Aufgrund von guten Eigenschaften als Kupferdiffusionsbarriere und guter elektrischer Leitfähigkeit könnte sich Ruthenium und Ruthenium basierte Legierungen als Kupferdiffusionsbarriere eignen. Auf eine theoretische Aufarbeitung von Elektromigrationsmechanismen und in der Praxis eingesetzte Elektromigrationsteststrukturen folgen beschleunigte elektrische Elektromigrationstestergebnisse. Es konnte gezeigt werden, dass das System Kupfer, Ruthenium, Tantalnitrid Elektromigrationsstabiler als das konventionelle System Kupfer, Tantal, Tantalnitrid ist.:1 Einleitung 1
2 Stand der Forschung 2
2.1 Migrationsarten 2
2.2 Praktische Formulierung des Mechanismus der Elektromigration 2
2.3 Transportpfade der Elektromigration 3
2.4 Einflüsse auf die Elektromigration 4
2.4.1 Übersicht 4
2.4.2 Quereinfluss des mechanischen Stresses (Blech-Effekt) 5
2.4.3 Quereinfluss durch thermisch induziertem Stress 6
2.4.4 Materialwanderung aufgrund eines Temperaturgradienten 8
2.4.5 Einfluss des Leiterbahnmaterials (Legierung) 8
2.4.6 Einflüsse der Mikrostruktur 8
2.4.7 Einflüsse der Passivierung der Leiterbahnen 9
3 Theoretische Untersuchungen 9
3.1 Untersuchte Elektromigrationsteststrukturen 9
3.1.1 NIST-Struktur 9
3.1.2 Untersuchungen mithilfe der NIST-Struktur 10
3.1.3 Schlitz-Struktur 11
3.1.4 Bestimmung des Flächenwiderstandes RF = r=A der Schlitz-Struktur 12
3.1.5 Schlitzlängenänderungsgeschwindigkeit der Schlitz-Struktur 13
3.1.6 Prinzipielles Vorgehen zur Bestimmung der Schlitzlängenänderungsgeschwindigkeit
als Kriterium für Elektromigrationsbeständigkeit 14
3.1.7 Blech-Struktur 15
3.1.8 Untersuchungen mithilfe der Blechstruktur 16
3.2 Vergleich der untersuchten Elektromigrationsteststrukturen 16
4 Experimentelle Untersuchungen 17
4.1 Beschreibung des Versuchsaufbaus 17
4.2 Evaluation der Messvorraussetzungen 18
4.2.1 Temperaturbeständigkeit der Messanordnungen 18
4.2.2 Oxidationsbeständigkeit der Schlitz- & Blechstruktur 19
4.2.3 Vernachlässigung Kupfer- und Leitungswiderstände 21
II
4.2.4 Untersuchungen bei verschiedenen Stromdichten (Schlitzstruktur) 22
4.2.5 Evaluation der günstigsten Schlitzlänge für Klassifikationstests 24
4.3 Untersuchungen an der NIST-Struktur 26
4.3.1 Ergebnisse 26
4.3.2 Probleme beim Versuchsaufbau und mögliche Lösungen 27
4.4 Untersuchungen an der Schlitz-Struktur 28
4.4.1 Bestimmung des Flächenwiderstands RF 28
4.4.2 Bestimmung der Schlitzlängenänderungsgeschwindigkeit 28
4.4.3 Optische Probenauswertung mittels TEM und FIB-Schnitt 30
4.4.4 Vergleich von Ta mit Ru und Ru0;95Mn0;05 31
4.4.5 Probleme beim Messaufbau und mögliche Lösungen 31
4.5 Untersuchungen an der Blechstruktur 33
4.5.1 Untersuchungen bei verschiedenen Stromdichten 33
4.5.2 Untersuchung bei verschiedenen Temperaturen 35
4.5.3 Probleme bei den Messungen und mögliche Lösungen 36
5 Zusammenfassung 37
6 Literaturverzeichnis 38
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:28695 |
| Date | 10 October 2012 |
| Creators | Walther, Tillmann |
| Contributors | Kubasch, Christoph, Bartha, Johann, TU Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:StudyThesis, info:eu-repo/semantics/StudyThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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