Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

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32 3. Experimentelles a Abb. 3.2: Typisches Layout für die Herstellung polykristalliner Goldleiterbahnen. Im ersten EBL-Schritt werden die Leiterbahnen sowie die dazugehörigen Marken belichtet und prozessiert (Teilbild a), blau). Im zweiten EBL-Schritt werden die Kontaktpads (Teilbild b), rot) über die Markenscanfelder (grün) an die Position der Leiterbahnen angepasst und belichtet. Im Gegensatz zu vielen anderen Elektromigrationsmessungen, bei denen Leiterbah- nen mit einer Länge von mehreren hundert Mikrometern verwendet werden, haben die in dieser Arbeit untersuchten Leiterbahnen eine Länge von 10 µm bei einer Breite zwischen 150 nm und einem Mikrometer. Da in dieser Arbeit in-situ Untersuchungen mit hoher Auflösung durchgeführt wurden, musste ein Kompromiss zwischen Leiterbahnlänge und Bildbreite gefunden werden. Um die Bildung und das Wachstum der Poren verfolgen zu können, muss mit einer Vergrößerung gearbeitet werden, welche eine Auflösung von ca. 10 nm erlaubt. Die Breite einer REM-Aufnahme beträgt daher bei den typischerweise verwendeten Vergrößerungen ca. 11.8 µm und gestattet so, die Länge der Leiterbahnen komplett im Gesichtsfeld abzubilden. 3.2 Widerstandsmessungen und in-situ REM-Untersuchungen 3.2.1 Kontaktierung der Leiterbahnen und Bestimmung des Widerstandes Sowohl die in-situ- wie auch die ex-situ-Messungen fanden auf 16-poligen Keramik- Chipcarriern statt. Hierzu wurden die Siliziumsubstrate zunächst mit einem Silberleit- kleber auf Epoxidbasis auf den Chipcarrier aufgeklebt. In einem Standard-Bondprozess werden anschließend 30 µm dicke Aluminiumbonddrähte mit Hilfe eines Ultraschallim- b
3.2 Widerstandsmessungen und in-situ REM-Untersuchungen 33 a b c Abb. 3.3: Die Fotos zeigen Aufnahmen des in dieser Arbeit verwendeten Probenhalters (a). Auf dem Probenhalter befindet sich ein Chipcarrier mit kontaktiertem Siliziumsubstrat (b). In Teilbild (c) sind REM-Aufnahmen einer auf Substrat befindlichen und bereits kontaktierten Leiterbahn in verschiedenen Vergrößerungen zu erkennen. pulses an den Kontaktpads sowie am Chipcarrier befestigt. Der Chipcarrier wird auf einen speziell gebauten Probenhalter aufgesteckt und kann anschließend im REM plat- ziert werden. Als Messgeräte werden ein Keithley 2400 Source-Current-Meter als Strom- quelle und ein Keithley 2001 Multimeter als Spannungsmessgerät verwendet. Die Mess- geräte sind über einen speziellen Vakuumflansch mit dem Probenhalter elektrisch ver- bunden. Die Widerstandsmessungen können mit einer Genauigkeit von ∆R/R ∼ 5·10 −5 durchgeführt werden. Abb. 3.3 zeigt den in dieser Arbeit verwendeten Probenhalter inklusive Chipcarrier
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