阻挡层 CMP 的基本操作遵循紧密耦合的“化学钝化-机械去除”机制 。在抛光液中氧化剂的作用下，Ta 基衬层会发生表面电化学反应，形成纳米级的金属氧化物钝化层（例如 $TaO_x$）。由于单质 Ta 化学性质稳定，且具有极高的抗自发湿法刻蚀能力，因此仅靠化学溶解无法去除大块的 Ta 。相反，该工艺依赖于磨粒对这种氧化钝化层的持续机械剪切，从而暴露出新鲜的金属，并使其立即被重新氧化 。在微观层面上，这种机械去除过程表现为纳米级的选择性塑性变形和微切削过程 。化学氧化和反复的机械划擦降低了阻挡层材料的局部屈服阈值，使得磨粒能够在施加的抛光垫压力下使 Ta 氧化膜发生塑性变形并被去除 。
该步骤的材料和方法选择取决于在暴露的 Cu 线路和底层介质之上实现 Ta 衬层高去除选择性的需求 。标准的 Cu CMP 抛光液优先考虑 Cu 的氧化，通常无法有效去除 Ta 衬层，因此需要专门的阻挡层抛光液 。这些阻挡层抛光液采用定制的 pH 值和特定的氧化剂来加速 Ta 的钝化速率，同时利用化学抑制剂（如苯并三唑）在暴露的 Cu 表面形成保护性化学吸附层 。这种化学配方抑制了 Cu 的进一步溶解，而较硬的磨粒则保持了对坚硬 Ta 层的高机械去除率 。通过调节磨粒浓度和机械下压力，工艺工程师可以调节钝化速率与机械去除速率之间的平衡，从而决定最终的 CMP 选择性并最大限度地减少表面缺陷 。
在 纳米尺度 技术节点，互连结构的极端小型化意味着局部接触力学和抛光液质量传输对图案密度变得高度敏感 。在测试晶圆上确定的材料去除率和选择性不能直接外推到有图案的器件结构上，因为不同的线宽几何形状会改变局部的机械应力分布 。在 MET6 加工过程中，试图清除致密阵列区域的 Ta 残留物往往需要过抛光，这会带来加速局部 Cu 盘状凹陷和介质侵蚀的风险 。因此，确保在不引起纳米级接触凹陷或过度铜涂抹的情况下完全去除 Ta 阻挡层，对于保持器件的结构完整性和长期的电迁移可靠性至关重要 。
风险与挑战
[高] Cu 碟形凹陷（Dishing）与介质层侵蚀（Erosion）：由于 Ta 基衬层（liner）的机械硬度高于 Cu 互连，因此必要的过抛光（over-polishing）步骤会导致较软的 Cu 线及相邻的层间介质以快于阻挡层本身的速度被磨损 。这种与图形相关的形貌退化损害了后续介质沉积所需的全局平坦度 。
[高] Ta 衬层残留（Stringer）：如果来自磨料的机械剪切力不足以克服钝化层的形成速率，则会导致 Ta 氧化物薄膜去除不完全 。这些导电的 Ta 残留物保留在场区介质上，可能会在相邻的 MET6 互连之间造成直接短路或漏电路径 。
[中] Cu/Ta 界面处的电偶腐蚀（Galvanic Corrosion）：暴露的铜与 Ta 基衬层之间不同的电化学腐蚀电位，可能会在导电的氧化性抛光液中形成局域电偶电池 。这种效应加速了边界处铜的溶解，形成界面沟槽，从而降低了互连的抗电迁移性能 。
[低] 纳米级划痕与塑性变形：为了去除高弹性的 Ta 衬层而要求高机械应力和集中的磨料颗粒，降低了局部赫兹接触压力（Hertzian contact pressure）导致塑性变形的阈值 。磨料的不均匀团聚或过大的下压力会导致严重的微切削（micro-cutting），在软质 Cu 线和介质基体中留下深划痕 。 (Engineering Practice)