1,2,4-三唑与烟酸之间的协同作用机制：作为环保型抑制剂，用于化学机械抛光过程中铜/钌互连结构的微电偶腐蚀抑制

《Surfaces and Interfaces》：Synergistic mechanism between 1,2,4-triazole and nicotinic acid as eco-friendly inhibitors of micro-galvanic corrosion for copper/ruthenium interconnect in chemical mechanical polishing

　　

邵高|马佳辉|赖敬毅|柴志民|葛世荣|谢成

摘要

在化学机械抛光（CMP）过程中，Cu/Ru界面发生的微电偶腐蚀对先进互连器制造构成了重大挑战，因为传统的单一组分抑制剂无法同时保护这两种具有显著不同表面特性的金属。本文提出了一种新型的环保复合抑制剂，该抑制剂结合了1,2,4-三唑（TAZ）和烟酸（NA），用于解决基于H₂O₂的CMP浆液中的这一问题。优化后的配方（10 mM TAZ + 80 mM NA）将电偶腐蚀电流降低了98.6%，使其电偶腐蚀因子降至0.01，并将Cu/Ru表面电位差减少了88.2%，这一结果通过零电阻安培法和Kelvin探针力显微镜得到了验证。密度泛函理论计算表明，NA的HOMO-LUMO能隙（5.568 eV）比TAZ更小，且对金属的亲和力更强；这两种抑制剂通过分子间的O-H···N氢键相互作用。X射线光电子能谱分析显示，TAZ和NA共同吸附在Cu表面形成致密的Cu-TAZ/Cu-NA钝化膜；而在Ru表面，以NA为主的竞争性物理吸附有效抑制了局部腐蚀。这种协同抑制机制依赖于在Cu表面的互补化学吸附和在Ru表面的竞争性物理吸附，共同平衡了界面极性，从而显著抑制了CMP过程中的电偶腐蚀。