Kim loại rào cản là gì?

Một kim loại rào cản là một lớp kim loại mỏng, ở dạng mạ hoặc màng, được đặt giữa hai vật để ngăn các kim loại mềm làm ô nhiễm các vật thể khác.Ví dụ, các thành phần đồng và đồng thau trong chip và mạch hiện đại luôn bao gồm một lớp kim loại mỏng xung quanh chúng để tránh làm hỏng các chất bán dẫn tinh thể.Đôi khi, kim loại rào cản được làm từ gốm sứ như nitride vonfram chứ không phải là kim loại thực tế, nhưng chúng vẫn được coi là kim loại rào cản.Kim loại rào cản yêu cầu các tính chất vật lý cụ thể để hữu ích cho ngành công nghiệp bán dẫn.Rõ ràng, kim loại hàng rào cần phải trơ đủ để tránh làm ô nhiễm các vật liệu xung quanh;Tuy nhiên, chế tạo bán dẫn được xây dựng xung quanh dòng điện trên khắp thiết bị.Như vậy, kim loại rào cản cần phải dẫn điện đủ để tránh dừng dòng điện.Rất ít kim loại đáp ứng cả hai tiêu chí đó, điều đó có nghĩa là chỉ một số ít vật liệu hoạt động như một kim loại rào cản trong chất bán dẫn.Titanium nitride là kim loại hàng rào thường thấy nhất trong chất bán dẫn.Chromium, tantalum, tantalum nitride và nitride vonfram cũng được sử dụng. Độ dẫn và độ cứng không có hai tính chất duy nhất được tính đến bằng kim loại rào cản;Độ dày của kim loại hàng rào cũng đóng một vai trò quan trọng trong hiệu quả của nó.Các kim loại mềm như đồng có thể xuyên qua một rào cản quá mỏng.Bất kỳ kim loại mềm nào xâm nhập vào một hàng rào mỏng có thể làm ô nhiễm vật thể dễ bị tổn thương ở phía bên kia.Mặt khác, mạ kim loại quá dày ảnh hưởng đáng kể đến dòng điện trong mạch.Các kỹ sư bán dẫn dành nhiều thời gian để thử nghiệm các phòng thí nghiệm cố gắng có được sự cân bằng vừa phải.Kim loại mềm làm hỏng các bề mặt kim loại cứng hơn cũng dễ dàng và ô nhiễm đó có thể dẫn đến sự cố sản phẩm trong các thiết bị công nghệ cao.Một lớp kim loại trơ mỏng ngăn chặn sự tiếp xúc của hai kim loại khác được gọi là hàng rào khuếch tán.Các rào cản khuếch tán thường được tìm thấy giữa các lớp kim loại tấm và sẽ che chắn các thành phần kim loại khỏi hàn. Các kim loại được sử dụng cho hàng rào khuếch tán luôn luôn là cùng một kim loại được sử dụng để bảo vệ chất bán dẫn, mặc dù các thiết bị dựa vào dòng điện giữa các thành phần kim loại của chúngcó thể sử dụng cùng một kim loại hàng rào như các thiết bị bán dẫn.Nói chung, các hàng rào khuếch tán kim loại tấm đòi hỏi các đặc tính trơ tương tự như các hàng rào bán dẫn, nhưng chúng cũng cần có khả năng tuân thủ các kim loại khác nhau ở hai bên của chúng.Vàng, niken và nhôm là ba kim loại phổ biến được sử dụng cho các rào cản khuếch tán.