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相变存储器(Phase Change Random Access Memory, PCRAM)产业化的实现离不开器件良率的快速提升，而良率提升依赖于器件失效现象的克服。本文系统研究分析芯片集成工艺技术失效现象和内在机理，开发了高稳定性底部接触电极化学机械抛光（Chemical Mechanical Planarization, CMP）工艺，取得了以下创新成果: 1.基于8英寸和12英寸工艺平台，系统研究了底部接触电极金属钨和相变材料Ge2Sb2Te5(GST) CMP工艺的失效现象，表现为抛光后在限定通孔内出现凹陷。对该失效机理的研究认为是光致腐蚀导致。同时对于金属钨，还存在碱性研磨剂的化学反应作用导致的工艺失效。 2.分析了相变材料物理气相沉积(PVD)工艺中出现的失效类型，具体表现在在底部接触电极与相变材料层之间形成了绝缘材料而造成电路断路。具体研究了绝缘材料产生的原因和机理，并针对PVD工艺失效提出了改善方案，改善方案实施后效果显著。 3.研究了标准130nm和40nm工艺技术节点合金化(Alloy)高温工艺对集成电路工艺及PCRAM的影响。研究表明该工艺使GST薄膜材料发生明显体积收缩，导致相变材料层与底部接触电极发生脱落，造成电路断路;并且使GST成分产生偏析，导致芯片无法正常工作。针对这类缺陷提出了钝化层工艺取代合金化高温工艺进行改善的技术方案。 4.通过对上述工艺的失效问题进行现象分析、内在机理研究、对应解决方案设计以及通过芯片制备验证方案可行性，首次在8英寸晶圆片上成功制造出测试器件工艺良率为100％，疲劳操作次数达到9*107以上的芯片单元，为实现PCRAM芯片器件的产业化向前迈进了一大步。 5.提出了8Mb PCRAM疲劳操作的失效模型，该模型认为嵌入在GST薄膜材料中的底部接触电极边缘处电流密度过大导致RESET和SET的过操作，并且从工艺和测试角度提出了改善方案。 6.系统分析了8英寸平台下不同器件结构，电极密度及尺寸对底部接触电极金属钨CMP工艺的影响，并系统分析了CMP清洗工艺对后抛光处理的作用和对金属钨凹陷的影响。 7.基于12英寸工艺平台，首次采用介电材料酸性抛光液进行金属钨CMP，整片晶圆的电性结果表明，抛光工艺中出现金属钨凹陷的问题得到成功解决。