Un metal de barrera es una capa delgada de metal, ya sea en forma de película o enchapado, que se coloca entre dos objetos para evitar que los metales blandos contaminen otros objetos. Por ejemplo, los componentes de cobre y latón de los circuitos y chips modernos siempre incluyen una fina capa de metal plateado a su alrededor para evitar dañar los propios semiconductores cristalinos. A veces, los metales de barrera están hechos de cerámica como el nitruro de tungsteno en lugar de metales reales, pero todavía se consideran metales de barrera.
Los metales de barrera requieren propiedades físicas específicas para ser útiles en la industria de los semiconductores. Obviamente, el metal de barrera debe ser lo suficientemente inerte para evitar contaminar los materiales circundantes en sí; sin embargo, la fabricación de semiconductores se basa en el flujo de electricidad a través del dispositivo. Como tal, el metal de barrera debe ser lo suficientemente conductor como para evitar detener el flujo eléctrico.
Muy pocos metales cumplen ambos criterios, lo que significa que solo un pequeño puñado de materiales actúa como metal de barrera en los semiconductores. El nitruro de titanio es el metal de barrera que se encuentra con mayor frecuencia en los semiconductores. También se utilizan cromo, tantalio, nitruro de tantalio y nitruro de tungsteno.
La conductividad y la dureza no son las únicas dos propiedades que se tienen en cuenta con un metal de barrera; el grosor del metal de barrera también juega un papel crucial en su eficacia. Los metales blandos como el cobre pueden atravesar una barrera demasiado fina. Cualquier metal blando que atraviese una barrera delgada podría contaminar el objeto vulnerable del otro lado. Por otro lado, el enchapado de metal demasiado grueso afecta significativamente el flujo de electricidad en el circuito. Los ingenieros de semiconductores pasan mucho tiempo en laboratorios de pruebas tratando de lograr el equilibrio perfecto.
Sin embargo, no todos los metales de barrera protegen a los semiconductores cristalinos. Los metales blandos corrompen las superficies metálicas más duras con la misma facilidad y esa contaminación puede provocar fallas en los productos de los dispositivos de alta tecnología. Una capa delgada de metal inerte que evita el contacto de otros dos metales se conoce como barrera de difusión. Las barreras de difusión se encuentran a menudo entre capas de placas de metal y protegerán los componentes metálicos de la soldadura.
Los metales utilizados para una barrera de difusión no siempre son los mismos metales que se utilizan para proteger los semiconductores, aunque los dispositivos que dependen del flujo de electricidad entre sus componentes metálicos pueden utilizar los mismos metales de barrera que los dispositivos semiconductores. En general, las barreras de difusión de placas metálicas requieren las mismas propiedades inertes que las barreras semiconductoras, pero también deben poder adherirse a los diferentes metales a cada lado de ellas. El oro, el níquel y el aluminio son tres metales comunes que se utilizan para las barreras de difusión.