Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen
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18 2. Gr<strong>und</strong>lagen<br />
a<br />
b<br />
+<br />
+<br />
Hügel<br />
Hügel<br />
Elektronen<br />
Elektronen<br />
Abb. 2.4: Schematische Darstellung der möglichen Diffusionspfade <strong>in</strong>nerhalb von e<strong>in</strong>- <strong>und</strong><br />
polykristall<strong>in</strong>en Leiterbahnen. Teilbild a) zeigt e<strong>in</strong>e e<strong>in</strong>kristall<strong>in</strong>e Leiterbahn ohne Korngrenzen.<br />
Die positiv geladenen Atomrümpfe bewegen sich im Volumen oder an der Oberfläche der<br />
Leiterbahn <strong>in</strong> Richtung Anode; die Leerstellen wandern entsprechend <strong>in</strong> Richtung der Kathode.<br />
Angedeutet ist weiterh<strong>in</strong> e<strong>in</strong> Hügel sowie e<strong>in</strong>e Pore. Teilbild b) zeigt e<strong>in</strong>e polykristall<strong>in</strong>e<br />
Leiterbahn mit Korngrenzen <strong>und</strong> Poren. Neben der Bewegung der Atomrümpfe <strong>und</strong> Leerstellen<br />
<strong>in</strong>nerhalb der Korngrenzen, können sich die Atomrümpfe auch an der <strong>in</strong>neren Oberfläche e<strong>in</strong>er<br />
Pore <strong>in</strong> Richtung der Anode bewegen.<br />
Poren<br />
In polykristall<strong>in</strong>en Leiterbahnen ist weiterh<strong>in</strong> die Orientierung e<strong>in</strong>er Korngrenze so-<br />
wie die Orientierung der e<strong>in</strong>zelnen Körner <strong>in</strong> Bezug auf die Richtung der Elektronen-<br />
bewegung mitentscheidend für die Geschw<strong>in</strong>digkeit der Diffusion [115]. So kommt es <strong>in</strong><br />
e<strong>in</strong>er Korngrenze senkrecht zur Stromrichtung, wie zuvor beschrieben, nicht zu e<strong>in</strong>em<br />
Materialtransport über die Korngrenze h<strong>in</strong>aus. Dies ist der Gr<strong>und</strong>, warum Bambuss-<br />
trukturen e<strong>in</strong>e erhöhte Resistenz gegenüber <strong>Elektromigration</strong>sschäden aufweisen. S<strong>in</strong>d<br />
Stromrichtung <strong>und</strong> Korngrenze nicht senkrecht zue<strong>in</strong>ander, kommt es bereits bei e<strong>in</strong>em<br />
W<strong>in</strong>kel kle<strong>in</strong>er 85 ◦ zu e<strong>in</strong>em wesentlichen Materialtransport. Da die <strong>in</strong> dieser Arbeit<br />
untersuchten Leiterbahnen üblicherweise e<strong>in</strong> Verhältnis zwischen Korngröße <strong>und</strong> Lei-<br />
terbahnbreite von größer als zehn besitzen, ist der oben beschriebene Zusammenhang<br />
zunächst vernachlässigbar.<br />
Für das Auftreten von <strong>Elektromigration</strong>sschäden <strong>in</strong>nerhalb e<strong>in</strong>er Leiterbahn müssen<br />
Pore<br />
-<br />
-