Barrier Metal คืออะไร

โลหะกั้นเป็นชั้นบาง ๆ ของโลหะไม่ว่าจะเป็นแบบชุบหรือฟิล์มที่วางอยู่ระหว่างวัตถุสองชิ้นเพื่อป้องกันไม่ให้โลหะอ่อนปนเปื้อนวัตถุอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นส่วนประกอบทองแดงและทองเหลืองในชิปและวงจรที่ทันสมัยมักจะมีการชุบโลหะบาง ๆ อยู่รอบ ๆ เพื่อหลีกเลี่ยงการทำลายเซมิคอนดักเตอร์ของผลึกด้วยตนเอง บางครั้งโลหะสิ่งกีดขวางทำจากเซรามิกเช่นทังสเตนไนไตรด์มากกว่าโลหะจริง แต่ก็ยังถือว่าเป็นโลหะสิ่งกีดขวาง

โลหะ Barrier ต้องการคุณสมบัติทางกายภาพที่เฉพาะเจาะจงเพื่อให้เป็นประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เห็นได้ชัดว่าโลหะกั้นต้องมีแรงเฉื่อยเพียงพอที่จะหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนวัสดุโดยรอบ อย่างไรก็ตามการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ถูกสร้างขึ้นรอบการไหลของกระแสไฟฟ้าทั่วทั้งอุปกรณ์ ดังนั้นโลหะกั้นต้องมีความนำไฟฟ้าเพียงพอที่จะหลีกเลี่ยงการหยุดการไหลของไฟฟ้า

โลหะน้อยมากที่ตรงตามเกณฑ์ทั้งสองซึ่งหมายความว่ามีเพียงไม่กี่วัสดุเท่านั้นที่ทำหน้าที่เป็นโลหะกั้นในเซมิคอนดักเตอร์ Titanium nitride เป็นโลหะกั้นที่พบมากที่สุดในเซมิคอนดักเตอร์ ใช้โครเมียม, แทนทาลัม, แทนทาลัมไนไตรด์และทังสเตนไนไตรด์

ค่าการนำไฟฟ้าและความแข็งไม่ได้เป็นเพียงคุณสมบัติสองประการที่คำนึงถึงกับโลหะกั้น ความหนาของโลหะกั้นมีบทบาทสำคัญในประสิทธิภาพของมัน โลหะอ่อนเช่นทองแดงสามารถเจาะเกราะที่บางเกินไป โลหะอ่อนที่เจาะทะลุสิ่งกีดขวางบาง ๆ อาจปนเปื้อนวัตถุเสี่ยงในอีกด้านหนึ่ง ในทางกลับกันการชุบโลหะที่หนาเกินไปมีผลต่อการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร วิศวกรเซมิคอนดักเตอร์ใช้เวลาส่วนใหญ่ในการทดสอบในห้องทดลองเพื่อให้ได้สมดุล

อย่างไรก็ตามโลหะกั้นบางชนิดนั้นไม่สามารถป้องกันสารกึ่งตัวนำของผลึกได้ โลหะอ่อนเสียหายพื้นผิวโลหะที่แข็งกว่าทำได้ง่ายและการปนเปื้อนนั้นอาจส่งผลให้เกิดความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์ในอุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง ชั้นของโลหะเฉื่อยป้องกันการสัมผัสของโลหะสองชนิดอื่น ๆ เรียกว่าอุปสรรคการแพร่กระจาย มักพบอุปสรรคการแพร่กระจายระหว่างชั้นของแผ่นโลหะและจะป้องกันส่วนประกอบโลหะจากการบัดกรี

โลหะที่ใช้สำหรับกั้นการแพร่ไม่ได้เป็นโลหะชนิดเดียวกันที่ใช้ในการป้องกันเซมิคอนดักเตอร์แม้ว่าอุปกรณ์ที่พึ่งพาการไหลของกระแสไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบโลหะของพวกเขาอาจใช้โลหะกั้นแบบเดียวกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ โดยทั่วไปแล้วแผ่นกั้นการแพร่กระจายของแผ่นโลหะต้องมีคุณสมบัติเฉื่อยเช่นเดียวกับสารกึ่งตัวนำ แต่ก็ต้องสามารถยึดติดกับโลหะต่าง ๆ ได้ทั้งสองด้าน ทองนิกเกิลและอลูมิเนียมเป็นโลหะทั่วไปสามชนิดที่ใช้สำหรับกั้นการแพร่กระจาย