Un metallo barriera è un sottile strato di metallo, sotto forma di placcatura o pellicola, che viene posizionato tra due oggetti per impedire ai metalli teneri di contaminare altri oggetti. Ad esempio, i componenti in rame e ottone nei moderni chip e circuiti includono sempre un sottile strato di placcatura metallica attorno ad essi per evitare di corrompere i semiconduttori cristallini stessi. A volte, i metalli di barriera sono fatti di ceramica come il nitruro di tungsteno piuttosto che di metalli veri, ma sono comunque considerati metalli di barriera.
I metalli barriera richiedono proprietà fisiche specifiche per essere utili all’industria dei semiconduttori. Ovviamente il metallo barriera deve essere sufficientemente inerte per evitare di contaminare i materiali circostanti stessi; tuttavia, la fabbricazione dei semiconduttori è costruita attorno al flusso di elettricità attraverso il dispositivo. Pertanto, il metallo barriera deve essere sufficientemente conduttivo da evitare l’interruzione del flusso elettrico.
Pochissimi metalli soddisfano entrambi questi criteri, il che significa che solo una piccola manciata di materiali funge da metallo barriera nei semiconduttori. Il nitruro di titanio è il metallo barriera che si trova più comunemente nei semiconduttori. Vengono utilizzati anche cromo, tantalio, nitruro di tantalio e nitruro di tungsteno.
Conducibilità e durezza non sono le uniche due proprietà prese in considerazione con un metallo barriera; anche lo spessore del metallo barriera gioca un ruolo cruciale nella sua efficacia. I metalli teneri come il rame possono penetrare una barriera troppo sottile. Qualsiasi metallo morbido che penetra in una barriera sottile potrebbe contaminare l’oggetto vulnerabile dall’altra parte. D’altra parte, una placcatura metallica troppo spessa influisce in modo significativo sul flusso di elettricità nel circuito. Gli ingegneri dei semiconduttori trascorrono molto tempo nei laboratori di prova cercando di ottenere il giusto equilibrio.
Tuttavia, non tutti i metalli barriera schermano i semiconduttori cristallini. I metalli teneri corrompono le superfici metalliche più dure con la stessa facilità e tale contaminazione può provocare il guasto del prodotto nei dispositivi ad alta tecnologia. Un sottile strato di metallo inerte che impedisce il contatto di altri due metalli è noto come barriera alla diffusione. Le barriere alla diffusione si trovano spesso tra gli strati delle lamiere metalliche e proteggono i componenti metallici dalla saldatura.
I metalli utilizzati per una barriera alla diffusione non sono sempre gli stessi metalli utilizzati per proteggere i semiconduttori, sebbene i dispositivi che si basano sul flusso di elettricità tra i loro componenti metallici potrebbero utilizzare gli stessi metalli barriera dei dispositivi a semiconduttore. In generale, le barriere alla diffusione in metallo a piastra richiedono le stesse proprietà inerti delle barriere a semiconduttore, ma devono anche essere in grado di aderire ai diversi metalli su entrambi i lati. Oro, nichel e alluminio sono tre metalli comuni utilizzati per le barriere alla diffusione.