Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Диффузиялық кедергі – әдетте екі басқа металдың арасына орналастырылған, қалыңдығы микрометрге дейін болатын металлдың жұқа қабаты. Ол металдардың біреуін екіншісінен бұзудан қорғайтын кедергі ретінде қолданылады. Жалатқан металл қабатының өзінің негізіне жабысуы үшін, жалатқан қабат пен негіздің физикалық байланысы, диффузиясы немесе химиялық байланысы қажет. Диффузиялық кедергінің міндеті – екі металдың бір-бірімен араласуының алдын алу немесе оны баяулату болып табылады. Сондықтан, тиімді болу үшін, жақсы диффузиялық кедергі жанындағы материалдарға инертті болуы керек. Жақсы жабысу мен диффузиялық кедергіні бірдей алу үшін, қабаттар арасындағы байланыс екі шекарада да шектеулі химиялық реакция арқылы жүзеге асуы тиіс. Жақсы жабысуды қамтамасыз ететін материалдар міндетті түрде жақсы диффузиялық кедергілер болып табылмайды, және керісінше. Осылайша, негіздер арасында дұрыс интерфейс құру үшін кейде екі немесе одан да көп жеке қабаттар қолданылуы керек.
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. 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.
Таңдау
Диффузиялық кедергіні таңдау соңғы функциясына, күтілетін жұмыс температурасына және қызмет ету мерзіміне байланысты болса да, бұл параметрлер диффузиялық кедергі материалдарын таңдауда маңызды рөл атқарады. Жабысу және диффузиялық кедергі қасиеттері үшін көптеген жұқа пленкалы металл қоспалары зерттелді. Алюминий өте жақсы электр және жылу өткізгіштігін, жабысуын және сенімділігін қамтамасыз етеді, себебі ол оттегімен реакцияға түседі және оның оксидінің өзіндік пассивтеу қасиеттері бар. Мыс та оттегімен оңай реакцияға түседі, бірақ оның оксидтері нашар жабысу қасиеттерімен сипатталады. Алтынның артықшылығы оның инерттілігі мен қолданудың қарапайымдығында, ал кемшілігі – жоғары құнында. Хром өз реактивтілігінің арқасында көптеген материалдарға өте жақсы жабысады. Оның оттегіге деген бейімділігі сыртқы бетінде жұқа, тұрақты оксид қабатын құрайды, бұл хромның және астыңғы металдың (бар болса) тотығуын болдырмайтын пассивтеу қабатын жасайды, тіпті коррозиялық ортада да. Автомобильдерде қолданылатын болатты хромдау үшін үш диффузиялық кедергі қабаты қолданылады – мыс, никель және хром, бұл ұзақ мерзімді сенімділікті қамтамасыз етеді, әсіресе үлкен температуралық өзгерістер болатын жағдайларда. Егер хром тікелей болатқа жабылса, олардың әртүрлі жылулық кеңею коэффициенттері хром қаптамасының болаттан қабынуына әкелуі мүмкін. Никель, нихром, тантал, гафний, ниобий, цирконий, ванадий және вольфрам – бұл нақты қолданулар үшін диффузиялық кедергілер құруға қолданылатын металл қоспаларының бірнешеуі. Тантал нитриді, индий оксиді, мыс силициді, вольфрам нитриді және титан нитриді сияқты өткізгіш керамикалар да қолданылуы мүмкін.
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 on the outer surface, creating a passivation layer which prevents further oxidation of the chromium, and of the underlying metal (if any), even in corrosive environments. Chromium plating on steel for automotive use involves three diffusion barrier layers—copper, nickel, then chromium—to provide long term durability where there will be many large temperature changes. If chromium is plated directly onto the steel, then their different thermal expansion coefficients will cause the chrome plating to peel off the steel. Nickel, Nichrome, tantalum, hafnium, niobium, zirconium, vanadium, and tungsten are a few of the metal 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.
Интегралды схемалар
Барьерлік металл – интегралдық тізбектерде жартылай өткізгіштерді жұмсақ металл байланыстарынан химиялық тұрғыдан оқшаулауға, олардың арасындағы электр байланысын сақтай отырып қолданылатын материал. Мысалы, қазіргі заманғы интегралдық тізбектерде мыстың айналадағы материалдарға таралуына жол бермеу үшін, әрбір мыс байланысын барьерлік металл қабатымен қоршау қажет. Аты айтқандай, барьерлік металл жақсы электрондық контактіні сақтау үшін жоғары электр өткізгіштігіне ие болуы керек, сонымен бірге мыстың таралу жылдамдығы жеткілікті деңгейде төмен болуы тиіс, бұл мыс өткізгіш қабаттарды құрылғылық кремнийден тиімді химиялық оқшаулау үшін қажет. Барьерлік қабаттардың қалыңдығы да өте маңызды; тым жұқа барьерлік қабат болса, ішкі мыс энергиямен ақпаратпен қамтамасыз ететін құрылғылармен жанасып, оларды бұзуы мүмкін; ал барьерлік қабаттар тым қалың болса, екі барьерлік металл қабаты мен ішкі мыс өткізгіштен құралған жиынтықтың жалпы кедергісі дәстүрлі алюминий байланыстарынан асып кетуі мүмкін, бұл жаңа металдандыру технологиясының барлық артықшылықтарын жояды. Барьерлік металл ретінде қолданылған материалдарға кобальт, рутений, тантал, тантал нитриді, индий оксиді, вольфрам нитриді және титан нитриді жатады (соңғы төртеуі – өткізгіш керамика, бірақ бұл контексте «металдар» деп аталады).
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 interconnect in modern integrated circuits, 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).