随着集成电路的集成度越来越高，第一代Al互连材料由于较差的抗电迁移能力，已不能满足高性能互连材料的要求。Cu比Al具有更低的电阻率、更好的抗电迁移能力，因此，Cu取代Al成为新一代互连材料。然而，Cu互连线在较低温度下会与半导体Si元器件发生互扩散而生成Cu-Si化合物，导致电阻急剧上升，这会严重影响Cu互连线的稳定性与可靠性。为了提高Cu互连线的热稳定性，本研究选择熔点较高且在Cu中溶解度较低的金属V和Ta作为阻挡层材料;同时，通过在Cu中掺杂电阻率较低的Al元素制备得到Cu-Al合金薄膜，基于以上两种方法，本论文研究了不同阻挡层的阻挡性能以及不同薄膜体系的热稳定性。主要研究内容如下:　　(1)采用磁控溅射方法制备得到了不同厚度的Cu/V/Si薄膜，对薄膜样品热处理前后的晶体结构、微观组织形貌和方块电阻进行了测试表征。实验结果表明，Cu(300 nm)/V(50 nm)/Si和Cu(300 nm)/V(100 nm)/Si薄膜样品均能在600℃时保持良好的热稳定性，同时具有较低的方块电阻，其值约为0.2。　　(2)采用反应磁控溅射方法制备得到了不同N2分压比的Cu/VNx/Si薄膜，对薄膜样品热处理前后的晶体结构、微观组织形貌和方块电阻进行了测试表征。实验结果表明，N2分压比为11.72％的VNx阻挡层具有较好的阻挡性能，Cu/VNx/Si薄膜样品能够在700℃时依然具有较好的热稳定性。　　(3)沉积制备了堆栈结构的Cu/V/V-N/Si薄膜，对薄膜样品热处理前后的晶体结构、微观组织形貌和方块电阻进行了测试表征。实验结果表明，Cu/V/V-N/Si薄膜在700℃时保持良好的热稳定性且具有较低的方块电阻，其值约为0.2。　　(4)采用磁控溅射方法制备得到了Cu/V-Ta/Si、Cu/V-Ta-N/Si和Cu/V-Ta/V-Ta-N/Si薄膜，对薄膜样品热处理前后的晶体结构、微观组织形貌和方块电阻进行了测试表征。实验结果表明，Cu/V-Ta/Si和Cu/V-Ta/V-Ta-N/Si薄膜均能在700℃时具有良好的热稳定性，并具有较低的方块电阻，其值约为0.3。　　(5)采用磁控溅射方法制备得到了不同成分的Cu-xAl(x=0.9，1.8，2.7 at.％)合金薄膜，测试表征了合金薄膜样品热处理前后的晶体结构、微观组织形貌和电阻率。实验结果表明，相比于纯Cu薄膜，Cu-1.8Al合金薄膜直到600℃热处理1h或400℃热处理11h后才失效，结果表明在Cu薄膜中添加Al元素能够提高其热稳定性。