随着硅高性能微处理器、数字信号处理芯片以及专用集成电路对速度和功能要求的日益增强，集成电路中金属互连系统的尺寸急剧减小，金属布线的层数逐渐增加。并且随着相应的低介电常数的内层介电材料的引用，金属互连系统内产生的焦耳热成为当前一个迫切需要思考的问题。此外，随着通孔的纵横比以及通孔内的相应电流密度的逐渐增加，通孔内产生大量的自热，并将对ULSI中金属互连系统的可靠性产生显著的影响。最近研究表明，考虑金属互连系统的热效应问题将是集成电路中进行高性能互连系统设计的最重要指导方针。如果过度悲观的估计金属互连系统上的温度分布将会导致过于保守的设计方案。因此，准确的估计金属互连系统上的温度分布对高性能ULSI中金属互连系统的性能分析和可靠性诊断是非常有必要的。此外，由于金属连线和通孔上的热点对集成电路芯片中的电迁移、应力迁移和高电流失效有重大影响，因此在进行集成电路设计的同时就非常有必要考虑金属互连系统中热点所对应的位置和温度。本文详细地讨论了考虑通孔自热的金属互连系统温度分布解析模型以及热点在通孔内形成的临界条件。通过该模型，本文计算了单一及并行金属连线情况下，对应不同通孔和金属连线尺寸，金属互连系统上的温度分布。讨论了金属互连系统上热点区域的判定方法和互连系统上热点的具体位置及温度。研究结果表明，通孔和金属连线尺寸以及并行金属连线间的热耦合等对集成电路中金属互连系统上的温度分布、热点的相应位置和温度产生重大的影响。