Τι είναι ένα μέταλλο φραγμού;

Ένα μέταλλο φραγμού είναι ένα λεπτό στρώμα μετάλλου, είτε σε επιμετάλλωση είτε σε μορφή φιλμ, που τοποθετείται μεταξύ δύο αντικειμένων, προκειμένου να αποφευχθεί η μόλυνση άλλων αντικειμένων.Για παράδειγμα, τα συστατικά χαλκού και ορείχαλκου σε σύγχρονες μάρκες και κυκλώματα περιλαμβάνουν πάντα ένα λεπτό στρώμα μεταλλικής επένδυσης γύρω τους για να αποφευχθεί η καταστροφή των ίδιων των κρυσταλλικών ημιαγωγών.Μερικές φορές, τα μέταλλα φραγμού είναι κατασκευασμένα από κεραμικά όπως το νιτριδικό βολφραμίου και όχι τα πραγματικά μέταλλα, αλλά εξακολουθούν να θεωρούνται μετάλλια φραγμού.

Τα μέταλλα φραγμού απαιτούν συγκεκριμένες φυσικές ιδιότητες για να είναι χρήσιμες στη βιομηχανία ημιαγωγών.Προφανώς, το μεταλλικό φραγμό πρέπει να είναι αρκετά αδρανές για να αποφευχθεί η μόλυνση των γύρω υλικών.Ωστόσο, η κατασκευή ημιαγωγών είναι χτισμένη γύρω από τη ροή της ηλεκτρικής ενέργειας σε όλη τη συσκευή.Ως εκ τούτου, το μεταλλικό φραγμό πρέπει να είναι αρκετά αγώγιμο ώστε να αποφεύγει τη διακοπή της ηλεκτρικής ροής.

Πολύ λίγα μέταλλα πληρούν και τα δύο αυτά κριτήρια, πράγμα που σημαίνει ότι μόνο μια μικρή χούφτα υλικών λειτουργούν ως μεταλλικό φραγμό σε ημιαγωγούς.Το νιτρίδιο του τιτανίου είναι το μεταλλικό φραγμό που βρίσκεται πιο συχνά σε ημιαγωγούς.Χρησιμοποιούνται επίσης το χρωμίου, το ταντάλιο, το νιτριδικό νιτρικό και το νιτρίδιο βολφραμίου.Το πάχος του μεταλλικού φραγμού διαδραματίζει επίσης καθοριστικό ρόλο στην αποτελεσματικότητά του.Τα μαλακά μέταλλα όπως ο χαλκός μπορούν να διεισδύσουν σε ένα φράγμα που είναι πολύ λεπτό.Οποιοδήποτε μαλακό μέταλλο που διεισδύει σε ένα λεπτό φράγμα μπορεί να μολύνει το ευάλωτο αντικείμενο στην άλλη πλευρά.Από την άλλη πλευρά, η μεταλλική επένδυση που είναι πάρα πολύ παχιά επηρεάζει σημαντικά τη ροή της ηλεκτρικής ενέργειας στο κύκλωμα.Οι μηχανικοί ημιαγωγών ξοδεύουν πολύ χρόνο στα εργαστήρια δοκιμών προσπαθώντας να πάρουν την ισορροπία ακριβώς δεξιά.Τα μαλακά μέταλλα διεφθαρτούν σκληρότερες μεταλλικές επιφάνειες εξίσου εύκολα και αυτή η μόλυνση μπορεί να οδηγήσει σε αποτυχία προϊόντος σε συσκευές υψηλής τεχνολογίας.Ένα λεπτό στρώμα αδρανούς μετάλλου που εμποδίζει την επαφή δύο άλλων μετάλλων είναι γνωστή ως φράγμα διάχυσης.Τα εμπόδια διάχυσης συχνά βρίσκονται μεταξύ των στρωμάτων των πλακών μετάλλων και θα προστατεύουν τα μεταλλικά συστατικά από τη συγκόλληση.

Τα μέταλλα που χρησιμοποιούνται για ένα φράγμα διάχυσης δεν είναι πάντα τα ίδια μέταλλα που χρησιμοποιούνται για την προστασία των ημιαγωγών, αν και οι συσκευές που βασίζονται στη ροή της ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ των μεταλλικών συστατικών τουςμπορεί να χρησιμοποιήσει τα ίδια μέταλλα φραγμού με τις συσκευές ημιαγωγών.Γενικά, τα εμπόδια διάχυσης μεταλλικών πλακών απαιτούν τις ίδιες αδρανές ιδιότητες με τα εμπόδια ημιαγωγών, αλλά πρέπει επίσης να είναι σε θέση να τηρούν τα διαφορετικά μέταλλα σε κάθε πλευρά τους.Ο χρυσός, το νικέλιο και το αλουμίνιο είναι τρία κοινά μέταλλα που χρησιμοποιούνται για εμπόδια διάχυσης.