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传统的无机材料形成的铜扩散阻挡层由于其良好的性能已经被广泛地研究，但是在低于3纳米厚度，尤其是在具有较大深宽比的器件中，此类扩散阻挡层的覆盖性会降低，致密性较差，不能作为理想的扩散阻挡层材料。因此，科学家将研究方向转移到有机材料，自组装有机分子层成为被用作扩散阻挡层的新型材料。
本文通过分子自组装技术在Si(100)基体表面自组装生长3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)扩散阻挡层，并对APTMS分子进行末端羧基改性制备COOH-APTMS扩散阻挡层，利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和水接触角测试仪对制备的自组装分子层的表面形貌、组成成分和亲疏水性进行分析。然后通过磁控溅射技术制备Cu/barrier/SiO2/Si样品，利用四点弯曲实验、半导体分析仪对样品的力学性能和漏电流进行表征。将Cu/barrier/SiO2/Si样品在真空条件下热处理1h，温度为250℃到600℃，利用四探针测试仪(FPP)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)探究样品的热稳定性。
SEM和AFM测试结果表明，APTMS和COOH-APTMS阻挡层的自组装条件影响其成膜质量，对于APTMS而言在自组装温度为70℃，自组装浓度为3mmol/L时其成膜质量最好；对于COOH-APTMS而言经过3h改性后其成膜质量最好。XPS测试结果表明制备的APTMS和COOH-APTMS均通过Si-O-Si键与Si基体键合，改性物质1,3,5-三羧基苯甲酸通过O=C-N键与APTMS键合。水接触角测试结果可知APTMS的纯水接触角为64.6°±2°，COOH-APTMS的纯水接触角为35.5°±2°。
四点弯曲测试结果显示APTMS经过羧基改性后与Cu膜的粘附性能得到了改善，与未进行改性时相比界面韧性值提升了19.7%。漏电流测试结果显示Cu/APTMS/SiO2/Si和Cu/COOH-APTMS/SiO2/Si的漏电流分别为10-5A/cm2和10-6A/cm2，改性后样品的漏电流值低了一个数量级，COOH-APTMS阻挡层表现出更好的扩散阻挡性能。XRD、SEM和FPP的测试结果显示，Cu/APTMS/SiO2/Si和Cu/COOH-APTMS/SiO2/Si分别在热处理温度为450℃和550℃检测到Cu3Si相，这说明羧基改性后扩散阻挡层的热稳定性和可靠性得到了明显提升，与APTMS相比COOH-APTMS是更具有前景的扩散阻挡层材料。
本文通过分子自组装技术在Si(100)基体表面自组装生长3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)扩散阻挡层，并对APTMS分子进行末端羧基改性制备COOH-APTMS扩散阻挡层，利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和水接触角测试仪对制备的自组装分子层的表面形貌、组成成分和亲疏水性进行分析。然后通过磁控溅射技术制备Cu/barrier/SiO2/Si样品，利用四点弯曲实验、半导体分析仪对样品的力学性能和漏电流进行表征。将Cu/barrier/SiO2/Si样品在真空条件下热处理1h，温度为250℃到600℃，利用四探针测试仪(FPP)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)探究样品的热稳定性。
SEM和AFM测试结果表明，APTMS和COOH-APTMS阻挡层的自组装条件影响其成膜质量，对于APTMS而言在自组装温度为70℃，自组装浓度为3mmol/L时其成膜质量最好；对于COOH-APTMS而言经过3h改性后其成膜质量最好。XPS测试结果表明制备的APTMS和COOH-APTMS均通过Si-O-Si键与Si基体键合，改性物质1,3,5-三羧基苯甲酸通过O=C-N键与APTMS键合。水接触角测试结果可知APTMS的纯水接触角为64.6°±2°，COOH-APTMS的纯水接触角为35.5°±2°。
四点弯曲测试结果显示APTMS经过羧基改性后与Cu膜的粘附性能得到了改善，与未进行改性时相比界面韧性值提升了19.7%。漏电流测试结果显示Cu/APTMS/SiO2/Si和Cu/COOH-APTMS/SiO2/Si的漏电流分别为10-5A/cm2和10-6A/cm2，改性后样品的漏电流值低了一个数量级，COOH-APTMS阻挡层表现出更好的扩散阻挡性能。XRD、SEM和FPP的测试结果显示，Cu/APTMS/SiO2/Si和Cu/COOH-APTMS/SiO2/Si分别在热处理温度为450℃和550℃检测到Cu3Si相，这说明羧基改性后扩散阻挡层的热稳定性和可靠性得到了明显提升，与APTMS相比COOH-APTMS是更具有前景的扩散阻挡层材料。