प्रसार बाधा

एक प्रसार बाधा धातु की एक पतली परत (आमतौर पर माइक्रोमीटर मोटी) होती है जिसे आमतौर पर दो अन्य धातुओं के बीच रखा जाता है। यह किसी एक धातु को दूसरे को दूषित होने से बचाने के लिए एक बाधा के रूप में कार्य करने के लिए किया जाता है। ELECTROPLATING परत को उसके सब्सट्रेट से चिपकाने के लिए काम करने के लिए एक भौतिक इंटरलॉकिंग, जमा के अंतर-प्रसार या प्लेट और सब्सट्रेट के बीच एक रासायनिक बंधन की आवश्यकता होती है। विसरण अवरोधक की भूमिका दो सुपरपोज़्ड धातुओं के अंतर-प्रसार को रोकने या मंद करने के लिए है। इसलिए, प्रभावी होने के लिए, एक अच्छे प्रसार अवरोधक को आसन्न सामग्रियों के संबंध में जड़ता की आवश्यकता होती है। एक साथ अच्छा आसंजन और एक प्रसार अवरोध प्राप्त करने के लिए, परतों के बीच संबंध दोनों सीमाओं पर सीमित सीमा की रासायनिक प्रतिक्रिया से आने की जरूरत है। अच्छा आसंजन प्रदान करने वाली सामग्री आवश्यक रूप से अच्छे प्रसार अवरोध नहीं हैं और इसके विपरीत। नतीजतन, ऐसे मामले हैं जहां सबस्ट्रेट्स के बीच एक उचित इंटरफ़ेस प्रदान करने के लिए दो या दो से अधिक अलग-अलग परतों का उपयोग किया जाना चाहिए।

चयन

जबकि प्रसार अवरोध का चुनाव अंतिम कार्य पर निर्भर करता है, प्रत्याशित परिचालन तापमान और सेवा जीवन, प्रसार अवरोध सामग्री का चयन करने के लिए महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं। कई पतली फिल्म धातु संयोजनों का उनके आसंजन और प्रसार अवरोधक गुणों के लिए मूल्यांकन किया गया है।

अल्युमीनियम अपनी ऑक्सीजन प्रतिक्रियाशीलता और अपने ऑक्साइड के स्व-निष्क्रियता (रसायन विज्ञान) गुणों के कारण अच्छी विद्युत प्रतिरोधकता और चालकता और तापीय चालकता, आसंजन और विश्वसनीयता प्रदान करता है।

ताँबा भी आसानी से ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है लेकिन इसके ऑक्साइड में कम आसंजन गुण होते हैं। जहां तक ​​सोने की बात है तो इसकी खूबी इसकी जड़ता और उपयोग में आसानी पर निर्भर करती है; इसकी समस्या इसकी लागत है।

क्रोमियम की प्रतिक्रियाशीलता के कारण कई सामग्रियों के लिए उत्कृष्ट आसंजन है। ऑक्सीजन के लिए इसकी आत्मीयता बाहरी सतह पर एक पतली स्थिर ऑक्साइड परत बनाती है, जो निष्क्रियता (रसायन विज्ञान) का निर्माण करती है जो संक्षारक वातावरण में भी क्रोमियम और अंतर्निहित धातु (यदि कोई हो) के आगे ऑक्सीकरण को रोकता है। स्टील पर क्रोमियम चढ़ाना Chrome_plating#Automotive_use में तीन प्रसार अवरोधक परतें शामिल हैं—तांबा, निकल, फिर क्रोमियम—दीर्घकालिक स्थायित्व प्रदान करने के लिए जहां कई बड़े तापमान परिवर्तन होंगे। यदि क्रोमियम सीधे स्टील पर चढ़ाया जाता है, तो उनके विभिन्न थर्मल विस्तार गुणांक क्रोम चढ़ाना को स्टील से छीलने का कारण बनेंगे।

निकेल, निक्रोम, टैंटलम, हेफ़नियम, नाइओबियम, zirconium, वैनेडियम और टंगस्टन धातु के कुछ संयोजन हैं जिनका उपयोग विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए प्रसार अवरोध बनाने के लिए किया जाता है। प्रवाहकीय सिरेमिक का भी उपयोग किया जा सकता है, जैसे टैंटलम नाइट्राइड, इंडियम ऑक्साइड, कॉपर सिलिसाइड, टंगस्टन नाइट्राइड और टाइटेनियम नाइट्राइड।

इंटीग्रेटेड सर्किट

बैरियर धातु एक ऐसी सामग्री है जिसका उपयोग एकीकृत परिपथों में अर्धचालकों को नरम धातु कॉपर इंटरकनेक्ट से रासायनिक रूप से अलग करने के लिए किया जाता है, जबकि उनके बीच विद्युत संबंध बनाए रखा जाता है। उदाहरण के लिए, बाधा धातु की एक परत आधुनिक एकीकृत परिपथों में प्रत्येक तांबे के इंटरकनेक्ट को घेरनी चाहिए, ताकि आसपास की सामग्रियों में तांबे के प्रसार को रोका जा सके।

जैसा कि नाम से पता चलता है, एक अच्छा इलेक्ट्रॉनिक संपर्क बनाए रखने के लिए एक बाधा धातु में उच्च विद्युत चालकता होनी चाहिए, जबकि इन तांबे की कंडक्टर फिल्मों को अंतर्निहित डिवाइस सिलिकॉन से पर्याप्त रूप से रासायनिक रूप से अलग करने के लिए पर्याप्त तांबे की प्रसार क्षमता को बनाए रखना चाहिए। बाधा फिल्मों की मोटाई भी काफी महत्वपूर्ण है; बहुत पतली बाधा परत के साथ, आंतरिक तांबा उन उपकरणों से संपर्क और जहरीला हो सकता है जो वे ऊर्जा और सूचना के साथ आपूर्ति करते हैं; बहुत मोटी अवरोधक परतों के साथ, दो बाधा धातु फिल्मों के इन लिपटे ढेर और एक आंतरिक तांबे के कंडक्टर में पारंपरिक एल्यूमीनियम इंटरकनेक्शन की तुलना में अधिक कुल प्रतिरोध हो सकता है, नई धातुकरण तकनीक से प्राप्त किसी भी लाभ को समाप्त कर सकता है।

बाधा धातुओं के रूप में उपयोग की जाने वाली कुछ सामग्रियों में कोबाल्ट, दयाता, टैंटलम, टैंटलम नाइट्राइड, इंडियम ऑक्साइड, टंगस्टन नाइट्राइड और टाइटेनियम नाइट्राइड शामिल हैं (अंतिम चार प्रवाहकीय सिरेमिक हैं, लेकिन इस संदर्भ में धातुएं हैं)।