随着GLSI的高度集成化和立体化,晶体管特征尺寸的不断缩小以及新材料的引入,对CMOS晶体管性能的要求不断提高。45nm及以下特征尺寸的CMOS晶体管制造中,铝栅结构已经取代传统的多晶硅栅。铝栅技术是微电子技术发展的核心技术,伴随而来的铝栅化学机械平坦化直接影响CMOS晶体管的电性能,铝栅CMP工艺已经成为半导体工业发展的关键性技术,是目前研究的一个前沿课题。铝栅CMP中对铝去除速率的研究具有重要意义。铝去除速率的研究能够降低CMOS器件损害并提高器件稳定性,且对工业生产的生产效率具有重要作用。本文针对几个关键的抛光工艺参数进行大量实验研究,结合动力学、流体力学以及压力模型理论,分析得出各抛光工艺参数对铝栅CMP去除速率的影响规律和机理,以及抛光液各组分对铝栅去除速率的影响规律与机理,最终根据研究的各项因素建立了Al-CMP去除速率的数学模型。表面划痕、表面非均匀腐蚀、抛光后表面颗粒残留等表面缺陷的控制是铝栅CMP过程中关键的问题,各种缺陷会对铝栅器件性能造成严重的影响,划痕和颗粒残留会造成器件的短路或开路,腐蚀会降低电路的稳定性。本文通过实验得出铝栅CMP中抛光工艺和抛光液组分对表面划痕、表面非均匀腐蚀等缺陷的影响规律,并且结合优先吸附理论、滞留层理论和阿伦尼乌斯理论对表面划痕进行了深入的研究,通过考虑铝表面氧化层厚度因素,建立了包括机械作用和化学作用的表面划痕缺陷模型,然后根据优先吸附理论分析解决了表面非均匀腐蚀缺陷。针对抛光后表面缺陷问题进行研究,分析了CMP后表面颗粒残留、金属离子、金属氧化物等缺陷产生的原因,针对这些缺陷提出了铝栅CMP后清洗,非离子表面活性剂的物理吸附作用对去除残留颗粒发挥了极大的作用,螯合剂的对金属氧化物的去除效果明显。通过大量的实验确定了活性剂和螯合剂的品种与浓度,配制出专用清洗液,能够有效的去除表面磨料颗粒残留和金属氧化物残留等抛光后表面缺陷问题,获得很好的表面质量。