バリアメタルとは？

バリアメタルは、軟金属が他の物体を汚染するのを防ぐために、2つの物体の間に配置されるメッキまたはフィルムのいずれかの金属の薄い層です。 たとえば、最新のチップおよび回路の銅および真鍮コンポーネントには、結晶半導体自体の破損を防ぐために、常に周囲に薄い金属メッキ層が含まれています。 時々、バリアメタルは実際の金属ではなく窒化タングステンなどのセラミックでできていますが、それでもバリアメタルと見なされます。

バリアメタルは、半導体産業に役立つために特定の物理的特性を必要とします。 明らかに、バリア金属は周囲の材料自体の汚染を避けるために十分に不活性である必要があります。 ただし、半導体製造は、デバイス全体の電気の流れを中心に構築されます。 そのため、バリアメタルは、電気の流れが止まらないように十分に導電性である必要があります。

これらの両方の基準を満たす金属は非常に少ないため、半導体のバリアメタルとして機能する材料はごくわずかです。 窒化チタンは、半導体で最も一般的に見られるバリアメタルです。 クロム、タンタル、窒化タンタル、窒化タングステンも使用されます。

バリアメタルで考慮される2つのプロパティは、導電率と硬度だけではありません。 バリアメタルの厚さもその有効性に重要な役割を果たします。 銅などの柔らかい金属は、薄すぎる障壁を貫通する可能性があります。 薄い障壁を貫通する柔らかい金属は、反対側の脆弱なオブジェクトを汚染する可能性があります。 一方、厚すぎる金属メッキは、回路内の電気の流れに大きな影響を与えます。 半導体エンジニアは、バランスを適切に保つために、多くの時間をラボのテストに費やしています。

ただし、すべてのバリア金属が結晶性半導体をシールドするわけではありません。 軟らかい金属は、より硬い金属表面を簡単に破壊し、その汚染はハイテク機器の製品故障につながる可能性があります。 他の2つの金属の接触を防ぐ不活性金属の薄い層は、拡散バリアとして知られています。 拡散障壁は、しばしば板金の層間にあり、金属部品をはんだ付けから保護します。

拡散バリアに使用される金属は、半導体の保護に使用される金属と常に同じではありませんが、金属コンポーネント間の電気の流れに依存するデバイスは、半導体デバイスと同じバリア金属を使用する場合があります。 一般に、プレートメタル拡散バリアは半導体バリアと同じ不活性特性を必要としますが、それらの両側の異なる金属に接着できる必要もあります。 金、ニッケル、アルミニウムは、拡散バリアに使用される3つの一般的な金属です。