Vad är en barriärmetall?

En barriärmetall är ett tunt lager av metall, antingen i pläterings- eller filmform, som placeras mellan två föremål för att förhindra att mjuka metaller förorenar andra föremål.Till exempel inkluderar koppar- och mässingskomponenterna i moderna chips och kretsar alltid ett tunt lager metallplätering runt dem för att undvika att de kristallina halvledarnas kristallina själva.Ibland är barriärmetaller tillverkade av keramik såsom volframnitrid snarare än faktiska metaller, men de betraktas fortfarande som barriärmetaller.

Barriärmetaller kräver specifika fysiska egenskaper för att vara användbara för halvledarindustrin.Självklart måste barriärmetallen vara tillräckligt inert för att undvika att förorena de omgivande materialen själv;Emellertid byggs halvledartillverkning runt flödet av el i hela enheten.Som sådan måste barriärmetallen vara tillräckligt ledande för att den undviker att stoppa elektriskt flöde.

Mycket få metaller uppfyller båda dessa kriterier, vilket innebär att endast en liten handfull material fungerar som en barriärmetall i halvledare.Titannitrid är den barriärmetall som oftast finns i halvledare.Krom, tantal, tantalnitrid och volframnitrid används också.

Konduktivitet och hårdhet är inte de enda två egenskaperna som beaktas med en barriärmetall;Tjockleken på barriärmetallen spelar också en avgörande roll i dess effektivitet.Mjuka metaller som koppar kan penetrera en barriär som är för tunn.Varje mjuk metall som penetrerar en tunn barriär kan förorena det sårbara föremålet på andra sidan.Å andra sidan påverkar metallplätering som är för tjock betydligt elflödet i kretsen.Halvledaringenjörer spenderar mycket tid på att testa laboratorier och försöka få balansen precis rätt.

Inte alla barriärmetaller sköld kristallina halvledare, dock.Mjuka metaller korrupta hårdare metallytor lika lätt, och att förorening kan resultera i produktfel i högteknologiska enheter.Ett tunt skikt av inert metall som förhindrar kontakt med två andra metaller kallas en diffusionsbarriär.Diffusionsbarriärer finns ofta mellan lager av plattmetaller och kommer att skydda metalliska komponenter från lödning.

Metallerna som används för en diffusionsbarriär är alltid samma metaller som används för att skydda halvledare, även om enheter som förlitar sig på flödet av elektricitet mellan deras metallkomponenterKan använda samma barriärmetaller som halvledarenheter.I allmänhet kräver plattmetalldiffusionsbarriärer samma inerta egenskaper som halvledarbarriärer, men de måste också kunna följa de olika metallerna på vardera sidan av dem.Guld, nickel och aluminium är tre vanliga metaller som används för diffusionsbarriärer.