随着IC向着高密度化、高速化和微细化的发展,理想的高集成度芯片应具有高的集成度,高的时钟频率,低功率损耗得特点,这就对互联线的可靠性提出了更高的要求。传统的铝互连的应用中出现了一系列的问题亟待解决,其中以电迁移失效的问题尤为突出。本文设计制备了用于Al互联线电迁移测试的金属薄膜芯片结构,对薄膜互联线结构的形貌、成分、电性能等进行表征,对它们的电迁移性能和高温下的结构应力性能进行了实验与模拟分析,提出了金属互联线抗电迁移性能与互联线宏观物理特征的联系以及互联线失效时间的预测方法。研究结果表明：采用Al薄膜沉积刻蚀的方法制备了标准的blech电迁移测试结构互联线的形状,宽度和膜厚控制精确。轮廓仪显示互联线薄膜的表面起伏不超过0.05μm。四探针电阻分析表明制作的Al互联线薄膜电阻率为4.699×10-7Ω·m,基本达到电性能要求；对电迁移失效的断口观察表明,断口更加圆滑,没有变形或颈缩现象。电流模拟表明在NIST结构中Al互联线结构相比Cu互联线结构需要更大的电压,而应力模拟的表明在标准blech结构中Cu互联线结构相比Al互联线结构有更大的温度应力。电流模拟与应力模拟结果都表明,在NIST结构中Al内互联线与焊盘连接处互联线横截面积突变的地方以及互联线上存在微小裂纹的地方都是电迁移失效易发生的地点。对于以Si02为介质层材料的标准blech结构来说,其内部的温度应力随着通孔深度和通孔角度的增加而增加,且在通孔直径为350nm左右得到温度应力的极大值。温度应力与互联线的接头余量的关系不大。实验发现在恒流条件下,时间越长则互联线内部失效孔洞和互联线变形越大,甚至还发现了互联线塌陷的现象。互联线内部孔洞的生成速率随着电流密度的增大而增大。在交流载荷下等效电流密度的直流载荷比交流载荷下更能促进互联线内形成的迁移孔洞。通电互联线随着时间的增长电阻变大,且通入的电流密度越大,互联线电阻增加的速度就越快。对电阻增大50%的互联线观察表明此时互联线内部已经发生了电迁移现象。互联线在较高温度下互联线的电迁移失效更快,寿命更短,并根据实验给出了本文测试结构的中值失效时间的预测公式。