Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

5.4 Bestimmung einer alternativen Blechlänge 89
Abbildung 5.18 zeigt die Auftragung der Pore-Hügel Abstände für 34 verschiedene
Goldleiterbahnen über der inversen Stromdichte. Die Leiterbahnen wurden einzeln in
in-situ REM-Experimenten gemessen, so dass eine direkte Beobachtung der gleichzeiti-
gen Bildung von Poren und Hügeln möglich war. Untersucht wurden sechs verschiedene
Konfigurationen, die sich hinsichtlich der Geometrie oder der Vorbehandlung unterschei-
den:
1. Leiterbahnen mit Engstelle. Die Stromdichte bezieht sich auf die Stromdichte in
der Engstelle, da es hier zu dem elektrischen Durchbruch kommt (Symbol: schwar-
zes Quadrat).
2. Leiterbahnen ohne Engstelle (Symbol: roter Kreis).
3. Leiterbahnen mit ”Ecke”. Hierbei handelt es sich um 1 µm breite Leiterbahnen,
die einen 90 ◦ -Knick aufweisen. Die Länge der Teilstücke beträgt 5 µm (Symbol:
grünes Dreieck, Spitze oben).
4. Angelassene Leiterbahnen. Vor den Elektromigrationsexperimenten wurde diese
Leiterbahn bei Temperaturen größer oder gleich 300 ◦ C für mindestens 10 Minuten
angelassen. Hierdurch ergibt sich eine mehr als zehnfach erhöhte Korngröße und
eine wesentlich erhöhte Elektromigrationsresistenz (Symbol: dunkelblaues Dreieck,
Spitze nach unten).
5. Leiterbahnen auf oxidierten Substraten. Verwendet wurden gerade Leiterbahnen
auf Siliziumsubstraten, welche eine 50 nm dicke Oxidschicht besitzen. Hierdurch
kommt es zu einer verstärkten Joul’schen Erwärmung der Leiterbahnen (Symbol:
hellblaue Raute).
6. Reversible Elektromigration. Verwendet wurden gerade Leiterbahnen, bei denen
während des in-situ Experimentes die Polarität in vorgegebenen Intervallen ge-
wechselt wurde (Symbol: olivfarbenes Quadrat).
In Abb. 5.18 eingetragen ist weiterhin der obere und untere Grenzwert sowie ein
Mittelwert über alle Messungen für das kritische Produkt aus der Stromdichte und dem
Abstand der Pore-Hügel Paare. In Einzelfällen handelt es sich bei den Messwerten um
Mittelwerte aus mehreren Pore-Hügel Paaren.
Berücksichtigt man die Besonderheiten bei den verschiedenen Leiterbahnen, las-
sen sich einige Trends erkennen. Bei den Leiterbahnen, die auf voroxidierten Substra-
ten präpariert wurden, besitzt das kritische Produkt einen Wert, der bei etwas über