随着集成电路发展到深亚微米技术时代，Cu/Low-k互连已经取代了Al/SiO2互连，铜互连是决定集成电路性能、可靠性、生产率和成本的重要因素。然而，铜互连的可靠性问题直接影响着芯片的集成度、器件密度、时钟频率以及功耗而成为人们关心的主要问题，尤其是应力迁移的可靠性问题已经成为铜制程中严峻的挑战。本文采用ANSYS有限元分析软件，建立三维(3D)有限元模型来分析Cu互连系统的热应力分布。在此基础上，解释不同的结构和不同的材料对铜互连热应力特性的影响。首先，通过改变铜互连线的阻挡层的材料以及阻挡层的厚度，对比分析阻挡层材料对铜互连热应力的影响，其次，分析了不同电介质材料对铜互连热应力的影响。最后，研究新工艺铜互连结构对热应力的影响。通过本文的研究，结果可为应力迁移的改善提供参考依据，用来指导电路的版图设计。仿真结果表明：与TaN相比，ZrN作为铜互连线的阻挡层材料更具有优越性，铜互连结构的热应力降低，而铜互连线中热应力随着阻挡层厚度的增加而增加，研究了不同电介质层结构Cu/SiLK和Cu/TEOS中阻挡层厚度对铜导线热应力的影响，更深入研究了底部阻挡层和侧壁阻挡层中的应力的分布情况。用以高分子聚合物为基础的low-k电介质材料取代传统的SiOX，铜互连线的张应力明显降低。通过对电介质材料的参数性能进行分析，说明在一定的限制内，降低low-k材料的热膨胀系数CTE（CofficientofThermalExpansion）或者提高low-k材料的杨氏模量都可以有效的缓解铜互连结构的塑性变形。比较Cu/TEOS结构和Cu/SiLK结构的失效模式。铜导线和通孔界面处的热应力随着通孔进入到下层金属铜导线M1中深度的增加而减小，所以通孔底部界面处产生空洞及其空洞成核的可能性变小，铜互连系统的变形也变小。通孔附近有电介质凹槽的铜互连结构中静水应力比没有电介质凹槽的铜互连结构高。