从根本上讲,基于 Ta 的衬层的去除是通过受控的摩擦电化学耦合腐蚀机制而非纯机械磨损来实现的 。由于钽在标准酸性 Cu 抛光液中具有化学惰性,阻挡层 CMP 抛光液通常采用碱性环境,并加入特定的络合剂来缓慢释放氧化剂(例如由过碳酸盐衍生的 H₂O₂) 。这种化学环境会在暴露的 Ta 表面诱导形成结合较弱的氧化物和氢氧化物亚层 。在抛光接触区,来自抛光垫和悬浮磨料(例如胶态二氧化硅)的机械摩擦会动态破坏这些钝化反应层,暴露新鲜金属以使连续的电化学反应得以进行 。这一协同过程遵循混合电位理论,即平行阳极金属溶解反应和阴极还原反应在动态界面处耦合 ,其中机械去除分量按照 Preston 方程的定义,与施加的压力和相对速度成正比 。
该步骤的材料和抛光液选择受限于一个关键需求:即必须反转相对于前序 Cu CMP 步骤的去除速率选择性 。由于铜本质上比周围的介质更软且化学反应性更强,因此在 Ta 清除阶段极易发生过抛光 。为减轻这一问题,阻挡层 CMP 抛光液中加入了特定的腐蚀抑制剂(如三唑类化合物),它们会吸附在凹陷的 Cu 表面上形成保护性钝化膜 。同时,抛光液依赖特定的 pH 调节剂来调节表面 Zeta 电位,并仔细调控两种金属的界面电化学溶解速率 。通过动态抑制化学活性 Cu 与钝性 Ta 之间的电位差,抛光液有效地最小化了双金属界面处电偶腐蚀的驱动力 。