Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

5.3 Reversible Elektromigration in Goldleiterbahnen 81
fallverhalten über schlitzförmige Poren wird durch den Kohlenstoff nicht beeinflusst,
wie anhand der vergleichenden Experimente festgestellt wurde. Auch der Diffusionspfad
sowie die Reversibilität (siehe nachfolgendes Kapitel) wird anscheinend nicht von den
Kontaminationen beeinflusst. Soll in zukünftigen Arbeiten der Einfluss des Kornwachs-
tums näher untersucht werden, ist darauf zu achten, dass im Vorfeld keine elektronen-
optischen Verfahren zur Charakterisierung der Proben verwendet werden.
Technisch ist Kohlenstoff für eine Lebensdauerverlängerung nicht verwertbar, da es
zu einer verminderten Haftung der metallischen Schichten während der Prozessierung
eines IC’s kommt [3]. Für den Einsatz in Kupfer-Metallisierungen werden daher andere
Metalle wie z. B. Zinn [19] untersucht.
5.3 Reversible Elektromigration in Goldleiterbahnen
In diesem Unterkapitel werden Ergebnisse für Messungen zur Reversibilität der Elektro-
migration in Goldleiterbahnen vorgestellt. Neben den morphologischen Besonderheiten
wird speziell auf das Widerstandsverhalten eingegangen. Bei den hier gezeigten Ex-
perimenten handelt es sich um Messungen, die mit konstantem Gleichstrom bzw. mit
konstanter Gleichspannung durchgeführt wurden. Es handelt sich also nicht um die in
der Theorie beschriebenen Messungen mit einem (sinusförmigen) Wechselstrom (siehe
Kap. 2.7).
Bei den Untersuchungen zur reversiblen Elektromigration, die im Rahmen dieser
Arbeit durchgeführt wurden, ist die Polarität in Zeitintervallen von einigen 10 bis zu
einigen 100 Sekunden instantan gewechselt worden; daher kann man innerhalb dieser
Intervalle von einem Gleichstromexperiment sprechen [17].
5.3.1 Morphologische Änderungen innerhalb der Leiterbahnen
Im folgenden werden typische Beobachtungen bei reversibler Elektromigration in po-
lykristallinen Goldleiterbahnen an einem Beispiel näher erläutert. Die in diesem Kapi-
tel betrachtete Leiterbahn weist folgende Dimensionen auf: Länge l ≃ 10 µm, Breite
b = 500 nm und Höhe h = 45 nm. Die Korngröße dieser Leiterbahn beträgt 20 nm.
Angelegt wurde eine Stromstärke von Iein = 25 mA, was zu einer Stromdichte von
j = 1, 12 · 10 8 A/cm 2 führt. Die Leiterbahn wurde auf einem voroxidierten Siliziumsub-
strat präpariert, so dass es zu einer Erwärmung von ∆T ≃ 180 ◦ C beim erstmaligen
Einschalten des Stroms gekommen ist. Die Polarität wurde in Intervallen von 50 Sekun-
den ohne Unterbrechung der Messung gewechselt. Gleichzeitig wurde eine permanente
Videoaufnahme der Leiterbahn mit einer Aufnahmezeit von zwei Sekunden pro Bild
angefertigt.