随着芯片尺寸的增大,IC特征尺寸的减少、集成电路密度的增加和光刻焦深的减小铜互连线已逐步取代铝互连线技术。化学机械平坦化(chemical mechanical planarization)被认为是目前铜互连工艺中能兼顾全局与局部平整度要求以及获得超光滑无损伤表面的最有效和最实用的平坦化工艺方法,是ULSI制造中不可或缺的关键技术之一。然而,目前的抛光液和抛光工艺存在效率低、表面缺陷严重、后序清洗困难等缺点,并且随着机械性较差的低k介质的引入,必须采用低抛光压力,这些已成为制约下一代芯片工艺发展的难题。因此,如何实现高效铜化学机械平坦化是芯片制造工艺技术面临的巨大挑战。本文以极大规模集成电路铜CMP抛光液的配制和平坦化工艺为研究方向,在研究CMP的去除机理和总结已有的研究成果的基础上,提出基于阴离子-非离子复合表面活性剂体系的铜抛光液及平坦化工艺,利用两者的协同耦合作用,以实现高效铜化学机械平坦化,提高材料去除率和表面质量。本文以ZYP200型旋转摆动重力式研磨抛光机为试验平台。首先研究阴离子表面活性剂(十二烷基硫酸铵,ADS)与非离子表面活性剂(壬基酚聚氧乙烯醚,NP-10)复合体系对抛光速率、抛光表面质量的影响。利用3D表面轮廓仪、SEM、TEM等仪器检测表面粗糙度、表面形貌和磨料团聚行为,以及通过Tafel极化曲线试验,得出抛光液的腐蚀电位和腐蚀电流,试验表明,NP-10会降低腐蚀电位和增加抛光去除率,同时会造成磨料的团聚行为。通过分析不同浓度的NP-10对抛光去除率和抛光表面质量的影响,以及Tafel极化曲线试验、稳定性试验和粘度试验,选定优化配比3mMADS+0.3mMNP-10;分析了以优化配比为抛光液的工艺参数单因素试验对抛光去除率和抛光表面质量的影响,选定出优化的工艺参数组合进行验证试验,试验结果表明,表面粗糙度达到13-14nm,抛光去除率达到160nm/min。