WTi薄膜是集成电路中扩散阻挡层的主要材料之一。随着集成电路的微型化,对WTi薄膜的阻挡性能提出了更高的要求。WTi薄膜的粒子污染是影响其阻挡性能的关键因素之一,而这主要受制于WTi靶材中富钛相的含量。因此,调控富钛相对于改善WTi薄膜阻挡性能具有重要的科学价值和现实意义。本论文首先通过第一性原理计算Ti向预留缺陷的W中扩散的激活能;其次,通过W粉特性、冷却方式、深冷处理及深冷磁场耦合处理等方法调控W-10wt%Ti靶材的富钛相,揭示了富钛相结构及含量的变化规律;最后,采用磁控溅射制备了W-Ti薄膜,并对薄膜的扩散阻挡性能进行了评价。主要结论如下:W粉中预制缺陷能抑制富钛相的形成。第一性原理计算表明,随着钨中空位的增多,钛向钨中的扩散激活能明显下降,即W中的空位更有利于钛向其内部扩散。实验结果表明:在球料比10:1时,高能球磨9h可使W粉末内部显微应变和位错密度分别增加10倍和100倍,晶粒尺寸减小了1/2:当烧结温度为900℃时,钛向钨中扩散通过短路扩散和体扩散同时进行,钛向钨中扩散增加,减小了富钛相的生成几率。W粉经球磨9h通过无压烧结制备的WTi合金中富钛相的含量从16.7%减少到12.7%,并且合金的晶粒得到细化,合金的综合物理性能尤其是致密度得到显著提高。通过对W粉的配比能抑制富钛相的形成。采用球磨9h后的W粉1200℃保温1h热压烧结所制备的W-10wt.%Ti合金致密度为92%,平均晶粒尺寸为2.33μm、富钛相含量为12.1%,且呈细小均匀分布;W粉配比后所制备的合金致密度达到99.2%、富钛相含量为7.9%,合金品粒尺寸为159nm;提高冷速能抑制富钛相的形成。水冷较常规炉冷所制备的WTi合金组织中的富钛相含量减少了 52 7%,合金晶粒尺寸由2.33μm减小到0.65μm,硬度和弹性模量得以增加。佐证了一部分富钛相的形成是由于冷却过程相分解所致。深冷处理增加了 WTi合金的致密度,减少了组织中富钛相含量,提高了该合金的显微硬度。在-196℃下单次深冷2h处理后的WTi合金中富钛相含量降低至7.2%,致密度和显微硬度分别提高至99.8%和594HV0.05;WTi合金在超低温深冷（-268.6℃）和强磁场下（0T～12T）耦合处理后合金中富钛相减少,致密度提高,且较单一深冷处理富钛相分布更为均匀细小。同时合金组织中的富钛相有一定的取向。深冷靶材较未深冷靶材所镀薄膜光滑致密,晶粒更为细小均匀。溅射功率为200W时所制备的厚度为100nm的WTi薄膜,深冷靶材制备的薄膜和基底的结合力为39N,较未深冷靶材所制备的薄膜与基底的结合力14N显著增加。深冷处理后靶材的失效温度为650℃～700℃,较未深冷靶材所镀薄膜的失效温度提高了 100℃。