集成电路制造行业已经进入7nm技术节点,互连中的RC延迟、动态功耗与串扰噪声是影响器件性能的重要因素,工业界采用Cu/low-κ的互连结构成功降低这些影响。但是由于Cu在low-κ电介质中具有很高的扩散率,因此需要用扩散阻挡层将他们分隔。在本工作中,分别使用不同的生长工艺制备并研究了Ta（N）超薄金属扩散阻挡层和Al基电介质扩散阻挡层,并建立了扩散阻挡层材料的光学特性模型。本论文的主要研究成果如下:1. 采用直流溅射工艺在孔隙率为23%、孔半径为0.9 nm的low-κ电介质材料上制备了不同厚度的超薄Ta（N）扩散阻挡层,研究了厚度对于Ta（N）扩散阻挡层热稳定性与阻挡性能的影响。实验结果表明,当扩散阻挡层总厚度不小于3.5nm时,单层Ta N和Ta/Ta N叠层结构的扩散阻挡层相比于单层Ta具有更好的热稳定性和阻挡中性分子（正庚烷、水分子等）扩散的性能。在沉积过程中,Ta（N）会渗透到low-κ电介质的孔隙中降低通孔的连通性并且会形成Ta-O/Ta-C键,导致low-κ电介质的介电常数增加。2. 采用ALD工艺沉积了Al₂O₃与Al N薄膜,研究了薄膜的光学特性与组成成分。实验结果表明,在去除了Si O₂的Si衬底上沉积Al₂O₃,其光学特性与直接向原始Si衬底上沉积Al₂O₃的结果相近。在没有还原剂前驱体的情况下使用ALD方法沉积出的Al N薄膜具有良好的均一性并且生长循环与厚度呈现出严格的自限制反应,其Al-N键含量约为75%,并发现该薄膜中存在Si-O键。3. 建立了金属扩散阻挡层和电介质扩散阻挡层模型,金属扩散阻挡层具有更大的消光系数,无法使用椭圆偏振法测量厚度较大的薄膜,并且其光学特性曲线与原始low-κ电介质光学特性曲线偏移较大。电介质扩散阻挡层具有与low-κ电介质相类似的折射率与消光系数,其光学特性曲线更接近原始low-κ电介质的光学特性曲线。