Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

18 2. Grundlagen
a
b
+
+
Hügel
Hügel
Elektronen
Elektronen
Abb. 2.4: Schematische Darstellung der möglichen Diffusionspfade innerhalb von ein- und
polykristallinen Leiterbahnen. Teilbild a) zeigt eine einkristalline Leiterbahn ohne Korngrenzen.
Die positiv geladenen Atomrümpfe bewegen sich im Volumen oder an der Oberfläche der
Leiterbahn in Richtung Anode; die Leerstellen wandern entsprechend in Richtung der Kathode.
Angedeutet ist weiterhin ein Hügel sowie eine Pore. Teilbild b) zeigt eine polykristalline
Leiterbahn mit Korngrenzen und Poren. Neben der Bewegung der Atomrümpfe und Leerstellen
innerhalb der Korngrenzen, können sich die Atomrümpfe auch an der inneren Oberfläche einer
Pore in Richtung der Anode bewegen.
Poren
In polykristallinen Leiterbahnen ist weiterhin die Orientierung einer Korngrenze so-
wie die Orientierung der einzelnen Körner in Bezug auf die Richtung der Elektronen-
bewegung mitentscheidend für die Geschwindigkeit der Diffusion [115]. So kommt es in
einer Korngrenze senkrecht zur Stromrichtung, wie zuvor beschrieben, nicht zu einem
Materialtransport über die Korngrenze hinaus. Dies ist der Grund, warum Bambuss-
trukturen eine erhöhte Resistenz gegenüber Elektromigrationsschäden aufweisen. Sind
Stromrichtung und Korngrenze nicht senkrecht zueinander, kommt es bereits bei einem
Winkel kleiner 85 ◦ zu einem wesentlichen Materialtransport. Da die in dieser Arbeit
untersuchten Leiterbahnen üblicherweise ein Verhältnis zwischen Korngröße und Lei-
terbahnbreite von größer als zehn besitzen, ist der oben beschriebene Zusammenhang
zunächst vernachlässigbar.
Für das Auftreten von Elektromigrationsschäden innerhalb einer Leiterbahn müssen
Pore
-
-