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随着集成电路特征尺寸不断减小，钴作为一种新型的互连金属，因其优异的电性能和低扩散特性，逐渐成为铜的有力替代品。然而，钴抛光仍面临诸多挑战，在传统化学机械抛光（CMP）方法中，难以兼顾高效率与高表面质量要求。为克服这一瓶颈，本文探索了一种结合电场与CMP的复合技术，即电化学机械抛光（ECMP）。系统分析了机械、化学和电场因素对钴抛光的单独与协同作用，旨在实现高效、精细的表面平坦化。
本研究基于钴ECMP技术，系统分析了机械、化学和电场因素对钴表面抛光效果的影响。结合动态抛光实验与静态腐蚀实验，采用SEM、EDS和XPS对反应产物进行了详细表征，探讨了不同抛光参数对材料去除率与表面质量的综合影响。量化了各因素的作用占比，并揭示了机械、化学与电场的协同作用机制。
本研究定量分析了机械、化学和电场因素在钴ECMP中的影响，发现单独作用中机械因素占主导地位，贡献超过50%。虽然化学和电场因素单独作用较小，但它们促进了协同效应的形成，可显著提高去除率和表面质量。通过静态腐蚀与电化学实验，揭示了氧化物和络合物的形成过程，并分析了三种因素如何协同作用以提升材料去除效率，最终实现平整表面。结合实验数据，提出了一种新的钴ECMP机理模型，阐明了三者协同作用的钴抛光过程。
该研究有助于优化钴ECMP工艺，提升生产效率和表面质量，为新型互连金属钴在集成电路中的应用提供了有益的理论参考，也为其他金属材料的抛光提供了借鉴。
谢芳金，南昌大学先进制造学院摩擦学重点实验室在读博士研究生。研究方向为集成电路互连金属抛光。
许文虎，南昌大学赣江特聘教授，博士研究生导师，入选江西省首批“双千计划”。中国腐蚀与防护学会磨蚀与防护技术专委会委员、中国机械工程学会摩擦学分会青工委委员。研究方向包括集成电路复合能场抛光、摩擦/自润滑材料开发和食品口腔摩擦学。
期刊简介
Friction（《摩擦（英文）》）是清华大学主办的国内首个摩擦学领域国际学术期刊，旨在发表和出版涵盖接触、摩擦、磨损、润滑、表面粘着和界面科学跨学科的创新性研究论文及专题性综述文章，致力于为国内外摩擦学和表面界面科学领域的学者搭建一流的国际学术交流平台，促进摩擦学在中国和国际学术界之间的交流和发展。其2024年影响因子为8.2，在Web of Science核心合集数据库机械工程领域182种期刊中排名第7位(前4%)，稳居Q1区。现为月刊，年发文量160篇。2024年入选“中国科技期刊卓越行动计划二期”领军期刊。2025年起，Friction正式转至自主科技期刊国际化数字出版平台SciOpen发布传播，实现完全独立运营，踏上中国科技期刊自主办刊新征程！
编辑 | 徐军
审核 | 解国新
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