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随着半导体工业的持续发展,芯片的特征尺寸将会越来越小。设计稳定高速的互联系统取代传统的Al互联工艺成为研究的热点。Cu与Al相比具有更低的电阻和更高的抗电迁移能力,是最受关注的新一代互联金属材料。但是Cu作为互联线很容易在作为衬底材料的Si或SiO2内部进行扩散,影响甚至破坏器件的性能。为此,人们在衬底材料和Cu之间引入一层起阻挡作用的材料以阻止Cu的扩散。不幸的是Cu在阻挡层材料上的黏附力很弱,非常容易团聚而形成一些不连续的小岛,大大降低了Cu互联线的导电能力和可靠性。对Cu团聚机理的认识将有助于推动Cu互联工艺的应用。本论文基于此问题,以WN（001）表面作为阻挡层材料,系统的研究了Cu在该阻挡层材料表面的吸附行为。首先通过比较吸附能大小确定了Cu原子在WN（001）表面的最佳吸附位;通过分子动力学模拟单个Cu原子在WN（001）表面吸附的动力学行为和对WN（001）表面势能面的拟合指出Cu原子在WN（001）表面具有很高的移动性,说明Cu与表面N原子之间的作用力较弱。然后我们进行了一系列过渡态和电荷密度分布的计算,研究了少量Cu原子在WN（001）表面团聚的可能性,指出在WN（001）表面Cu的团聚和表面铺展润湿实际上是一个互相竞争的过程,认为温度是左右反应进行方向的关键因素。进一步模拟了大量Cu原子在WN（001）表面的团簇生长过程,定义了二维生长和三维生长两种不同的生长机理,结果表明温度是控制团簇生长方式的关键因素,与前面推断的结果一致。同时还发现较高的Cu覆盖度有利于团聚的发生。最后利用分子动力学模拟了高覆盖度下Cu单分子薄膜在WN（001）表面吸附的动态学行为,通过低温和高温下的对比计算,证明Cu的团聚确实取决于反应体系的温度。本文的计算结果与实验现象完全一致,对Cu的团聚过程有了一个系统的认识,Cu-N之间较弱的相互作用是团聚的主要原因。认为温度是控制团聚的关键因素,降低反应体系的温度将有利于减少Cu团聚的发牛。本论文的研究成果为解决Cu的团聚问题提供了理论参考,为解决半导体工业中的关键技术问题指明了方向。