Ta 基阻挡层 CMP 去除层间介电层 (ILD) 场区中暴露的 Ta/TaN 阻挡膜，实现 MET5 层中相邻 Cu 互连线之间的电气隔离 。
原理展开
此步骤紧随主要的 Cu CMP 步骤之后，旨在去除大部分 Cu 覆盖层，并选择性地在 Ta 基阻挡层上停止 。Ta 基阻挡层 CMP 的目的是完全去除层间介电层 (ILD) 场区中暴露的 Ta/TaN 阻挡膜，从而在 MET5 层中实现相邻 Cu 互连线之间的电气隔离 。由于 Cu 容易扩散到周围的介电材料中并导致器件失效，因此 Ta 基阻挡层必须在沟槽和通孔内保持完整，作为必要的扩散阻挡层 。完成此平坦化步骤是后续 C
阻挡层 CMP 遵循协同的“化学钝化-机械去除”机制 。与主要依赖铜快速化学氧化的本体 Cu CMP 不同，Ta 基阻挡层在化学性质上呈惰性，其去除需要机械磨损与表面改性之间的特定平衡 。在抛光过程中，研磨液的化学成分会诱发表面电化学反应，在阻挡层表面形成纳米级的金属氧化物钝化层 。该钝化层的形成速率由氧化动力学和研磨液化学性质决定，而其去除则受磨料浓度及抛光垫施加的机械应力控制 。由于 Ta 具有很强的抗化学溶解性，与 Cu CMP 相比，其去除通常更依赖于机械作用，因此需要优化抛光垫压力和磨料相互作用，以剪切掉钝化层 。
Ta 阻挡层 CMP 步骤的研磨液选择必须优先考虑 Ta 阻挡层、暴露的 Cu 互连线以及底层介电层之间的高选择性 。如果 Cu 的化学去除速率显著超过 Ta 阻挡层，则可能导致 Cu 互连线出现严重的碟形坑 (dishing) 以及介电层侵蚀 (erosion)，从而降低互连平坦度 。为了缓解这一问题，阻挡层 CMP 研磨液通常会加入特定的抑制剂，使其选择性地吸附在暴露的 Cu 表面上，在机械清除 Ta 阻挡层的同时抑制铜的活性溶解 。此外，抛光垫设计（例如采用受控的区段结构或多孔材料）有助于均匀分布下压力，并抑制横向变形的传播 。这种机械优化减少了局部压力集中，从而最大限度地减少了过抛光缺陷，并确保了晶圆表面的均匀平坦化 。