¿Qué es una barrera de difusión?
Una barrera de difusión es generalmente una capa delgada de material que se usa para prevenir la difusión. La difusión ocurre cuando las moléculas se mueven de un área de alta concentración a un área de baja concentración, de modo que se produce un número igual en ambas áreas. La difusión ocurre ya sea que las moléculas estén en estado gaseoso, líquido o sólido, y puede conducir a la contaminación de un producto por otro.
Por lo general, una barrera de difusión solo tiene un espesor de micrómetros y se utiliza para mejorar la vida útil de los productos que contienen metales al disminuir su corrupción de otros productos cercanos. Estos tipos de barreras se utilizan en una variedad de aplicaciones comerciales, por lo que las barreras efectivas y económicas son muy buscadas, especialmente por la industria electrónica. Aunque existen barreras de difusión de oxígeno e hidrógeno gaseoso, la mayoría de las barreras de difusión son metales.
Una buena barrera de difusión tiene propiedades físicas y químicas que varían según los componentes metálicos utilizados para hacer la barrera. Cuanto más delgada es la barrera de difusión y más uniforme es el recubrimiento, más efectiva es la barrera. Los metales en la barrera no deben ser reactivos a los materiales que la rodean, por lo que no se difunden ni corrompen los metales que se supone que protege la barrera. Además, la barrera de difusión debe poder adherirse fuertemente a lo que está protegiendo para proporcionar una barrera segura que evite por completo la difusión de cualquier molécula.
Los diferentes materiales utilizados para hacer barreras de difusión ofrecen diferentes ventajas, y se debe tener cuidado para optimizar el espesor, la reactividad y la adherencia de la barrera. Los metales difieren en su reactividad y adherencia, y algunos metales proporcionan un alto grado de no reactividad pero baja adherencia, o viceversa. Algunas barreras pueden tener múltiples capas para acomodar la necesidad de metales no reactivos y adhesivos. Alternativamente, se puede usar una combinación de metales, llamados aleaciones, para formar la barrera. Se han utilizado varios metales en la creación de barreras de difusión, como aluminio, cromo, níquel, tungsteno y manganeso.
Las barreras de difusión se han utilizado comúnmente en la fabricación de productos electrónicos durante décadas. Se utilizan para preservar la integridad del cableado interno de cobre del aislamiento de sílice que lo rodea. Esto sirve para prolongar la vida útil del dispositivo electrónico al evitar la falla del circuito que ocurriría si el cobre y la sílice entraran en contacto. Hasta ahora, la tecnología para crear y depositar barreras de difusión ha permitido aumentar la velocidad de la electrónica de consumo; sin embargo, se están investigando nuevas aleaciones y técnicas de deposición de barrera para su uso en nuevas generaciones de productos electrónicos.