A diffusion barrier is a thin layer

A diffusion barrier is a thin layer (usually micrometres thick) of metal usually placed between two other metals. It is done to act as a barrier to protect either one of the metals from corrupting the other.[1]

Adhesion of a plated metal layer to its substrate requires a physical interlocking, inter-diffusion of the deposit or a chemical bonding between plate and substrate in order to work. The role of a diffusion barrier is to prevent or to retard the inter-diffusion of the two superposed metals. Therefore, to be effective, a good diffusion barrier requires inertness with respect to adjacent materials. To obtain good adhesion and a diffusion barrier simultaneously, the bonding between layers needs to come from a chemical reaction of limited range at both boundaries. Materials providing good adhesion are not necessarily good diffusion barriers and vice-versa. Consequently there are cases where two or more separate layers must be used to provide a proper interface between substrates.

Selection[edit]
While the choice of diffusion barrier depends on the final function, anticipated operating temperature and service life are critical parameters to select diffusion barrier materials. Many thin film metal combinations have been evaluated for their adhesion and diffusion barrier properties. Aluminum provides good electrical and thermal conductivity, adhesion and reliability because of its oxygen reactivity and the self-passivation properties of its oxide. Copper also easily reacts with oxygen but its oxides have poor adhesion properties. As for gold its virtue relies in its inertness, and ease of application; its problem is its cost. Chromium has excellent adhesion to many materials because of its reactivity. Its affinity for oxygen forms a thin stable oxide coat, a passivation layer which prevents further oxidation and provides inertness to corrosive environment. Nickel, Nichrome, tantalum, hafnium, niobium, zirconium, vanadium, and tungsten are a few of the metals combinations used to form diffusion barriers for specific applications. Conductive ceramics can be also used, such as tantalum nitride, indium oxide, copper silicide, tungsten nitride, and titanium nitride.



A barrier metal is a material used in integrated circuits to chemically isolate semiconductors from soft metal interconnects, while maintaining an electrical connection between them. For instance, a layer of barrier metal must surround every copper interconnection in modern copper-based chips, to prevent diffusion of copper into surrounding materials.

As the name implies, a barrier metal must have high electrical conductivity in order to maintain a good electronic contact, while maintaining a low enough copper diffusivity to sufficiently chemically isolate these copper conductor films from underlying device silicon. The thickness of the barrier films is also quite important; with too thin a barrier layer, the inner copper may contact and poison the very devices that they supply with energy and information; with barrier layers too thick, these wrapped stacks of two barrier metal films and an inner copper conductor can have a greater total resistance than the traditional aluminum interconnections would have, eliminating any benefit derived from the new metallization technology.

Some materials that have been used as barrier metals include cobalt, ruthenium, tantalum, tantalum nitride, indium oxide, tungsten nitride, and titanium nitride (the last four being conductive ceramics, but "metals" in this context).

Kết quả (Việt) 1:

Một rào cản khuếch tán là một lớp mỏng (thường micrometres dày) kim loại thường được đặt giữa hai các kim loại khác. Nó được thực hiện để hoạt động như một rào cản để bảo vệ hoặc một trong các kim loại từ corrupting khác.[1]Bám dính của một lớp mạ kim loại để bề mặt của nó đòi hỏi một vật lý lồng vào nhau, giữa phổ biến của các khoản tiền gửi hoặc một hóa học liên kết giữa tấm và bề mặt để làm việc. Vai trò của một rào cản phổ biến là để ngăn chặn hoặc để chậm sự khuếch tán liên của hai superposed kim loại. Vì vậy, để có hiệu quả, một rào cản tốt khuếch tán đòi hỏi trơ đối với vật liệu liền kề. Để có được độ bám dính tốt và một rào cản khuếch tán đồng thời, các liên kết giữa các lớp cần phải đến từ một phản ứng hóa học của các phạm vi giới hạn tại cả hai ranh giới. Tài liệu cung cấp độ bám dính tốt là không nhất thiết phải tốt khuếch tán rào cản và vice-versa. Do đó, có những trường hợp mà hai hoặc nhiều lớp riêng biệt phải được sử dụng để cung cấp một giao diện phù hợp giữa chất nền.Lựa chọn [sửa]Trong khi sự lựa chọn của hàng rào khuếch tán phụ thuộc vào các chức năng cuối cùng, dự đoán hoạt động nhiệt độ và dịch vụ cuộc sống là các thông số quan trọng để chọn phổ biến rào cản vật liệu. Nhiều màng mỏng kim loại kết hợp đã được đánh giá cho tài sản hàng rào bám dính và phổ biến của họ. Nhôm cung cấp tốt tính dẫn điện và nhiệt, độ bám dính và độ tin cậy vì nó phản ứng oxy và các thuộc tính tự thụ của ôxít của nó. Đồng cũng dễ dàng phản ứng với ôxy nhưng ôxít của nó có tính chất nghèo bám dính. Đối với vàng Đức hạnh của nó dựa trơ, và dễ dàng ứng dụng; vấn đề của nó là chi phí của nó. Crom có độ bám dính tốt để nhiều tài liệu do phản ứng của nó. Mối quan hệ của nó đối với ôxy tạo thành một áo khoác mỏng ôxít ổn định, một lớp thụ mà ngăn ngừa quá trình oxy hóa hơn nữa và cung cấp trơ để môi trường ăn mòn. Niken, Nichrome, tantali, Hafni, niobi, zirconi, vanadi và vonfram là một vài trong số các kim loại kết hợp được sử dụng để hình thức phổ biến rào cản cho ứng dụng cụ thể. Dẫn điện gốm sứ có thể được cũng được sử dụng, chẳng hạn như tantali nitrua, indium ôxít, đồng silicide, vonfram nitrua và Titan nitrua.Một hàng rào kim loại là một vật liệu được sử dụng trong mạch tích hợp hóa học cô lập chất bán dẫn từ kim loại mềm liên kết nối, trong khi duy trì một kết nối điện giữa chúng. Ví dụ, một lớp hàng rào kim loại phải bao quanh mỗi kết nối đồng trong hiện đại dựa trên đồng chip, để ngăn chặn phổ biến đồng thành xung quanh các vật liệu.Như tên của nó, một hàng rào kim loại phải có độ dẫn điện cao để duy trì một số liên lạc điện tử tốt, trong khi duy trì một thấp đủ diffusivity đồng đầy đủ về mặt hóa học cô lập các đồng dẫn phim từ cơ bản thiết bị silic. Độ dày của bộ phim rào cản cũng là khá quan trọng; với quá mỏng một lớp rào cản, đồng bên trong có thể liên hệ với và độc các thiết bị rất rằng họ cung cấp năng lượng và thông tin; với rào cản lớp quá dày, các gói ngăn xếp của hai hàng rào kim loại phim và một dây dẫn đồng bên trong có thể có một sức đề kháng tất cả lớn hơn so với truyền thống nhôm interconnections nào có, loại bỏ bất kỳ lợi ích bắt nguồn từ công nghệ metallization mới.Một số tài liệu đã được sử dụng như là rào cản kim loại bao gồm coban, rutheni, tantali, tantali nitrua, indium ôxít, vonfram nitrua và Titan nitrua (mẫu cuối cùng cánh là dẫn điện gốm sứ, nhưng "kim loại" trong bối cảnh này).