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随着集成电路特征尺寸的不断减小,传统的铝互连线因其较高的电阻电容（RC）延迟与较差的抗电迁移性能已经严重限制了集成电路的发展。铜由于其优良的导电性和较好的抗电迁移性能,已经逐渐取代铝互连,成为新一代的互连材料。然而,铜互连的应用也引入了新的问题,如铜硅的扩散反应、附着性较差及容易氧化等,因此阻挡层的应用极其必要。阻挡层的厚度对其在IC和半导体金属化具有重要影响,较厚的扩散阻挡层使得互连线中铜的横截面积减小,导致互连系统电阻率增加;然而超薄的扩散阻挡层很难拥有良好的台阶覆盖率。由此,去除扩散阻挡层是未来发展的必然趋势。合金化的方法可以有效解决上述问题,因此,进行铜金属化基础理论研究对于优化铜互连性能、提高铜互连可靠性具有极其重要的意义。本研究主要探讨了Cu（Zr）及Cu（Mo）合金薄膜的热稳定性及其电学性能,探究其在铜金属化应用上的差异。采用直流磁控溅射的方法在SiO2/Si衬底上分别制备纯铜薄膜及Cu（Zr）、Cu（Mo）合金薄膜,然后将制得的样品在真空度为2×10-4Pa条件下进行退火处理,退火温度为300℃700℃,最后通过四探针、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和半导体分析仪（Keithley 2400）对样品进行观察和测量。实验结果表明,直接在SiO2衬底上沉积纯铜薄膜,500℃退火后就发生明显失效,薄膜的稳定性和电学特性较差。对于Cu（Zr）/SiO2合金薄膜体系,退火后,合金薄膜中的Zr原子向外扩散到表面和界面,扩散到界面的Zr原子同SiO2发生反应,生成ZrO2,构成一层7nm的阻挡层。但由于Zr与SiO2的反应,导致O原子分布分散,出现界面过渡元素曲线变缓现象。Zr原子的掺入引入附加电阻较小,具有较好的电学性能,并在一定程度上改善了薄膜的热稳定性。但Cu（Zr）合金薄膜的稳定性仍较差,需进一步研究来提高合金薄膜的稳定性。对于Cu（Mo）/SiO2合金薄膜体系,薄膜的稳定性得到了较大的改善。退火后Mo原子从合金层中析出,在界面处形成8nm的阻挡层,并且Mo原子不与SiO2基底反应,使得界面过渡元素转变迅速。高温退火后界面扩散得到抑制,无Cu3Si生成。长时间退火对漏电流几乎无影响,Cu（Mo）合金具有良好的可靠性。