速率的影响。在上述抛光液中加入0.3vol%的JFCE后,在保持铜去除速率的同时抛光液稳定性提升到三天,可满足工业应用要求。3.针对应用上述抛光液钴速率过高、Cu/Co去除速率比低的问题,将抛光液p H值定在10.5,实现了钴去除速率趋于零。为了解决p H为10.5时FA/O体系抛光液稳定性较差的问题,将甘氨酸作为络合剂加入到体系中,实现了铜膜的“一步抛光”、铜钴的高去除速率比(131:1),和稳定的抛光性能。