Diskussion:Elektromigration

Irgendwie hab ich das Gefühl, das hier das Pferd von hinten aufgezäumt wird - eine kurze Erläuterung, warum der Effekt "von technologischer und wirtschaftlicher Bedeutung" ist, ist am Anfang durchaus sinnvoll. Aber den ganzen Artikel quasi von den Ausfallursachen her zu definieren, und dann die Erklärungen (und damit die Aspekte des Effekts) nachzuschieben, halte ich nicht für einen Enzyklopädieartikel, außerdem liest sich das ganze mehr wie eine (elektrotechnischer) Lehrbuchartikel. Auch die Verlinkung könnte noch deutlich verbessert werden. -- srb 22:52, 15. Apr 2004 (CEST)

Also gerade diese Reihenfolge schätze ich an dem Artikel. Dadurch, dass erst die Bedeutung für das alltägliche Lebendargestellt wird, wird der Artikel für mich als Leser interessant. Die nachfolgenden Erklärungen nach vorn zu setzen machen den Artikel abstossend für den physikalischen Laien, dadurch, dass sie hiuntenanstehen, wird der Artikel aber auch für den Fachmann wertvoll. Ich denke, die Herangehensweise an den Stoff über die Effekte ist auch für eine Enzyklopädie durchaus nachvollziehbar und gerechtfertigt. Liebe Grüße, Necrophorus 23:15, 15. Apr 2004 (CEST)

Die Beurteilung der Reihenfolge ist wohl Ansichtssache, aber mir gefällt's wie gesagt nicht sonderlich. Zu den anderen Punkten:

Die ganzen Formelbereiche sind aber deutlich zu aufgebläht - hier ist m.E. in einer Enzyklopädie weniger wirklich besser (das meinte ich mit Lehrbuchartikel, sorry dass ich es nicht vorhin schon ausgeführt habe.
und von einer Verlinkung im Artikel kann man nun wirklich nicht reden.

-- srb 23:43, 15. Apr 2004 (CEST)

Naja, die Verlinkung kann man ja ändern und der Formelbereich ergnzt den Artikel für den Fachmann. Die Formeln gehören für mich zur Vollständigkeit, und da sie hintenangehängt sind, sind sie auch für den Laien nicht störend. Aber ich fürchte, hier finden wir keinen gemeinsamen Konsens (müssen wir ja auch net). Liebe Grüße, Necrophorus 23:54, 15. Apr 2004 (CEST)

P.s.: Mittlerweile macht mir das "gemeinsame" Überarbeiten der Artikel mit dir echt Spaß, ich hoffe nur, du bekommst keinen Verfolgungswahn >;O)

Ach wo, so schreckhaft bin ich nun auch wieder nicht - schlimmer finde ich es, wenn man irgendwo begründete Kritik anbringt und auch nach Wochen tut sich nichts. Problematisch ist nur, in der Beobachtungsliste den Überblick zu wahren, wenn man auf so vielen Hochzeiten tanzt - waren grad 5 Artikel ;-) -- srb 00:50, 16. Apr 2004 (CEST)

Der Artikel steht sicher nicht im Brockhaus aber dafür in:

Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering

Da es sich um ein relativ neues Feld handelt, erinnert der Artikel dort eher an einen guten Stub. Fast Auschliesslich wird da über die Problematik der Ausfälle geschrieben und es wird nur die Blacksche Gleichung aufgeführt und kurz erläutert. In erster Line finde ich auch nur Interessant warum man sich damit beschäftigen muss. Die Physik, Stochastik und die Gleichungen dahinter dagegen stehen noch in keinem Lehrbuch sondern fast ausschliesslich in den IEEE Veröffentlichungen. Ich habe mich bemüht nicht jede Gleichung aufzuführen und habe nur die wichtigsten Zusammenhänge in den Artikel geschrieben. Nichts desto trotz ist es schwierig das ganze ohne Formeln zu schreiben.

Zum Thema verlinken habe ich auch nur die Antwort 42. Was soll ich da noch verlinken? Schon der Link Aktivierungsenergie ist völlig irreführend.

Wenn ich da eine konkrete Meinung von Euch hätte und ihr Euch einig wäret, dann könnte ich die Sache angehen und das Ganze verbessern. --Paddy 02:02, 17. Apr 2004 (CEST)

Ja ja, wenn wir uns einig wären ;-)

Ich hab mir den Artikel grade mal ausgedruckt und werde ihn heut abend oder morgen mal in aller Ruhe durchschauen, am Bildschirm verlier ich leider sehr leicht den Überblick, wenn zu viele Formeln drin sind - auch wenn ich mit den Formeln selbst kein Verständisproblem habe. Der fehlende Lesefluß (zumindest bei mir am Bildschirm) ist auch der Hauptgrund für meine Kritik der Formellastigkeit - da ich allerdings grade die ausgedruckte Version vor mir liegen habe, dort integrieren sich die Formeln viel besser in den Text und wirken deutlich weniger störend. -- srb 15:14, 16. Apr 2004 (CEST)

Bisher hab ich nur formale Kritik vorgebracht (Formellastigkeit, von hinten aufgezäumt) - beim Durchlesen des ausgedruckten Artikels ist mir folgendes aufgefallen:

allgemein: Die Konstanten und Symbole in den Gleichungen sollten im Text erklärt werden (z.B. die Boltzmannkonstante ist gar nicht erwähnt, was soll q sein - normalerweise eine beliebige Ladung, aber hier sieht es fast nach der Elementarladung aus)
Der Begriff "Ausfallursache" wird ziemlich ungewöhnlich verwendet - nicht für die tatsächlichen Leiterbahnveränderungen, sondern für die Mechanismen, die dazu führen
was sind voids, hillocks und whiskers?
was sind aktivierte Metallionen? wie entstehen sie?
Korngrenzendiffusion: an Tripelpunkten wird bei einer bestimmten Winkelkombination angelagert, bei einer anderen abgetragen - warum?
Gitterdiffusion: was soll hier die "Lebenszeit" bedeuten? wie kommt hier plötzlich eine Zeit ins Spiel?
Diffusion entlang heterogener Grenzflächen: Haftung klingt hier ziemlich komisch - liegt die Ursache nicht in den unterschiedlichen Gitterstrukturen, -konstanten und -ausrichtungen bzw. Gitter/amorph-Übergängen?
Oberflächendiffusion: Passivierung erläutern
Joulesche Eigenheiztun: 5-10° bei 10^6 A/cm² klingt nicht sonderlich imposant, nur 10° bei 1 Million Ampere! - hier sollten dann auch die tatsächlichen Leiterflächen und Ströme genannt werden, 1 Megaampere klingt sonst unrealistisch hoch
1. wieso macht sich bei parallelen Leitungen die JEH besonders bemerkbar?
allgemein viele Fachausdrücke, die nicht weiter erklärt werden, z.B. allein im letzten Absatz thermische Spannungen: thermische Spannung, thermischer Versatz, stress voiding, stress migration

Insgesamt enthält der Artikel sehr viele und auch sehr gute Informationen, aber er wirkt trotzdem noch ziemlich unausgegoren. Eingeführte Begriffe sollten erklärt, und dann auch möglichst konsequent verwendet werden. Die Erklärung ist umso wichtiger, wenn kein Verlinkung der Begriffe vorliegt. Auch sollte bei den Symbolen eine klare Kennzeichnung von Vektorgrößen stattfinden.

Selbst wenn ich mal davon absehe, dass meiner Meinung nach das Pferd von hinten aufgezäumt wird - ich verstehe die Argumente für diese Vorgehensweise, ich mag sie bloss nicht -, sollte trotzdem eine klarere Trennung von "Ursache und Wirkung" stattfinden, z.B. "die Aktivierungsenergie ist um 50% angestiegen, nachdem man mit SiO2 passiviert hat. Passivierung unterdrückt Oberflächendiffusion" - logischer wäre z.B.: "aufbringen einer SiO2-Schicht erhöht die Aktivierungsenergie. Dies wird deshalb Passivierung genannt". Auch die Vorgehensweisen, wie man die EM bzw. ihre Auswirkungen bei der Leiterbahnfertigung minimiert, sollten besser in einen eigenen Abschnitt ausgelagert bzw. zusammengefaßt werden.

Ich hoffe, die Kritik ist diesmal besser geeignet, um den Artikel voranzubringen, denn das wollen wir ja alle ;-) -- srb 19:44, 16. Apr 2004 (CEST)

Ich probiere einiges zu verbessern und werde Punkt für Punkt auf Deine Kritik eingehen. Teilweise ist sie berechtigt, teilweise nicht und teilweise sehr hart. Aber wenigstens ist da etwas gekommen und deshalb werde ich mich mal dransetzen und die Seite bearbeiten und auf Deine Kritik eingehen. Vielen Dank füer dei Mitarbeit. --Paddy 17:12, 17. Apr 2004 (CEST)

Wie ich schon am Anfang geschrieben habe, das sind Dinge, die mir beim Durchlesen aufgefallen sind. Durch die reine Aufzählung und die kurzen Formulierungen klingt es sicherlich hart - aber so ist es wirklich nicht gemeint. Einzelne Punkte wie z.B. der separate Abschnitt über die Leiterbahnfertigung sind mehr als Anregungen zu verstehen, andere sind eben nur meine Eindrücke beim Lesen (tw. mit einem Leser mit wenig physikalischen Hintergrundwissen "im Hinterkopf"), d.h. noch lange nicht dass Andere die Punkte genau so sehen.

Das Thema ist sicherlich sehr komplex, und dass es noch keine vernünftigen Zusammenfassungen in allgemeinen Werken gibt, macht die Erstellung mit Sicherheit auch nicht einfacher. Insofern hast Du schon einen sehr guten Artikel erstellt - aber für die Einstufung als exzellenten Artikel erwarte ich einfach mehr (vielleicht manchmal zu viel), und der Artikel steht nun mal auf der Kanditatenliste.

Und zu Deiner Anmerkung von oben: Dass ein derartiger Artikel noch in keiner anderen Enzyklopädie steht, ist für mich nicht wichtig - das Thema ist wichtig, das reicht mir für eine Aufnahme. Über die Ausführlichkeit entscheidet allein die Verständlichkeit - und nicht was andere Werke aufnehmen/aufgenommen haben.

Also nix für ungut, bei der Kritik geht es nur darum den Artikel voranzubringen, Gruß -- srb 19:43, 17. Apr 2004 (CEST)

Erledigt

Links habe ich auch eingefügt mehr geht beim besten Willen nicht. Wenn Du noch etwas finden solltest was sich zu verlinken lohnt, sei so frei!

Punkt 1. und 3. halte ich für erledigt.

Zu 2. wenn es keine Passivierung gäbe und man das konkret beobachten könnte was da geschieht, dann bräuchte man auch nicht heuristische Gleichungen aufzustellen. Die tatsächlichen Leiterbahnveränderungen kann man nur vermuten nachdem man die Passivierung entfernt hat und die Leiterbahn unter dem REM ansieht. Wenn Du da etwas genaueres wüsstest, bräuchtest Du Dir um Deine Finazielle Lage nie wieder Gedanken zu machen. Also kann ich nur über die Mechanismen schreien.

Zu 4. Ist das so wichtig? Aktiviert sagt eigentlich schon sehr viel. Näher wird das in der Literatur in den meisten Fällen auch nicht erläutert. Ich hätte da am liebsten einen Link aber auf was?

Zu 5. Warum kann ich immer fragen bis keiner mehr weiter weiss. Fakt ist das das so beobachtet wurde. Wenn ich dazu eine Begründung gefunden hätte, dann hätte ich sie auf jeden Fall reingeschrieben.

Zu 6. Ist Lebensdauer besser? Dann ändern!

Zu 7. Habe ich so aus einem Artikel übersetzt. Das war ein durchwälzen von deutsch-englischen Wörterbüchern und eine lange Unterhaltung mit meinem Betreuer und den anderen Leuten am Institut.

Zu 8. Passivierung ist jetzt weiter oben erklärt.

Zu 9. kann ich nur sagen ich habe meine cirka 100 Leiterbahnen für meine Studienarbeit mit 1-2 Megampere pro quadrat centimeter belastet die tatsächlichen Ströme interessieren nicht und die Fläche auch nicht. Einzig interessantes ist die Stromdichte und die Leiterbahnbreite und letzteres auch nur um die verschiedenen Leiterbahnen, die ich getestet habe, voneinander zu unterscheiden. Warum es nur 5-10° K sind? Es ist eine hochentwickelte Aluminium- oder KupferlLeiterbahn und kein Ofen :-)

Zu 9.1 Induktion? Wer bis da gelesen hat stellt die Frage nicht mehr.

Zu 10 wird morgen erledigt

Danke für die Kritik. Rechtfertigen wollte ich mich nie. Ich bin nur sehr Mitteilungsbedürftig und will auch meinen Senf dazu geben :-) --Paddy 00:59, 19. Apr 2004 (CEST)

zu 9: Die Megaampere sind also real - ich hatte hier an reale Leiterbahnen gedacht, bei denen nur kleine Ströme fließen, aber durch die geringen Durchmesser enorme Stromdichten entstehen.
zu 9.1 (duck): ich hab beim Lesen einen kumulativen Effekt durch die Anzahl der Leiterbahnen hineininterpretiert

Wenn ich Deine Ausführungungen zu meiner Kritik so lese, verstehe ich langsam das Problem - ich gehe beim Lesen von der realen Leiterbahnsituation aus, Du hingegen von der Testanordung, die bei den Versuchen zur EM verwendet werden. Ich schätze mal, die Skalierungsproblematik weiter unten läuft in die gleiche Schiene hinein. Gruß -- srb 01:29, 19. Apr 2004 (CEST)

Klar Forschungsthema Nummer 1 vielleich sollte man das da auch konkret so reinschreinben. Ich dachte: "Mit Hilfe der Blackschen Gleichung lassen sich Lebensdauern von Leiterbahnen in Integrierte Schaltungen (ICs), die unter "Stress" getestet worden sind, auf Lebensdauern unter realen Bedingungen extrapolieren." würde ausreichen um das deutlich zu machen. --Paddy 01:47, 19. Apr 2004 (CEST)

Das für Haltbarkeits- bzw. Lebensdauermessungen Stresstests verwendet werden, um mit halbwegs vernünftigen Meßzeiten überhaupt irgendwelche Aussagen zu erhalten, und dann daraus Rückschlüsse auf reale Werte gezogen werden, ist schon klar - und hier erfüllen eben die Blackschen Gleichungen diesen Zweck. Aber das der ganze Artikel mehr oder weniger über die Streßtests geht, hab ich da wirklich nicht rausgelesen. -- srb 10:16, 19. Apr 2004 (CEST)

Das sollte auch nicht so sein. Denn ich will das ganze Wissenschaftlich erklären und greife dabei auf Erfahrungen aus den Streßtests zurück. Ich glaube die Joulsche Eigenheizung lässt sich bei Normalbedingungen fast gar nicht messen. Ersteinmal ist sie sehr gering und zweitens wie soll man das messen? Mir ist schon gar nicht klar woher diese Werte aus der Literatur sind. Es lässt mit Ansys durch finite Elemente simulieren aber das war es schon. --Paddy 12:40, 19. Apr 2004 (CEST)

Noch 2 Verständnisfragen meinerseits:

10.1 zu Annealing: ist das nur ein anderer Ausdruck für die Hitzebehandlung, ein Beispiel dafür, oder etwas anderes?

10.2 zu voids: ist das nur die Bezeichnung für die Verdichtung der Leerstellen?

Gruß -- srb 00:53, 19. Apr 2004 (CEST)

Zu 10 Allgemein ich finde das nicht zu schwierig. Wer schon auf die Idee kommt Elektromigration anzusehen, der hat zumindest von dem Thema gehört. Was ist an thermische Spannung oder thermischer Versatz schwierig thermisch? Für mich ist Spannung und Versatz ein ganz normales Wort der deutschen Sprache (siehe Duden). Und "stress voiding"¨und "stress migration" so heisst das Kind halt in der angelsächsischen Literatur. Ich bin weder wiktionary noch leo oder pons:-) Das ich das da reingeschrieben habe ist eine Nettigkeit meinerseits, falls wirklich jemand auf die Idee kommt das in der englischen Literatur nachzusehen. --Paddy 13:01, 19. Apr 2004 (CEST)

10.1 Annealing ist ein Begriff aus der Werkstoffkunde. Ich habe bisher nur die Übersetzung ausglühen in diesem Zusammenhang gehört. Bauings, Maschbauern und E-Technikern ist dieses Wort ein geläufiger Begriff. 10.2 Auf dem Bild ist eine Vielzahl dieser voids zu sehen. Voids kommen durch Abtragung von Material zustande. Fehlerstelle, Fehlstelle, Hohlraum oder Lücke beschreibt es recht treffend. Verdichtung würde ich nicht sagen. Nachdem unsere Sprache so viele Anglizismen hat und die Literatur zu Elektromigration fast ausschliesslich englisch ist ziehe ich die englischen Terminologien vor. Da weiss jeder was gemeint ist. --Paddy 12:40, 19. Apr 2004 (CEST)

Danke, Annealing ist mir auch ein Begriff - mir war/ist nur unklar, ob Du mit der Hitzebehandlung noch andere Möglichkeiten meinst. Bei den voids muß ich zugeben, da habe ich den Wald vor lauter Bäumen nicht gesehen ;-)

Ich denke, langsam fang ich an, die Thematik etwas zu verstehen - noch eine Frage zur Korngrenzendiffusion: sind da Korngrenzen im Material gemeint, oder an der Oberfläche? Voids können ja problemlos im Leiter entstehen, aber Hillocks sollten sich doch nur an der Oberfläche bilden? Und wenn durch Passivierung die Oberflächendiffusion unterdrückt wird, wie und wo können dann eigentlich noch hillocks entstehen? Wird die Passivierungsschicht an den Korngrenzen "hochgedrückt"? -- srb 13:38, 19. Apr 2004 (CEST)

Ich denke Du hast das sehr gut verstanden! Korngrenzendiffusion: Vorwiegend im Material. Die Frage ist was kann man da sehen? Wie lege ich die Passivierung frei, um das zu beurteilen? Ich habe das vorwiegend aus der Literatur. Ja die Passivierungsschicht wird "hochgedrückt". Das mit den Korngrenzen sei dahinhestellt. Dazu hatte ich die Mittel nicht. Mehr kann ich nicht sagen. Tut mir Leid! --Paddy 02:16, 20. Apr 2004 (CEST)

Frage zur Verkleinerung, Stromdichte und Leistungsdichte

Am Ende de Einleitung heißt es :
Durch eine Verkleinerung der Struktur (scaling) um den Faktor k erhöht sich die Leistungsdichte proportional zu k und die Stromdichte steigt um k².
Für eine Verkleinerung um den Faktor k hätte ich eine Stromdichte proportional k und eine Leistungsdichte proportional k² erwartet.
Ein "halb so großes" Bauteil bedeutet dann: k=2, Stromdichte * 2 und Leistungsdichte * 4 . --Thomas 20:43, 17. Apr 2004 (CEST)

Einmal kurz nachdenken wäre von Vorteil gewesen ;-) Der Stom muss derselbe sein sonst funktionieren die Bauelemente nicht richtig. Leider exisiert keine deutsche Definition zu Leistungsdichte: "Power density is defined as the power dissipated by the chip per unit area." [1]. Also wenn die Leiterbahnen um den Faktor k näher beieinander liegen, dann ist auch die Leistungsdichte um k grösser (für mehrere Leiterbahnschichten müsste man die Definition ändern und das ganze auf das Volumen beziehen). Da die Leiterbahnen im Querschnitt k mal k (höhe mal breite) skaliert werden, folgt für die Stromdichte der Faktor k². Ich hoffe ich konnte helfen. --Paddy 22:18, 18. Apr 2004 (CEST)

Moment, mal ganz langsam, langsam komm ich etwas durcheinander: wovon reden wir hier überhaupt - von einer Leiterbahn, oder von der Gesamtschaltung? Und was ist hier mit "scaling um Faktor k" genau gemeint (Volumen, Fläche, alle Dimensionen)? -- srb 22:41, 18. Apr 2004 (CEST)

Scaling heisst alles (auch Leiterbahnen) wird in alle 3 Dimension skaliert. Leider existiert da wieder kein Link, denn es ist ein sehr spezielles Thema womit sich vorwiegend die Designer und Technologen der Mikroelektronik beschäftigen. --Paddy 00:59, 19. Apr 2004 (CEST)

Hallo Paddy,
Du definierst die Leistungsdichte flächenbezogen. Das machen inzwischen viele, vielleicht ist das sogar dummerweise schon so normiert.
Gemeint ist aber eine Strahlungsenergiedichte.
Leistungsdichte bei Wärmeengieerzeugung wird normalerweise auf das Volumen bezogen. Im Artikel sollte beschrieben werden, dass man die Energiedichte des Wärmestroms an der Chip-Oberfläche meint (so habe ich es jetzt verstanden).
Nun schriebst du : Der Strom muss derselbe sein. Ich gehe davon aus, dass die Spannung auch dieselbe sein muß. Das bedeutet dann, es wird die gleiche Leistung verbraten. Unter dieser Prämisse ist die Aussage richtig, die Stromdichte steigt proportional k² an, weil die Leiterquerschnitte entsprechend kleiner sind.
Der Chip ist jetzt kleiner. Die Oberfläche ist nur noch ungefähr 1/k² gross. Der Wärmestrom (=Leistungsdichte) muss daher proportional k² sein . Wegen der geringen Höhe des Chips spielt die dritte Dimension für die Wärmeabfuhr praktisch keine Rolle.
Wie kommt man an die Aussage Stromdichte proportional k² und Leistungsdichte proportional k? Für mich passt das noch nicht. -- Thomas 01:19, 19. Apr 2004 (CEST)

Nachtrag :
Die Aussage : Also wenn die Leiterbahnen um den Faktor k näher beieinander liegen, dann ist auch die Leistungsdichte um k grösser ist soweit richtig, wenn man den Leistungsfluss (Transportleistung) in einem Leiter meint. Für die Elektromigration erscheint mir aber die aus der Verlustleistung resultierende Leistungsdichte (Wärmestrom), die zu einer Erhöhung der Leitertemperatur führt, wesentlicher zu sein. Und als solche habe ich sie aufgefasst, daher das Mißverständnis.
Auch das Zitat: Power density is defined as the power dissipated by the chip per unit area interpretiere ich in dem Sinne, dass es hier um die Wärmeabfuhr der Verlustleistung geht. Und die steigt proportional R*Z_&thetasym, wobei beide von der Leiterbahngeometrie beeinflusst werden.
Weil die Leiterbahnen eh schon sehr dünn sind (eine Korngröße) rechne ich mal mit einer Verringerung der Leiterbreite um den Faktor 2 : R*k' * Z_&thetasym*k' -> ~ k'². Allerdings steigt die Stromdichte hier nur proportional k'. -- Thomas 16:28, 19. Apr 2004 (CEST)

Das verstehe ich nicht? Leistungsfluss und Transportleistung ist das dasselbe? Und Leistungsdichte oder Wärmestrom ist nicht dasselbe! Die "(eine Korngröße)" hat damit nichts zu tun. Ja schon aber nein so nicht. Kennst Du nur Mal oder kannst Du auch Hoch ;-) Ja, ich schreibe einen Artikel zu skaling. Nur nicht heute und auch nicht morgen :-) Sei freundlich gegrüßt. :-) --Paddy 02:38, 20. Apr 2004 (CEST)