Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

5.2 Kornwachstum und der Einfluss von Kohlenstoff 79
am diffusiven Transport. Auch in diesem Fall werden energetisch günstigere Körner
von den sich bewegenden Atomrümpfen getroffen. Daher kommt es auch während der
Elektromigration zu einem Wachstum der (111)-texturierten Körner.
Der Grund für das beobachtete Kornwachstum liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit
an der Temperatur der Leiterbahn. Diese ist nicht, wie es die Rechnungen in Kap. 4.1.2
annehmen, homogen über die Leiterbahn verteilt, sondern folgt einem gaußförmigen
Profil [178,179], welches von der Wärmeleitung innerhalb der Leiterbahn und vom Sub-
strat abhängt 16 . Daher ist die Temperatur in der Mitte einer Leiterbahn höher, als in
den Bereichen nahe der Kontakte. Dieser Effekt wird durch die Verjüngung der Leiter-
bahn in Abb. 5.11 verstärkt. Bei einer mittleren Erwärmung um 100 ◦ C ist es daher
wahrscheinlich, dass die Temperatur in der Mitte einer Leiterbahn für ein signifikantes
Kornwachstum ausreichend ist.
Damit stellt sich die Frage, warum bei dem in Kap. 5.1 exemplarisch behandelten
Elektromigrationsexperiment lokal kein Kornwachstum beobachtet wurde. Dies wird im
folgenden Kapitel untersucht.
5.2.2 Einfluss von (Kohlenstoff)-Verunreinigungen
In Kap. 4.2 wurde der Einfluss des Elektronenstrahls auf die in-situ gewonnenen elek-
trischen Messdaten betrachtet. Neben dieser durch den Energieeintrag hervorgerufenen
Beeinflussung der Widerstandsdaten kommt es weiterhin im REM (wie auch bei ande-
ren elektronenoptischen Verfahren wie z. B. TEM) zu einer Kontamination der Proben
aufgrund der Wechselwirkung des Elektronenstrahls mit dem Restgas. Dabei ist aus
der Literatur bekannt, dass die Verunreinigungen hauptsächlich aus Kohlenstoff beste-
hen [170]. Dies konnte im Rahmen dieser Arbeit durch EDX-Untersuchungen bestätigt
werden. Die sich stellende Frage ist nun, welchen Einfluss der Kohlenstoff auf die Elektro-
migrationsmessungen besitzt. Hierbei wird im folgenden zwischen dem Kornwachstum
und der Lebensdauer unterschieden.
Um den Einfluss des Elektronenstrahls auf das Kornwachstum zu studieren, wurde
eine geschlossene Goldschicht von 50 nm Dicke hergestellt und in-situ im REM bis
zu einer Temperatur von 250 ◦ C für einen Zeitraum von 30 Minuten angelassen. Vor
dem Anlassvorgang wurde ein Teil der Schicht für zwei Minuten in einem vorgegebenen
Bereich mit dem Elektronenstrahl bestrahlt. Der Druck im REM betrug ca. 4·10 −6 mbar.
Abb. 5.12 zeigt den Übergangsbereich vom bestrahlten zum unbestrahlten Bereich der
Goldschicht. Im oberen linken Teil des Bildes erkennt man mit dem dunkleren Kontrast
16 Für einen Vergleich der Leiterbahnen in Bezug auf die Temperaturerhöhung ist die in dieser Arbeit
durchgeführte Abschätzung ausreichend.