Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

4 1. Einleitung
Abb. 1.3: Kupfermetallisierungen innerhalb eines integrierten Schaltkreises. Das umgebende
Material wurde mittels eines Ätzprozesses entfernt. Die Größe des Bildausschnittes beträgt ca.
20 µm (entnommen aus [5]).
hergestellt wurden. Man erkennt neben vielen sehr breiten Leiterbahnen die verschie-
denen Verbindungen zwischen den einzelnen Ebenen sowie im vorderen Bereich einige
Leiterbahnen mit minimaler Breite. Neben den Problemen, die bei der Herstellung solch
filigraner Strukturen überwunden werden mussten, spielte auch die Elektromigration,
unter anderem für das Design der IC’s, eine bedeutende Rolle 3 . Im Folgenden wird daher
zunächst ein kurzer Abriss der Entwicklung der Elektromigrationsforschung vorgenom-
men.
Nach der erstmaligen Beschreibung des Elektrotransports im Jahre 1861 durch Ge-
rardin, wurden bereits im Jahre 1896 von Austen Diffusionsexperimente an Festkörpern
durchgeführt. Es dauerte jedoch bis zur Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts, bis die
Festkörperdiffusion, und damit auch die Elektromigration, ein allgemein anerkannter
Prozess war (siehe Seite 192 in [6]). Bis in die 1960er Jahre gab es hauptsächlich ein
akademisches Interesse an diesem Phänomen. Ende der 1960er Jahre wurde die Elektro-
migration als Ursache für den Ausfall mikroelektronischer Schaltungen in IC’s mit den
damals üblichen Aluminiummetallisierungen erkannt. (siehe [1] und Zitate darin).
Seit den späten 1960er Jahren konzentrierte sich die Forschung darauf, den Aus-
3 Zum Beispiel sorgt ein intelligentes Design der Leiterbahnen in den oberen Metallisierungsebenen
dafür, dass diese über ihre Energiedissipation die unteren Leiterbahnen nach Möglichkeit nur wenig
beeinflussen.