Kas ir difūzijas barjera?

Difūzijas barjera parasti ir tikai mikrometrus plāns, un to izmanto, lai palielinātu metālu saturošu izstrādājumu glabāšanas laiku, palēninot to bojāšanos no citiem tuvumā esošajiem izstrādājumiem. Šāda veida barjeras tiek izmantotas dažādos komerciālos lietojumos, tāpēc efektīvas un lētas barjeras ir ļoti pieprasītas, jo īpaši elektronikas nozarē. Lai gan pastāv skābekļa un ūdeņraža gāzes difūzijas barjeras, lielākā daļa difūzijas barjeru ir metāli.

Labai difūzijas barjerai ir fizikālās un ķīmiskās īpašības, kas atšķiras atkarībā no barjeras izgatavošanai izmantotajām metāla sastāvdaļām. Jo plānāka ir difūzijas barjera un vienmērīgāks pārklājums, jo efektīvāka ir barjera. Barjeras metāliem jābūt nereaģējošiem pret apkārtējiem materiāliem, lai tie neizkliedētu un nesabojātu metālus, kurus barjerai ir paredzēts aizsargāt. Turklāt difūzijas barjerai ir jāspēj stingri pielipt tam, ko tā aizsargā, lai nodrošinātu drošu barjeru, kas pilnībā novērsīs jebkuru molekulu difūziju.

Dažādiem materiāliem, ko izmanto difūzijas barjeru izgatavošanai, ir dažādas priekšrocības, un ir jārūpējas par barjeras biezuma, reaktivitātes un adhēzijas optimizēšanu. Metāli atšķiras pēc to reaktivitātes un adhēzijas, daži metāli nodrošina augstu nereaktivitātes pakāpi, bet zemu adhēziju vai otrādi. Dažām barjerām var būt vairāki slāņi, lai apmierinātu vajadzību pēc nereaģējošiem un adhezīviem metāliem. Alternatīvi, lai izveidotu barjeru, var izmantot metālu kombināciju, ko sauc par sakausējumiem. Difūzijas barjeru izveidē ir izmantoti vairāki metāli, tostarp alumīnijs, hroms, niķelis, volframs un mangāns.

Difūzijas barjeras ir plaši izmantotas elektronikas ražošanā gadu desmitiem. Tos izmanto, lai saglabātu iekšējo vara vadu integritāti no silīcija dioksīda izolācijas, kas to ieskauj. Tas palīdz pagarināt elektroniskās ierīces kalpošanas laiku, novēršot ķēdes bojājumus, kas varētu rasties, ja varš un silīcija dioksīds nonāk saskarē. Līdz šim tehnoloģija difūzijas barjeru izveidošanai un nogulsnēšanai ir ļāvusi palielināt plaša patēriņa elektronikas ātrumu; tomēr tiek pētīti jauni sakausējumi un barjeru uzklāšanas metodes izmantošanai jaunās elektronikas paaudzēs.