擴散阻障層

擴散阻障層，又稱為金屬襯裡（metal liner），是一層薄（通常微米級厚度）的金屬，通常置於兩種其他金屬之間。^[1]它作為屏障，保護其中一種金屬不被另一種金屬腐蝕。^[2]

鍍層金屬層與其基體的附着需要通過物理交鎖、沉積物的相互擴散或基體與鍍層間的化學鍵形成來實現。擴散阻障層的作用是防止或減緩兩種疊層金屬之間的相互擴散。因此，為了有效，優良的擴散阻障層需要對相鄰材料保持惰性。為了同時獲得良好的附着力和擴散阻障作用，層與層之間的結合需要源自兩邊邊界處有限範圍內的化學反應。能夠提供良好粘接力的材料未必是優良的擴散阻障，反之亦然。因此，在某些情況下，必須使用兩層或多層分隔層來在基材之間提供合適的界面。

選擇

選擇擴散阻障層材料取決於最終功能、預期的工作溫度和使用壽命等關鍵參數。已經評估了許多薄膜金屬組合的粘接力和擴散阻障性能。

鋁因其與氧的反應性及其氧化物的自鈍化特性，既具有良好的電導和熱導性能，又具有優異的粘接力和可靠性。

銅電阻較低，電遷移程度也比鋁小，但易擴散至周圍的氧化物中，但其易受腐蝕，氧化物粘接性能也較差。^[3]至於金，其優點在於惰性和易加工，缺點則是成本高。

鉻由於其反應性，與多種材料具有極佳的附着力。它對氧的親和力在表面形成一層穩定的氧化物鈍化層，可在腐蝕環境中進一步防止鉻及其下層金屬的氧化。用於汽車用途的鉻電鍍通常需要三層擴散阻障——銅、鎳，然後是鉻——以在經歷多次大溫差變化時保持長期耐久性。如果直接在鋼材上電鍍鉻，由於兩者的熱膨脹係數不同，鉻層會從鋼材上剝離。

鎳、鎳鉻合金、鉭、鉿、鈮、鋯、釩和鎢等金屬組合可用於特定應用的擴散阻障。導電的陶瓷材料也可用作阻障，例如氮化鉭、氧化銦、硅化銅、氮化鎢和氮化鈦。

集成電路

阻障金屬是在集成電路中用於在化學上隔離半導體與軟金屬互連而又保持電氣連接的材料。例如，現代集成電路中的每根銅互連都必須被一層阻障金屬包圍，以防止銅向周圍材料的擴散。

顧名思義，阻障金屬必須具有較高的電導率以維持良好的電子接觸，同時銅的擴散率足夠低以在化學上隔絕這些銅導體薄膜與下層器件硅之間的接觸。^[4]阻障膜的厚度也非常重要：若過薄，內部銅可能會接觸並污染其所供應能量和信息的器件；若過厚，則這三層（兩層阻障金屬加中間銅導體）堆疊的總電阻可能超過傳統鋁互連的電阻，從而無法發揮新金屬化技術的優勢。