Co to jest bariera dyfuzyjna?

Bariera dyfuzyjna jest zwykle cienką powłoką materiału używanego do zapobiegania dyfuzji. Dyfuzja występuje, gdy cząsteczki przechodzą od powierzchni wysokiego stężenia do obszaru o niskim stężeniu, tak że w obu obszarach występuje równa liczba. Dyfuzja zdarza się, czy cząsteczki są w stanie gazowym, ciekłym czy stałym i mogą prowadzić do zanieczyszczenia jednego produktu przez drugi.

Bariera dyfuzyjna jest zwykle tylko mikrometry cienką i jest stosowana w celu zwiększenia okresu półki produktów zawierających metale poprzez spowolnienie ich uszkodzenia z innych produktów. Tego rodzaju bariery są stosowane w różnych zastosowaniach komercyjnych, więc skuteczne i niedrogie bariery są wysoce poszukiwane, szczególnie przez przemysł elektroniczny. Chociaż istnieją bariery dyfuzji tlenu i wodoru, większość barier dyfuzji to metale.

Dobra bariera dyfuzji ma właściwości fizyczne i chemiczne, które różnią się w zależności od elementów metalowych stosowanych do wykonania bariery. Cieńsza różnicaBariera używania i im bardziej jednolita powłoka, tym bardziej skuteczna bariera. Metale w barierze muszą być nie reaktywne dla otaczających ją materiałów, więc nie rozpraszają się i nie uszkodzają metali, które bariera powinna chronić. Ponadto bariera dyfuzyjna musi być w stanie silnie przestrzegać tego, co chroni, aby zapewnić bezpieczną barierę, która całkowicie zapobiegnie dyfuzji przez wszelkie cząsteczki.

Różne materiały używane do tworzenia barier dyfuzyjnych oferują różne zalety i należy zachować ostrożność w celu zoptymalizowania grubości, reaktywności i przylegania bariery. Metale różnią się reaktywnością i przyleganiem, a niektóre metale zapewniają wysoki stopień niereaktywności, ale niskie przyleganie lub odwrotnie. Niektóre bariery mogą mieć wiele warstw, aby uwzględnić potrzebę zarówno metali niereaktywnych, jak i klejowych. Alternatywnie, kombinacja metali, zwanych stopami, may można użyć do utworzenia bariery. W tworzeniu barier dyfuzyjnego zastosowano szereg metali, w tym aluminium, chrom, nikiel, wolfram i mangan.

Bariery dyfuzyjne były powszechnie stosowane w produkcji elektroniki od dziesięcioleci. Służą one do zachowania integralności wewnętrznego okablowania miedzi z otaczającej go izolacji krzemionki. Służy to przedłużeniu żywotności urządzenia elektronicznego poprzez zapobieganie awarii obwodu, które wystąpiłyby, gdyby miedź i krzemionka się zetknęła. Jak dotąd technologia tworzenia i osadzania barier dyfuzyjnych pozwoliła na zwiększoną prędkość elektroniki użytkowej; Jednak nowe techniki odkładania bariery są badane do stosowania w nowych generacjach elektroniki.