Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen
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110 7. Zusammenfassung <strong>und</strong> Ausblick<br />
schnell anwachsen. Der Ausfall der polykristall<strong>in</strong>en Leiterbahnen erfolgt typischerweise<br />
bei e<strong>in</strong>er Gesamtporenfläche von 2 % bis 4 % der Gesamtleiterbahnfläche.<br />
E<strong>in</strong>en wesentlichen E<strong>in</strong>fluss auf die <strong>Elektromigration</strong> besitzt die Temperatur der<br />
Leiterbahnen. Diese wurde <strong>in</strong> der vorliegenden Arbeit <strong>in</strong>direkt über die Widerstand-<br />
serhöhung unter Belastung bestimmt. Dabei konnte gezeigt werden, dass für gleich pro-<br />
zessierte Leiterbahnen e<strong>in</strong> quantitativer Zusammenhang zwischen der Stromdichte <strong>und</strong><br />
der Temperaturerhöhung existiert. Mit Hilfe des thermischen Stromdichteexponenten<br />
lässt sich so die zu erwartende Temperaturerhöhung berechnen. Dies wurde ausgenutzt,<br />
um zu zeigen, dass es <strong>in</strong>nerhalb e<strong>in</strong>er durch Poren gebildeten Engstelle nicht zu e<strong>in</strong>er<br />
der Stromdichte entsprechenden Temperaturerhöhung kommt. Aufgr<strong>und</strong> des guten ther-<br />
mischen Kontakts zwischen den Leiterbahnen <strong>und</strong> den Substrat wird die entstehende<br />
Wärme effektiv abgeführt.<br />
Bei Umkehrung der Polarität zeigte sich e<strong>in</strong> <strong>in</strong> Teilen reversibles Elektromigrati-<br />
onsverhalten der <strong>Gold</strong>leiterbahnen. Dies ist aufgr<strong>und</strong> der ger<strong>in</strong>gen Korngröße zunächst<br />
überraschend, da man erwarten würde, dass e<strong>in</strong>mal gebildete Poren stabil s<strong>in</strong>d. Dies<br />
ist nicht der Fall. Vielmehr kommt es zunächst zu e<strong>in</strong>em periodischen, reversiblen Ver-<br />
halten von Poren <strong>und</strong> Hügeln. Erst zu e<strong>in</strong>em späteren Zeitpunkt bilden sich e<strong>in</strong>zelne<br />
Poren heraus, die für beide Stromrichtungen anwachsen <strong>und</strong> so schließlich zum Ausfall<br />
der Leiterbahn führen. Interessant ist hierbei, dass es zunächst zu e<strong>in</strong>em ausgeprägten<br />
Ausheilverhalten der Leiterbahn kommt. Dies äußert sich <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em stark abs<strong>in</strong>kenden<br />
Widerstand. Weiterh<strong>in</strong> konnte gezeigt werden, dass sich die Widerstandsänderungen <strong>in</strong><br />
Teilen e<strong>in</strong>zelnen Poren zuordnen lassen.<br />
Für vergleichende Untersuchungen der Resistenz gegenüber <strong>Elektromigration</strong>sschädi-<br />
gungen bieten die Blechlänge sowie das kritische Produkt gute Anhaltspunkte. Im Ver-<br />
lauf dieser Arbeit konnte die Blechlänge für die polykristall<strong>in</strong>en Leiterbahnen def<strong>in</strong>iert<br />
werden. Aufgr<strong>und</strong> der dynamischen Änderungen, welche bei den <strong>in</strong>-situ Experimenten<br />
zu beobachten s<strong>in</strong>d, lässt sich dem Wachstum e<strong>in</strong>zelner Poren auch das Wachstum e<strong>in</strong>zel-<br />
ner Hügel zuordnen. Dies wurde als Gr<strong>und</strong>lage der hier bestimmten Blechlänge genutzt.<br />
Berechnet man weiterh<strong>in</strong> das kritische Produkt aus Leiterbahnlänge <strong>und</strong> Stromdich-<br />
te, ergibt sich e<strong>in</strong>e gute Übere<strong>in</strong>stimmung mit Literaturdaten für andere metallische<br />
Leiterbahnen. Dabei ist zu beachten, dass das kritische Produkt wesentlich von der Vor-<br />
geschichte <strong>und</strong> der Prozessierung der Leiterbahnen abhängt, wie auch <strong>in</strong> dieser Arbeit<br />
gezeigt werden konnte.<br />
In der Literatur ist die Beobachtung von Widerstandsoszillationen während Elektro-<br />
migrationsexperimenten beschrieben. Weitere Arbeiten versuchen diesen Effekt theore-<br />
tisch zu erklären. In dieser Arbeit konnte aufgr<strong>und</strong> der hohen Genauigkeit der Wider-<br />
standsmessungen gezeigt werden, dass die lokale Erwärmung durch den Elektronenstrahl