Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

36 3. Experimentelles
h. zwischen den 4Pkt-Spannungsabgriffen befindet sich eine 10 µm breite Lücke. Der
Widerstand dieser Struktur wurde anschließend über zwei Stunden gemessen und ein
Wert von R ≥ 5000 Ω bestimmt. Im Vergleich zu den typischen Widerständen der
Goldleiterbahnen von maximal ca. 50 Ω ist dieser Parallelwiderstand vernachlässigbar.
Weiterhin wurden einige Leiterbahnen auf Substraten mit einer thermisch gewachse-
nen Oxidschichtdicke von 50 nm präpariert [154]. Hierdurch verringert sich die thermi-
sche Leitfähigkeit der Substrate und die Leiterbahn heizt sich bei gleicher Stromdichte
stärker auf (siehe Kap. 5.4). Abgesehen von dem thermischen Einfluss auf das Elektromi-
grationsverhalten zeigen sich keine Änderungen in Bezug auf Substrate mit natürlichem
Oxid.
3.2.2 In-situ Beobachtung der morphologischen Änderungen
Die in dieser Arbeit verwendete Hauptuntersuchungsmethode hinsichtlich der morpholo-
gischen Beschaffenheit der Proben (Erscheinungsbild der Leiterbahnen, Korngrößen und
morphologische Veränderungen während der Elektromigration) ist die Rasterelektronen-
mikroskopie. Verwendet wurde ein REM vom Typ LEO 1530 (Baujahr 2000) mit einer
nominellen minimalen Auflösung von 2 nm, welche unter optimalen Bedingungen mit
dem Inlens-Detektor erreicht wird [155]. Zur allgemeinen Funktionsweise eines Raster-
elektronenmikroskops sei auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen (z. B. [156,157]).
Das hier verwendete Gerät besitzt einen Everhart-Thornley Sekundärelektronende-
tektor außerhalb der elektronenoptischen Säule (im Folgenden als Outlens-Detektor be-
zeichnet) sowie einen Detektor innerhalb der elektronenoptischen Säule (im Folgenden
als Inlens-Detektor bezeichnet). Das Signal beim Inlens-Detektor entsteht hauptsächlich
aufgrund von oberflächennahen Sekundärelektronen und erlaubt so eine hochauflösende
Abbildung der Probenoberfläche. Wenn nicht anders vermerkt, handelt es sich bei den
in dieser Arbeit gezeigten REM-Aufnahmen um Aufnahmen, welche mit dem Inlens-
Detektor erstellt wurden. Die Aufnahmezeit eines REM-Bildes beträgt - je nach ein-
gestellter Rastergeschwindigkeit und Bildgröße - typischerweise zwischen 330 ms und
1, 3 Minuten, wobei Aufnahmen mit geringerer Geschwindigkeit ein höheres Signal zu
Rausch-Verhältnis zeigen und damit an Schärfe gewinnen.
Bis November 2004 wurden die REM-Aufnahmen während der in-situ Elektromigra-
tionsuntersuchungen per Hand angefertigt: Zu vorgegebenen Zeiten (typischerweise im
Abstand von 30 Sekunden) wurde eine REM-Aufnahme gestartet und abgespeichert.
Nach November 2004 bestand aufgrund eines neuen Steuerungscomputers für das REM
die Möglichkeit, ein kontinuierliches Video im AVI-Format aufzunehmen. Bei diesem
wird in einem vorgegebenen Zeitintervall (typisch: 1 −5 s) die aktuelle REM-Aufnahme