Entwicklung einer Nanotechnologie-Plattform für die ... - JuSER
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5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN<br />
Zunächst wurden Pt-Elektroden verschiedener Höhen miteinander verglichen<br />
(Abbildung 5.11 a). Dazu wurden 15 nm und 30 nm hohe Elektroden unterschiedlicher<br />
Linienbreite hergestellt und deren Leitungswiderstände mit Hilfe von Strom-/<br />
Spannungsmessungen aufgenommen. Bottom-Elektroden <strong>einer</strong> Höhe von 15 nm sollten<br />
hierbei eine Alternative zu dem Planarisierungsschritt darstellen (vgl. Kapitel 5.5).<br />
Erwartungsgemäß lagen <strong>die</strong> Widerstandswerte der 15 nm Elektroden um ca. ein<br />
Zweifaches höher als <strong>die</strong> der 30 nm Elektroden. Dies ergibt sich aus dem geringeren<br />
Leiterquerschnitt dünnerer Elektroden und wird aus<br />
R Elektrode<br />
l<br />
= (5.1)<br />
κ ⋅ A<br />
deutlich. R ist darin der Elektrodenwiderstand, l <strong>die</strong> Leiterlänge, A <strong>die</strong><br />
Leiterquerschnittsfläche und κ <strong>die</strong> Leitfähigkeit des Metalls. Durch relative<br />
Ungenauigkeiten während der Metalldeposition konnten <strong>die</strong> Metalldicken nicht<br />
nanometergenau hergestellt werden. Dadurch lässt sich erklären, dass <strong>die</strong><br />
Widerstandsverhältnisse der unterschiedlich hohen Leiterbahnen nicht exakt dem<br />
Zweifachen entsprachen.<br />
Eine Widerstandsverringerung ergibt sich bei Erhöhung der Elektrodenbreite, da <strong>die</strong><br />
Querschnittsfläche A = b · a (b: Breite, a: Höhe) der Leiterbahn wächst. Die<br />
Widerstandsfunktionen der Abbildung 5.11 a) skalieren jedoch nicht mit b -1 , wie anhand<br />
von Gleichung (5.1) angenommen werden könnte. Dies ist damit zu erläutern, dass zum<br />
einen der Widerstand der Zuleitungsperipherie auch bei Änderung der Nano-Leitungen<br />
konstant bleibt. Zum anderen impliziert eine Verbreiterung der Elektroden <strong>die</strong><br />
gleichzeitige Verlängerung der Leiterbahnen, zumal <strong>die</strong> gesamte Array-Fläche wächst.<br />
Da sich Top- und Bottom-Elektroden im Zentrum kreuzen, bedeutet eine Verbreiterung<br />
der Bottom-Elektroden eine Verlängerung der Top-Elektroden und umgekehrt. Wird<br />
z.B. bei einem 8-bit Array <strong>die</strong> Leiterbahnbreite von 100 nm auf 200 nm erhöht, so<br />
entsteht eine Leitungslängendifferenz von:<br />
(N Leiter + N Abstände ) · 200 nm - (N Leiter + N Abstände ) · 100 nm = 1500 nm,<br />
wobei N Leiter <strong>die</strong> Anzahl der Leiterbahnen (hier 8) und N Abstände <strong>die</strong> Anzahl der Abstände<br />
zwischen den Leiterbahnen (hier 7) beschreiben. Die Verlängerung des Leiters um<br />
1,5 μm wirkt widerstandsvergrößernd und damit entgegengesetzt zum Einfluss der<br />
Elektrodenverbreiterung. Dies fällt allerdings nur <strong>für</strong> <strong>die</strong> reine Array-Fläche, in der sich<br />
Top- und Bottom-Elektroden kreuzen, ins Gewicht.<br />
Wird der zusätzliche Nano-Leitungsanteil berücksichtigt, der aufgrund der Alignment-<br />
Toleranz hinzugefügt wurde und stets längenkonstant bleibt, relativiert sich der Einfluss<br />
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