本文研究了Cu/低k互连系统可靠性,包括Cu互连的电迁移和应力迁移失效问题。讨论了电迁移失效的测试分析方法,探索了Cu互连的电迁移失效机理和改善铜互连抗电迁移性能的措施,同时采用有限元分析法模拟了Cu互连系统中残余应力分布情况,讨论了不同通孔宽度、金属线宽、余量长度、双通孔结构以及不同层间介质材料的应力分布情况,并通过应力诱发空洞失效实验观察了空洞产生的位置,研究比较了不同通孔直径的互连线失效情况,分析了铜互连应力迁移失效机理。结果表明,铜/介质覆盖层界面是电迁移扩散的最快路径,可通过改善该界面特性的方法抑制电迁移失效。残余热应力在通孔内部最大,应力梯度在通孔拐角底部的下层互连线中达到极大值。应力极大值随通孔直径和层间介质材料介电常数的减小而下降,随线宽和铜线余量长度的减小而上升。应力梯度随通孔直径、层间介质材料介电常数和铜线余量长度的减小而下降,随线宽减小而上升。由张应力产生的过剩空位在应力梯度的作用下沿主导扩散路径作扩散运动并在应力梯度极大值处成核生长成空洞。空洞生长速率由应力和应力梯度的大小共同决定。