当前位置:
X-MOL 学术
›
J. Vac. Sci. Technol. B
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Electrical characteristics, stability, electromigration, Joule heating, and reliability aspect of focused ion beam fabricated gold and copper nanobar interconnects on SiO2 and glass substrates
Journal of Vacuum Science & Technology B ( IF 1.4 ) Pub Date : 2020-11-01 , DOI: 10.1116/6.0000514 Abhishek Kumar Singh 1, 2 , Jitendra Kumar 1, 3
Journal of Vacuum Science & Technology B ( IF 1.4 ) Pub Date : 2020-11-01 , DOI: 10.1116/6.0000514 Abhishek Kumar Singh 1, 2 , Jitendra Kumar 1, 3
Affiliation
The electrical characteristics and stability of rectangular nanobar interconnects are investigated owing to their importance and reliability concern in electronic devices. One dimensional gold and copper nanobars (cross section 150–180 × 80–150 nm2 and length 3.0–5.0 μm), fabricated by milling of respective thin films with a 30 keV Ga+ ion probe (size 10–20 nm) at a current of ∼1 nA, are studied for their current bearing capacity and temperature profile caused by Joule heating. The temperature attained is shown to depend on the length with a maximum lying at the bar center. The electromigration of species (drift velocity for gold being ∼0.92 nm/s) forms void and induces breakage in the bar at a current density of ∼1011 A m−2. The phenomenon is governed by the bar length, prevailing temperature gradient, crystal defects, and grain boundaries. The thermo-migration process facilitates or impedes the electromigration effects depending upon the direction of the thermal gradient and electric field. The I–V characteristics of a gold bar with a gap of ∼44 nm under a vacuum of ∼10−6 mbar follow a classical Child–Langmuir V3/2 law in the voltage range of 10–45 V, but the copper electrodes with a large gap of ∼250 nm (created by ion milling) demonstrate V0.05-dependence up to 32 V, V1/2-law at 39–58 V, and Fowler–Nordheim emission [with an effective area of 1600 nm2 and a field enhancement factor of 8.1] above 66 V.
中文翻译:
在 SiO2 和玻璃基板上聚焦离子束制造的金和铜纳米棒互连的电气特性、稳定性、电迁移、焦耳热和可靠性方面
由于矩形纳米棒互连在电子设备中的重要性和可靠性问题,因此对它们的电气特性和稳定性进行了研究。一维金和铜纳米棒(横截面 150–180 × 80–150 nm2 和长度 3.0–5.0 μm),通过用 30 keV Ga+ 离子探针(尺寸 10–20 nm)在电流为∼1 nA,研究它们的电流承载能力和焦耳热引起的温度分布。所达到的温度取决于长度,最大值位于钢筋中心。物质的电迁移(金的漂移速度约为 0.92 nm/s)在电流密度为 1011 A m-2 时形成空隙并导致棒断裂。该现象由棒材长度、主要温度梯度、晶体缺陷和晶界决定。热迁移过程根据热梯度和电场的方向促进或阻碍电迁移效应。在 10-6 毫巴的真空下,间隙为 44 nm 的金条的 I-V 特性在 10-45 V 的电压范围内遵循经典的 Child-Langmuir V3/2 定律,但铜电极具有约 250 nm 的大间隙(由离子铣削产生)表明 V0.05 依赖性高达 32 V,V1/2 律在 39-58 V,以及 Fowler-Nordheim 发射 [有效面积为 1600 nm2 和66 V 以上的场增强系数为 8.1]。
更新日期:2020-11-01
中文翻译:
在 SiO2 和玻璃基板上聚焦离子束制造的金和铜纳米棒互连的电气特性、稳定性、电迁移、焦耳热和可靠性方面
由于矩形纳米棒互连在电子设备中的重要性和可靠性问题,因此对它们的电气特性和稳定性进行了研究。一维金和铜纳米棒(横截面 150–180 × 80–150 nm2 和长度 3.0–5.0 μm),通过用 30 keV Ga+ 离子探针(尺寸 10–20 nm)在电流为∼1 nA,研究它们的电流承载能力和焦耳热引起的温度分布。所达到的温度取决于长度,最大值位于钢筋中心。物质的电迁移(金的漂移速度约为 0.92 nm/s)在电流密度为 1011 A m-2 时形成空隙并导致棒断裂。该现象由棒材长度、主要温度梯度、晶体缺陷和晶界决定。热迁移过程根据热梯度和电场的方向促进或阻碍电迁移效应。在 10-6 毫巴的真空下,间隙为 44 nm 的金条的 I-V 特性在 10-45 V 的电压范围内遵循经典的 Child-Langmuir V3/2 定律,但铜电极具有约 250 nm 的大间隙(由离子铣削产生)表明 V0.05 依赖性高达 32 V,V1/2 律在 39-58 V,以及 Fowler-Nordheim 发射 [有效面积为 1600 nm2 和66 V 以上的场增强系数为 8.1]。