Hva er en diffusjonsbarriere?
En diffusjonsbarriere er vanligvis et tynt belegg av materiale som brukes for å forhindre diffusjon. Diffusjon oppstår når molekyler beveger seg fra et område med høy konsentrasjon til et område med lav konsentrasjon slik at et like antall oppstår i begge områdene. Diffusjon skjer om molekylene er i en gass, flytende eller fast tilstand, og kan føre til forurensning av et produkt av et annet.
En diffusjonsbarriere er vanligvis bare mikrometer tynne, og brukes til å forbedre holdbarheten til metallholdige produkter ved å bremse korrupsjonen fra andre produkter i nærheten. Disse typer barrierer brukes i en rekke kommersielle applikasjoner, så effektive og rimelige barrierer er svært etterspurt, spesielt av elektronikkindustrien. Selv om oksygen- og hydrogengassdiffusjonsbarrierer eksisterer, er flertallet av diffusjonsbarrierer metaller.
En god diffusjonsbarriere har fysiske og kjemiske egenskaper som varierer avhengig av metallkomponentene som brukes for å gjøre barrieren. Jo tynnere diffUsion Barrier, og jo mer ensartet belegget, desto mer effektive er barrieren. Metallene i barrieren må være ikke-reaktive for materialene rundt den, slik at de ikke diffunderer seg i og ødelegger metallene som barrieren antas å beskytte. Videre må diffusjonsbarrieren være i stand til å feste seg sterkt til det den beskytter for å gi en sikker barriere som fullstendig vil forhindre diffusjon av eventuelle molekyler.
De forskjellige materialene som brukes til å gjøre diffusjonsbarrierer gir forskjellige fordeler, og det må tas forsiktighet for å optimalisere tykkelsen, reaktiviteten og tilslutning av barrieren. Metaller er forskjellige i reaktivitet og etterlevelse, med noen metaller som gir en høy grad av ikke-reaktivitet, men lav etterlevelse, eller omvendt. Noen barrierer kan ha flere lag for å imøtekomme behovet for både ikke-reaktive og limmetaller. Alternativt en kombinasjon av metaller, kalt legeringer, mAy brukes til å danne barrieren. En rekke metaller har blitt brukt i opprettelsen av diffusjonsbarrierer, inkludert aluminium, krom, nikkel, wolfram og mangan.
Diffusjonsbarrierer har ofte blitt brukt i produksjon av elektronikk i flere tiår. De brukes til å bevare integriteten til interne kobberkabler fra silisiumsisolasjonen som omgir den. Dette tjener til å forlenge levetiden til den elektroniske enheten ved å forhindre kretssvikt som ville oppstå hvis kobber og silika kom i kontakt. Så langt har teknologien for å skape og deponere diffusjonsbarrierer muliggjort økt hastighet på forbrukerelektronikk; Imidlertid blir nye legeringer og barriereavsetningsteknikker undersøkt for bruk i nye generasjoner av elektronikk.