随着集成电路(IC)不断的发展,器件特征尺寸不断减小,目前技术节点到达14nm以下,由于新型材料钌(Ru)具有更低的电阻率,并可以实现无籽晶层铜(Cu)直接电镀,有效减小阻挡层的厚度,具有更高阻挡层性能,因此可代替传统的钽(Ta),作为新一代铜互连扩散阻挡层的热门材料。化学机械抛光(CMP)是实现Ru基阻挡层平坦化的关键技术。在Ru CMP过程中,由于Ru和Cu存在较大的腐蚀电位差,CMP过程中与抛光液接触发生严重的电化学腐蚀,严重影响器件可靠性。因此,本文针对Ru基阻挡层CMP过程中存在的Ru/Cu界面腐蚀问题(Ru的腐蚀、电偶腐蚀)进行了深入研究,主要内容如下:本文采用化学作用为主的弱碱性路线,通过一系列的电化学实验探究,利用氧化钝化及强螯合-吸附的方法,以能斯特方程作为指导依据,揭示了pH值、氧化剂、螯合剂以及活性剂对Ru电化学的腐蚀机理和Ru/Cu间电偶腐蚀的抑制机理。研究结果表明:pH值对Ru腐蚀成膜影响很大,在弱碱性条件下可有效缓解Ru/Cu间电偶腐蚀现象,并选定9作为本课题实验中溶液的pH值。且利用过氧化氢的氧化钝化作用,有效提高Cu的自腐蚀电位接近Ru,促使Ru/Cu间腐蚀电位差先减小后增大。在氧化钝化基础上,继续加入FA/OII型螯合剂,利用强螯合作用,螯合金属离子,溶解钝化膜,促进阳极极化反应,有效降低Ru的自腐蚀电位接近Cu,进一步减小了Ru/Cu间腐蚀电位差。课题同时采用自主研发的FA/OI型非离子表面活性剂,控制Ru、Cu表面钝化膜的溶解,实现吸附机理分析。最终建立了一种FA/O碱性阻挡层抛光液,在过氧化氢为3ml/L,FA/O II型螯合剂为1ml/L,FA/OI型非离子表面活性剂为20ml/L时可有效抑制Ru/Cu间严重的电偶腐蚀现象,促使Ru/Cu间腐蚀电位差达到2.8mV,为继续研究Ru CMP抛光液奠定理论基础。