Une barrière de diffusion est généralement un mince revêtement de matériau utilisé pour empêcher la diffusion. La diffusion se produit lorsque les molécules se déplacent d’une zone de forte concentration vers une zone de faible concentration de sorte qu’un nombre égal se produit dans les deux zones. La diffusion se produit que les molécules soient à l’état gazeux, liquide ou solide, et peut conduire à la contamination d’un produit par un autre.
Une barrière de diffusion n’est généralement que de quelques micromètres d’épaisseur et est utilisée pour améliorer la durée de conservation des produits contenant du métal en ralentissant leur corruption à partir d’autres produits à proximité. Ces types de barrières sont utilisés dans une variété d’applications commerciales, de sorte que les barrières efficaces et peu coûteuses sont très recherchées, en particulier par l’industrie électronique. Bien qu’il existe des barrières de diffusion d’oxygène et d’hydrogène gazeux, la majorité des barrières de diffusion sont des métaux.
Une bonne barrière de diffusion a des propriétés physiques et chimiques qui varient en fonction des composants métalliques utilisés pour fabriquer la barrière. Plus la barrière de diffusion est fine et plus le revêtement est uniforme, plus la barrière est efficace. Les métaux de la barrière doivent être non réactifs vis-à-vis des matériaux qui l’entourent, afin qu’ils ne se diffusent pas et ne corrompent pas les métaux que la barrière est censée protéger. De plus, la barrière de diffusion doit pouvoir adhérer fortement à ce qu’elle protège pour fournir une barrière sécurisée qui empêchera complètement la diffusion de toute molécule.
Les différents matériaux utilisés pour réaliser les barrières de diffusion offrent des avantages différents, et il faut veiller à optimiser l’épaisseur, la réactivité et l’adhérence de la barrière. Les métaux diffèrent par leur réactivité et leur adhérence, certains métaux offrant un degré élevé de non-réactivité mais une faible adhérence, ou vice versa. Certaines barrières peuvent avoir plusieurs couches pour répondre au besoin de métaux non réactifs et adhésifs. Alternativement, une combinaison de métaux, appelés alliages, peut être utilisée pour former la barrière. Un certain nombre de métaux ont été utilisés dans la création de barrières de diffusion, notamment l’aluminium, le chrome, le nickel, le tungstène et le manganèse.
Les barrières de diffusion sont couramment utilisées dans la fabrication de produits électroniques depuis des décennies. Ils sont utilisés pour préserver l’intégrité du câblage interne en cuivre de l’isolation en silice qui l’entoure. Cela sert à prolonger la durée de vie de l’appareil électronique en empêchant une défaillance du circuit qui se produirait si le cuivre et la silice entraient en contact. Jusqu’à présent, la technologie de création et de dépôt de barrières de diffusion a permis d’augmenter la vitesse de l’électronique grand public ; cependant, de nouveaux alliages et techniques de dépôt de barrière sont à l’étude pour une utilisation dans de nouvelles générations d’électronique.