目前,极大规模集成电路（GLSI）的关键技术节点已降低到10 nm以下。在此技术节点,传统阻挡层材料钽/氮化钽（Ta/Ta N）已不能满足集成电路多层布线的发展需求。金属钌（Ru）凭借其低电阻率、高稳定性等优势已逐步成为众多阻挡层材料的首选。然而,Ru硬度及惰性极高,在集成电路化学机械平坦化（CMP）过程中去除速率低,与Cu之间的去除选择性差,极易在钌阻挡层CMP中进一步加剧碟形坑及蚀坑深度,从而影响芯片的可靠性和成品率。因此,本文从CMP理论、材料、工艺等多个角度出发,针对钌基阻挡层CMP中所涉及的阻挡层材料Ru/Ta N与布线层材料Cu之间的去除速率选择性问题进行研究,主要内容如下:1.研究了p H值对Cu、Ru、Ta N去除速率选择性的影响。在不同p H值条件下（4,6,8,9,10）,分别测试了Cu、Ru、Ta N的去除速率及去除速率选择性,表明了弱碱性环境更有利于提高阻挡层对Cu的去除速率选择性,且在p H值为9时,阻挡层对Cu的去除速率选择性最高。进一步测试了不同p H值条件下的Cu/Ru腐蚀电位及抛光液zeta电位,表明了弱碱性条件下Cu/Ru腐蚀电位差值较小,且抛光液相对稳定。2.在质量传递理论、氧化-钝化理论和络合-吸附理论的指导下,从动态抛光和电化学腐蚀两方面研究了抛光液组分对Cu、Ru、Ta N去除速率选择性的影响,包括磨料、氧化剂、络合剂、抑制剂。结果表明:过低及过高的磨料浓度均不利于材料的去除,5wt%被选为最佳磨料浓度;H₂O₂的加入可以初步提高Cu、Ru、Ta N的去除速率及阻挡层对Cu的去除速率选择性;碳酸胍（GC）作为络合剂可以进一步提高阻挡层材料的去除速率,而抑制剂1,2,4三氮唑（TAZ）可以选择性地抑制Cu的去除。3.利用胍离子对金属氧化物的络合作用、1,2,4-三氮唑（TAZ）对Cu的吸附钝化作用实现了Cu、Ru、Ta N去除速率选择性可控。测试了CMP前后钌阻挡层图形片表面碟形坑及蚀坑深度,表明了具有高去除选择性的抛光液有利于碟形坑及蚀坑的修正;采用扫描电镜（SEM）及X射线光电子能谱仪（XPS）对材料表面进行了形貌和元素分析,揭示了Cu、Ru、Ta N CMP去除机理,表明了GC的存在可以加速三种材料的表面腐蚀速率,而Cu-TAZ的钝化层的存在可以有效保护Cu的表面,抑制Cu的去除。