Entwicklung einer Nanotechnologie-Plattform für die ... - JuSER

5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN
Zunächst wurden Pt-Elektroden verschiedener Höhen miteinander verglichen
(Abbildung 5.11 a). Dazu wurden 15 nm und 30 nm hohe Elektroden unterschiedlicher
Linienbreite hergestellt und deren Leitungswiderstände mit Hilfe von Strom-/
Spannungsmessungen aufgenommen. Bottom-Elektroden einer Höhe von 15 nm sollten
hierbei eine Alternative zu dem Planarisierungsschritt darstellen (vgl. Kapitel 5.5).
Erwartungsgemäß lagen die Widerstandswerte der 15 nm Elektroden um ca. ein
Zweifaches höher als die der 30 nm Elektroden. Dies ergibt sich aus dem geringeren
Leiterquerschnitt dünnerer Elektroden und wird aus
R Elektrode
l
= (5.1)
κ ⋅ A
deutlich. R ist darin der Elektrodenwiderstand, l die Leiterlänge, A die
Leiterquerschnittsfläche und κ die Leitfähigkeit des Metalls. Durch relative
Ungenauigkeiten während der Metalldeposition konnten die Metalldicken nicht
nanometergenau hergestellt werden. Dadurch lässt sich erklären, dass die
Widerstandsverhältnisse der unterschiedlich hohen Leiterbahnen nicht exakt dem
Zweifachen entsprachen.
Eine Widerstandsverringerung ergibt sich bei Erhöhung der Elektrodenbreite, da die
Querschnittsfläche A = b · a (b: Breite, a: Höhe) der Leiterbahn wächst. Die
Widerstandsfunktionen der Abbildung 5.11 a) skalieren jedoch nicht mit b -1 , wie anhand
von Gleichung (5.1) angenommen werden könnte. Dies ist damit zu erläutern, dass zum
einen der Widerstand der Zuleitungsperipherie auch bei Änderung der Nano-Leitungen
konstant bleibt. Zum anderen impliziert eine Verbreiterung der Elektroden die
gleichzeitige Verlängerung der Leiterbahnen, zumal die gesamte Array-Fläche wächst.
Da sich Top- und Bottom-Elektroden im Zentrum kreuzen, bedeutet eine Verbreiterung
der Bottom-Elektroden eine Verlängerung der Top-Elektroden und umgekehrt. Wird
z.B. bei einem 8-bit Array die Leiterbahnbreite von 100 nm auf 200 nm erhöht, so
entsteht eine Leitungslängendifferenz von:
(N Leiter + N Abstände ) · 200 nm - (N Leiter + N Abstände ) · 100 nm = 1500 nm,
wobei N Leiter die Anzahl der Leiterbahnen (hier 8) und N Abstände die Anzahl der Abstände
zwischen den Leiterbahnen (hier 7) beschreiben. Die Verlängerung des Leiters um
1,5 μm wirkt widerstandsvergrößernd und damit entgegengesetzt zum Einfluss der
Elektrodenverbreiterung. Dies fällt allerdings nur für die reine Array-Fläche, in der sich
Top- und Bottom-Elektroden kreuzen, ins Gewicht.
Wird der zusätzliche Nano-Leitungsanteil berücksichtigt, der aufgrund der Alignment-
Toleranz hinzugefügt wurde und stets längenkonstant bleibt, relativiert sich der Einfluss
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