Wat is een barrièremetaal?

Een barrièremetaal is een dunne laag metaal, hetzij in plating of filmvorm, die tussen twee objecten wordt geplaatst om te voorkomen dat zachte metalen andere objecten vervuilen.De koperen en koperen componenten in moderne chips en circuits bevatten bijvoorbeeld altijd een dunne laag metaalplaten eromheen om te voorkomen dat de kristallijne halfgeleiders zelf worden gecorrumpeerd.Soms zijn barrièremetalen gemaakt van keramiek zoals wolfraamnitride in plaats van werkelijke metalen, maar ze worden nog steeds beschouwd als barrièremetalen.

Barrièremetalen vereisen specifieke fysieke eigenschappen om nuttig te zijn voor de halfgeleiderindustrie.Het is duidelijk dat het barrièremetaal voldoende moet zijn om te voorkomen dat de omringende materialen zelf worden vervuild;De fabricage van halfgeleiders is echter gebouwd rond de stroom van elektriciteit op het hele apparaat.Als zodanig moet het barrièremetaal geleidend genoeg zijn, zodat het de elektrische stroom voorkomt.

Zeer weinig metalen voldoen aan beide criteria, wat betekent dat slechts een klein handvol materialen fungeert als een barrièremetaal in halfgeleiders.Titanium nitride is het barrièremetaal dat het meest wordt aangetroffen in halfgeleiders.De dikte van het barrièremetaal speelt ook een cruciale rol in de effectiviteit ervan.Zachte metalen zoals koper kunnen een te dun barrière doordringen.Elk zacht metaal dat een dunne barrière doordringt, kan het kwetsbare object aan de andere kant verontreinigen.Aan de andere kant beïnvloedt metaalplaten die te dik is de elektriciteitsstroom in het circuit aanzienlijk.Semiconductor -ingenieurs besteden echter veel tijd aan het testen van laboratoria om de balans precies goed te krijgen.

Niet alle barrièremetalen beschermen kristallijne halfgeleiders.Zachte metalen corrumperen hardere metalen oppervlakken net zo gemakkelijk, en die verontreiniging kan leiden tot productfalen in hightech-apparaten.Een dunne laag inerte metaal die het contact van twee andere metalen voorkomen, staat bekend als een diffusiebarrière.Diffusiebarrières worden vaak gevonden tussen lagen van plaatmetalen en zullen metalen componenten beschermen tegen solderen.

De metalen die worden gebruikt voor een diffusiebarrière zijn altijd dezelfde metalen die worden gebruikt om halfgeleiders te beschermen, hoewel apparaten die afhankelijk zijn van de stroom van elektriciteit tussen hun metalen componentenkan dezelfde barrièremetalen gebruiken als halfgeleiderapparaten.Over het algemeen vereisen de diffusiebarrières van plaatmetalen dezelfde inerte eigenschappen als halfgeleiderbarrières, maar ze moeten ook in staat zijn om zich aan de verschillende metalen aan weerszijden ervan te houden.Goud, nikkel en aluminium zijn drie gemeenschappelijke metalen die worden gebruikt voor diffusiebarrières.