Hvad er en diffusionsbarriere?
En diffusionsbarriere er normalt en tynd belægning af materiale, der bruges til at forhindre diffusion. Diffusion opstår, når molekyler bevæger sig fra et område med høj koncentration til et område med lav koncentration, så der forekommer et lige antal i begge områder. Diffusion sker, om molekylerne er i en gas, flydende eller fast tilstand og kan føre til kontaminering af et produkt af en anden.
En diffusionsbarriere er normalt kun mikrometer tynd og bruges til at forbedre holdbarheden for metalholdige produkter ved at bremse deres korruption fra andre produkter i nærheden. Disse typer barrierer bruges i en række kommercielle anvendelser, så effektive og billige barrierer er meget efterspurgte, især af elektronikindustrien. Selvom ilt- og brintgasdiffusionsbarrierer findes, er størstedelen af diffusionsbarrierer metaller.
En god diffusionsbarriere har fysiske og kemiske egenskaber, der varierer afhængigt af de metalkomponenter, der bruges til at fremstille barrieren. Den tyndere diffusion barriere, og jo mere ensartet belægningen, jo mere effektiv er barrieren. Metallerne i barrieren skal være ikke-reaktive for materialerne omkring det, så de ikke diffunderer og ødelægger metallerne, som barrieren skal beskytte. Desuden skal diffusionsbarrieren være i stand til stærkt at overholde det, den beskytter for at give en sikker barriere, der fuldstændigt forhindrer diffusion af enhver molekyler.
De forskellige materialer, der bruges til at gøre diffusionsbarrierer, tilbyder forskellige fordele, og der skal udvises omhu for at optimere tykkelsen, reaktiviteten og adhæsionen af barrieren. Metaller adskiller sig i deres reaktivitet og adhæsion, hvor nogle metaller giver en høj grad af ikke-reaktivitet, men lav adhæsion eller omvendt. Nogle barrierer kan have flere lag til at imødekomme behovet for både ikke-reaktive og klæbende metaller. Alternativt en kombination af metaller, kaldet legeringer, mAY bruges til at danne barrieren. Et antal metaller er blevet brugt til oprettelse af diffusionsbarrierer, herunder aluminium, krom, nikkel, wolfram og mangan.
Diffusionsbarrierer er almindeligt anvendt til fremstilling af elektronik i årtier. De bruges til at bevare integriteten af interne kobberledninger fra silicaisoleringen, der omgiver den. Dette tjener til at forlænge levetiden for den elektroniske enhed ved at forhindre kredsløbssvigt, der ville forekomme, hvis kobber og silica kom i kontakt. Indtil videre har teknologien til oprettelse og deponering af diffusionsbarrierer muliggjort øget hastighed for forbrugerelektronik; Imidlertid undersøges nye legeringer og barriereaflejringsteknikker til brug i nye generationer af elektronik.