Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

3.3 Zusätzliche Charakterisierung 41
Abb. 3.8 zeigt die Korngrößenverteilung in Abhängigkeit des Durchmessers für die un-
behandelte Schicht. Teilbild 3.8 a) zeigt die Ergebnisse der Auswertung von 295 Körnern
anhand von TEM-Aufnahmen und Teilbild 3.8 b) die Auswertung von 325 Körnern
anhand von REM-Aufnahmen. Das Messintervall betrug in beiden Fällen einheitlich
2, 5 nm (zur Zählung der Anzahl der Körner mit dem gleichen Durchmesser), wobei
die Auftragung über dem Mittelwert des jeweiligen Intervalls erfolgte. Man erkennt in
beiden Fällen eine zu erwartende logarithmische Normalverteilung. Die Anpassung an
die Messwerte ist durch die rote Kurve dargestellt.
Im Folgenden wird der Modalwert der logarithmischen Normalverteilung xc als
Korndurchmesser angegeben 9 . Im Fall der TEM-Auswertung liegt der Modalwert bei
xc = 19, 7 nm. Bei der Auswertung anhand der REM-Aufnahmen ergibt sich ein Mo-
dalwert von xc = 17, 0 nm. Die Abweichung zwischen diesen beiden Methoden beträgt
damit δxc = 2, 7 nm. Diese geringe Abweichung zeigt, dass es legitim ist, im Folgenden
die (modalen) Korndurchmesser alleine anhand der REM-Aufnahmen zu bestimmen.
Die Leiterbahnen für die Elektromigrationsmessungen sind auf Siliziumsubstraten
ohne Kohlenstoff hergestellt worden, was für die Bestimmung der mittleren Korngröße
im REM keinen Einfluss hat. Weiterhin kann davon ausgegangen werden, dass die Korn-
größe von den verwendeten Leiterbahndimensionen unabhängig ist [150].
XRD
Die Frage, ob gegebenenfalls eine Textur innerhalb der Leiterbahnen vorliegt, wurde
mit Hilfe der Röntgenbeugung an geschlossenen polykristallinen Goldschichten über-
prüft. Verwendet wurde ein Röntgendiffraktometer vom Typ X’Pert PRO der Fa. PANa-
lytical. Da die nicht angelassenen Goldleiterbahnen im Vergleich zu den Korngrößen ein
minimales Verhältnis von Leiterbahnbreite zu Korngröße von b/d = 6, 5 für die nicht-
angelassenen Proben aufweisen, kann davon ausgegangen werden, dass bei dem Auftre-
ten einer Textur in einer geschlossenen Schicht diese auch innerhalb der Leiterbahnen
auftritt.
Die Schichten wurden in einem Winkelbereich (Azimutal) von 30 bis 130 Grad mit
Kobalt Kα - Strahlung (Wellenlänge λ = 1, 79 ˚A) in einer Θ/2Θ-Geometrie untersucht
[161]. Diese Messungen wurden für Drehungen der Probe in 10 ◦ -Schritten von 0 ◦ bis 180 ◦
durchgeführt. Hierbei wurden zwei verschiedene Schichtdicken zunächst bei Zimmertemperatur
untersucht. Anschließend wurden für dieselben Proben nach einem Anlassen bei
450 ◦C für eine Zeit 15 Minuten erneut XRD-Untersuchungen durchgeführt.
9 Für die angelassenen Proben war es aufgrund des begrenzten Bildmaterials nicht möglich, eine
genügende Anzahl Körner auszuwerten; in solchen Fällen wird der statistische Mittelwert als Korngröße
angegeben.