随着电子与通讯业的不断发展,器件的集成度越来越高,热光效应器件中的薄膜加热器尺寸已经达到纳米级别。在高电流密度的条件下,加热器热效应显著,关键参数的微小变化都会严重影响其寿命。通过研究关键参数对加热器寿命的作用机理,可以提高器件可靠性以及薄膜加热器的寿命。本文采用理论分析、仿真与试验相结合的方式,探讨关键尺寸参数变动对薄膜加热器寿命的影响规律,从而掌握参数变动对寿命的作用机理,为加热器的关键尺寸参数设计优化提供理论依据。首先,通过综合考虑薄膜加热器的工作环境,观测已发生失效的样品,结合失效物理学的知识,确定了电迁移是导致器件产生空洞和小丘从而发生失效的主要原因,同时电迁移会伴随着温度场、应力场、原子浓度场的产生。依次每个物理场进行分析,建立薄膜加热器的原子通量散度模型,为之后仿真和试验提供理论支撑。其次,根据实际的薄膜加热器以及通用的测试结构,建立仿真模型。通过有限元热-电、热-结构耦合分析得到模型的电流分布、温度和温度梯度分布、静水应力以及静水应力梯度分布,以此计算每个模型的原子通量散度值并进行分析。结果表明:纳米薄膜加热器的寿命与宽度成正比关系,与长度关系不明显,与厚度成反比关系。最后,根据理论与仿真分析的结果,设计并制备纳米薄膜加热器样品,在进行尺寸测量,剔除不合格品,制定失效准则后进行正交试验。试验结果表明:(1)纳米薄膜加热器的失效位置处于圆弧半径与直线的交界处;(2)纳米薄膜加热器中,厚度相对于长度和宽度来说,影响最为显著,且厚度的增加会减少加热器寿命;宽度的显著性次之,宽度越大,寿命越长;长度的显著性最小,长度的变动对加热器寿命影响不大。试验的结果与仿真具有一致性,揭示了不同尺寸参数对薄膜加热器寿命的影响,为加热器的设计与优化提供了理论指导与技术支持。