Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

2 1. Einleitung
1 µm
Hügel
Poren
+ -
Elektronen
Abb. 1.1: Beispiel für Elektromigrationseffekte innerhalb einer Goldleiterbahn. Man erkennt
Poren (dunkler Kontrast) und Hügel (heller Kontrast). Die Bildung der Poren erfolgt dabei
bevorzugt an der Kathodenseite der Leiterbahn.
innerhalb der Prozessierung und der verwendeten Materialien, weiterhin den Haupt-
grund für das Versagen von integrierten Schaltkreisen dar.
Neben diesem technologischen Interesse sind weiterhin viele physikalische Fragestel-
lungen hinsichtlich des strominduzierten Massetransports nur unbefriedigend beantwor-
tet. Der Grund hierfür liegt in der Komplexität der verwendeten Materialsysteme und
den zahlreichen Parametern, welche Einfluss auf die Migration der Atomrümpfe nehmen.
Im Folgenden wird zunächst ein Überblick über die industrielle Bedeutung sowie eine
Literaturübersicht gegeben, bevor die Ziele der vorliegenden Arbeit erläutert werden.
1.1 Industrielle Bedeutung und Literaturübersicht
Die fortschreitende Verkleinerung der mikroelektronischen Komponenten führt zu immer
höheren Anforderungen an die strukturellen und elektrischen Eigenschaften der verwen-
deten Bauteile. Dies wird vor allem bei den integrierten Schaltungen deutlich, wo es
entsprechend dem Moore’schen Gesetz 2 eine Verdoppelung der Leistungsfähigkeit alle
zwei bis drei Jahre gab und in naher Zukunft weiterhin geben soll [3].
Die entscheidende Rolle für die Funktion der logischen Komponenten eines IC’s spie-
len die elektrischen Zuleitungen, auch Metallisierungen genannt. Momentan befinden
sich pro Quadratzentimeter einer MPU (Main Processor Unit) elektrische Verbindun-
gen von ca. einem Kilometer Länge (siehe [3], Kapitel Interconnect, Seite 13) auf den
untersten fünf Metallisierungsebenen. Die minimale Strukturgröße dieser Metallisierun-
gen (im englischen als ”half pitch” bezeichnet) beträgt momentan 90 nm und soll im
2 Benannt nach Gordon Moore, Intel, der den empirischen Zusammenhang in der Steigerung der
Leistungsfähigkeit erkannte. Das Moore’sche Gesetz gilt dabei ebenso für andere Größen wie Prozessorgeschwindigkeit
oder Festplattenkapazität.