Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

5.1 Elektromigration in polykristallinen Goldleiterbahnen 73
Abb. 5.7: Weiteres Beispiel für die Entwicklung der Porenfläche in einer polykristallinen
Goldleiterbahn. In diesem Fall findet die Entwicklung von Poren erst nach einer Inkubationszeit
statt. Die Zunahme der Porenfläche erfolgt erneut linear mit der Zeit.
verbunden keine Relaxation zu Beginn des Experiments beobachtet. Dies wird in der
abschließenden Diskussion dieses Kapitels (Kap. 5.5) vertiefend behandelt.
Abb. 5.7 zeigt die zu Abb. 5.6 gehörende Entwicklung der Porenfläche. Im Vergleich
zu der in Abb. 5.3 gezeigten Entwicklung mit einer stetig ansteigenden Porenfläche
kommt es hier zu einem sichtbar verzögerten Beginn des Porenwachstums. Dies deutet,
auch in Verbindung mit den Widerstandsdaten, auf ein Ausheilverhalten innerhalb der
Leiterbahn hin. Zu beachten ist, dass das verzögerte Auftreten der Porenbildung nicht
gänzlich an die zeitliche Entwicklung des Widerstands gekoppelt ist. Vergleicht man Abb.
5.7 und 5.6 erkennt man nach Einsetzen des Porenwachstums nach ca. fünf Minuten eine
weitergehende Widerstandsabnahme. Dies zeigt, dass die Änderung des Widerstands
ein schlechtes Maß für die Elektromigrationsschädigungen einer polykristallinen (nicht
angelassenen) Leiterbahn ist. Trotz eines Absinken des Widerstandes kommt es bereits
zu Porenbildung und -wachstum innerhalb der Leiterbahn.
Dass die Bildung und das Wachstum der Poren nicht direkt mit dem Einschalten des
Stromflusses beginnt, ist typisch und wird vor allem für andere Arten von Leiterbahnen
(Bambusstrukturen, einkristalline Leiterbahnen) beobachtet [132]. Neben dem Ausheil-
verhalten der polykristallinen Leiterbahnen wird in der Literatur eine so genannten In-
kubationszeit angeführt, bis zu der keine makroskopischen (im Sinne von beobachtbaren)
Poren gebildet werden. Der Grund hierfür ist der Aufbau einer kritischen Leerstellenkon-
zentration, ab der sich die einzelnen Fehlstellen im Atomgitter zusammenschließen und