The influence of high current densities on intact and cracked thin gold films on flexible polyimide substrate

Titel in Übersetzung: Über den Einfluss hoher Stromdichten auf intakte und rissbehaftete dünne Goldfilme auf flexiblem Polyimidsubstrat

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

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Abstract

Dünne Metallfilme auf flexiblen Polymersubstraten sind von großem technischen und wirtschaftlichen Interesse für ihren Einsatz als Leitermaterial in flexibler Elektronik. Der Anwendungsbereich dieser neuen, vielversprechenden Technologie reicht von aufrollbaren Bildschirmen bis hin zu künstlichen Hautimplantaten. Die Betriebsstromdichten heutiger Bauteile liegen im Bereich von μA bis mA/cm². Der Trend hin zu kleineren, leistungsstärkeren Bauteilen erfordert höhere Betriebsstromdichten in der flexiblen Elektronik der Zukunft und macht dadurch Elektromigration zu einem ernstzunehmenden Zuverlässigkeitskriterium. Diese Arbeit untersucht den Einfluss hoher Stromdichten auf intakte und rissbehaftete dünne Goldfilme auf einem flexiblen Polyimidsubstrat und das mögliche Auftreten von Elektromigration. Durch einachsiges Ziehen werden Risse in 50 nm dicken Goldfilmen mit einer 10 nm dicken Chrom-Zwischenschicht generiert. Die Rissentwicklung wird mechanisch mittels Fragmentierungs-Test und elektrisch mittels in-situ 4-Punkt-Widerstandsmessungen untersucht. Die 10 nm Chrom-Zwischenschicht verursacht sprödes Verhalten der sonst duktilen Goldschicht. Künstliche Einzelrisse werden in 50 nm Goldfilmen mit und ohne Chrom-Zwischenschicht generiert. Um die elektrische Stabilität und das mögliche Auftreten von Elektromigrationseffekten zu untersuchen werden beide Probenkonfigurationen unterschiedlichen Stromdichten über unterschiedlich lange Zeiträume ausgesetzt. Während der elektrischen Belastung wird der Widerstand der Metallschicht aufgezeichnet. Die Veränderung des Widerstandes während sowie optische Untersuchungen der Probenoberfläche nach der elektrischen Belastung geben Aufschluss über mikrostrukturelle Veränderungen. Rasterkraftmikroskopische Untersuchungen und energiedispersive Röntgenanalyse von Phänomenen, die durch die elektrische Behandlung erzielt wurden, deuten auf das Auftreten von Elektromigration hin. Abschließend werden Maßnahmen zur Veränderung der elektrischen Testmethode vorgeschlagen um die Elektromigrationsprüfung dünner Metallschichten auf flexiblen Polymersubstraten zu verbessern.
Titel in ÜbersetzungÜber den Einfluss hoher Stromdichten auf intakte und rissbehaftete dünne Goldfilme auf flexiblem Polyimidsubstrat
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Pippan, Reinhard, Betreuer (intern)
  • Cordill, Megan, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung27 Juni 2014
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2014

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • Flexible Elektronik
  • Fragmentierungs-Test
  • Adhesionsschicht
  • Elektromigration
  • Dünnfilm
  • Dünnschicht

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