拡散障壁とは何ですか？

拡散バリアは通常、拡散を防ぐために使用される材料の薄いコーティングです。 分子が高濃度の領域から低濃度の領域に移動すると、拡散が起こり、両方の領域で同じ数が発生します。 拡散は、分子が気体、液体、固体のいずれの状態であっても起こり、ある製品が別の製品によって汚染される可能性があります。

拡散バリアは通常、わずか数マイクロメートルの薄さで、近くにある他の製品からの破損を遅らせることにより、金属含有製品の保存期間を延ばすために使用されます。 これらのタイプのバリアは、さまざまな商業用途で使用されているため、特にエレクトロニクス業界では、効果的で安価なバリアが非常に求められています。 酸素および水素ガスの拡散障壁が存在しますが、拡散障壁の大部分は金属です。

優れた拡散バリアには、バリアの作成に使用される金属コンポーネントによって異なる物理的および化学的特性があります。 拡散バリアが薄く、コーティングが均一であればあるほど、バリアはより効果的になります。 バリア内の金属は、その周囲の材料に対して非反応性でなければならないため、バリアが保護するはずの金属に拡散したり破損したりすることはありません。 さらに、拡散障壁は、分子による拡散を完全に防止する安全な障壁を提供するために、保護しているものに強く付着できなければなりません。

拡散バリアの作成に使用されるさまざまな材料にはさまざまな利点があり、バリアの厚さ、反応性、および密着性を最適化するには注意が必要です。 金属は反応性と付着性が異なり、一部の金属は高度の非反応性を提供しますが、付着性は低く、またはその逆です。 一部のバリアは、非反応性金属と接着性金属の両方のニーズに対応するために複数の層を持っている場合があります。 あるいは、合金と呼ばれる金属の組み合わせを使用してバリアを形成することもできます。 拡散障壁の作成には、アルミニウム、クロム、ニッケル、タングステン、マンガンなどの多くの金属が使用されています。

拡散障壁は、何十年もの間電子機器の製造で一般的に使用されてきました。 それらは、内部の銅配線の完全性を、それを囲むシリカ絶縁体から保護するために使用されます。 これは、銅とシリカが接触した場合に発生する回路故障を防ぐことにより、電子デバイスの寿命を延ばすのに役立ちます。 これまでのところ、拡散バリアを作成および堆積する技術により、家庭用電化製品の速度が向上しました。 しかし、新世代のエレクトロニクスで使用するために、新しい合金とバリア堆積技術が調査されています。