Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen
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6 1. E<strong>in</strong>leitung<br />
Abb. 1.4: Schematische Darstellung des E<strong>in</strong>flusses der Größe von Kupfermetallisierungen<br />
auf den Widerstand. Man erkennt e<strong>in</strong>e deutliche Zunahme mit kle<strong>in</strong>er werdenden Dimensionen<br />
der Leiterbahnen aufgr<strong>und</strong> zusätzlicher elektronischer Streueffekte (entnommen aus [13].).<br />
Alum<strong>in</strong>iumleiterbahnen statt [14].<br />
Der E<strong>in</strong>fluss von Zulegierungen <strong>und</strong> der Kornstruktur ist <strong>in</strong> den letzten Jahrzehn-<br />
ten, vor allem an Alum<strong>in</strong>ium (-Legierungen), sehr <strong>in</strong>tensiv untersucht worden. Doch<br />
aufgr<strong>und</strong> der weiterh<strong>in</strong> gestiegenen Anforderungen an die Metallisierungen wurde im<br />
Jahr 1997 (siehe [15], Seite 405 <strong>und</strong> den dar<strong>in</strong> enthaltenen Referenzen) damit begonnen,<br />
Alum<strong>in</strong>ium durch Kupfer mit höherer Leitfähigkeit zu ersetzen [16].<br />
Die Vorteile von Kupfer als Metallisierung wurden <strong>in</strong>nerhalb von zwei Jahren durch<br />
die fortschreitende M<strong>in</strong>iaturisierung aufgezehrt [17]. Aufgr<strong>und</strong> der kle<strong>in</strong>er werdenden Di-<br />
mensionen kommt es zu e<strong>in</strong>er erhöhten Energiedissipation <strong>in</strong>nerhalb der Leiterbahnen.<br />
Dies ist <strong>in</strong> Abb. 1.4 dargestellt, wo schematisch die verschiedenen E<strong>in</strong>flussgrößen auf<br />
den Widerstand <strong>in</strong> Abhängigkeit der Leiterbahnbreite gezeigt s<strong>in</strong>d. Man erkennt <strong>in</strong> Ab-<br />
bildung 1.4, dass der Beitrag des Widerstandes der Korngrenzen sowie der Seitenwände<br />
für Leiterbahnen mit e<strong>in</strong>er Breite unter 100 nm erheblich ansteigt. Mit zunehmenden<br />
Widerstand steigt entsprechend die Energiedissipation <strong>in</strong>nerhalb e<strong>in</strong>er Metallisierung.<br />
Aufgr<strong>und</strong> von Joul’scher Wärme kommt es so zu e<strong>in</strong>er erhöhten Temperatur <strong>und</strong> damit<br />
verb<strong>und</strong>en zu e<strong>in</strong>er verstärkten <strong>Elektromigration</strong>, welche gerade <strong>in</strong> den nanostruktu-<br />
rierten Leiterbahnen schnell zu e<strong>in</strong>em elektrischen Ausfall führt. Daher gehört auch <strong>in</strong><br />
Zukunft die <strong>Elektromigration</strong> zu den größten Herausforderungen bei der Herstellung<br />
von zuverlässigen Halbleiterbauteilen.<br />
Neben dem Problem der <strong>Elektromigration</strong> <strong>in</strong> den Metallisierungen wurde <strong>in</strong> den letz-