SU1359721A1

SU1359721A1 - Method of determining diffusion factor in hard material

Info

Publication number: SU1359721A1
Application number: SU853952414A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Игоревич Костржицкий
Original assignee: А.И.Костржицкий
Priority date: 1985-09-12
Filing date: 1985-09-12
Publication date: 1987-12-15

Abstract

Изобретение относитс к физическому металловедению, в частности к определению параметров диффузии в тонких сло х по данным гравиметрического контрол при диффузионном отжиге . Целью изобретени вл етс повышение точности путем исключени ошибок , вносимых подложкой, и повышение экспрессности путем сокращени времени отжига..Формируют многослойньй образец нанесением сло диффузанта на подложку из исследуемого материала .и сло исследуемого материала на слой диффузанта. Затем отжигают образец в вакууме, измер ют изменение веса образца, вызванное отжигом, и рассчитывают коэффициент диффузии по, измеренной величине, при этом толщина подложки равна толщине сло1 исследуемого материала. 1 табл. i (Л С :о ел :GThe invention relates to physical metallurgy, in particular, to the determination of diffusion parameters in thin layers according to gravimetric control during diffusion annealing. The aim of the invention is to improve the accuracy by eliminating errors made by the substrate, and increasing the expressivity by reducing the annealing time. A multi-layer sample is formed by applying a layer of diffusant on a substrate of the material under investigation and a layer of the material under investigation on the layer of diffusant. Then the sample is annealed in vacuum, the change in the sample weight caused by the annealing is measured, and the diffusion coefficient is calculated from the measured value, and the thickness of the substrate is equal to the thickness of the layer 1 of the test material. 1 tab. i (C: o ate: G

Description

Изобретение относитс к контрольио-измерительной технике, а именно к способам определени коэффициента диффузии примесей в тонких твердо- тельных пленках, и может быть использовано в металловедении, микроэлектронике и т.д.The invention relates to a control and measurement technique, and specifically to methods for determining the diffusion coefficient of impurities in thin solid films, and can be used in metallurgy, microelectronics, etc.

Целью изобретени вл етс повышение точности путем исключени оши- бок, вносимых подложкой, и повышение экспрессности путем сокращени времени отжига.The aim of the invention is to improve the accuracy by eliminating errors introduced by the substrate, and to increase the expressivity by reducing the annealing time.

Пример. На поверхность стекл наносили пленку меди в режиме, обес- печивающем ее свободное отделение от основы после извлечени образца из камеры. Затем на поверхность пленки меди наносили слой диффузанта - цинка толщиной пор дка 100 мкм. За- тем снова наносили слой меди. Толщины пленок меди, осажденной предварительно на стекло и на поверхность сло цинка, были одинаковыми и равными 5 мкм. В ходе опытов по получению трехслойных композиций медь -цинк - медь геометрию испарени подбирали та- кшА образом,чтобы неравномерность распределени толщины слоев металла- растворител (в данном случае меди) была не хуже 0,5% на поверхности-пр моугольной подложки 4-6 см.Example. A copper film was deposited on the surface of the glass in a mode that ensures its free separation from the substrate after the sample is removed from the chamber. Then a layer of diffusant — zinc, with a thickness of about 100 microns — was deposited on the surface of the copper film. Then a layer of copper was applied again. The thickness of the copper films deposited preliminarily on the glass and on the surface of the zinc layer was the same and equal to 5 μm. During the experiments to obtain copper – zinc – copper trilayer compositions, the evaporation geometry was selected in such a way that the uneven distribution of the thickness of the solvent – metal layers (in this case, copper) was no worse than 0.5% on the surface – rectangular substrate 4–6 cm.

Приготовленный таким образом трехслойный образец медь -цинк -медь извлекали из камеры, взвешивали, кра завальцовывали дл предотвращени испарени цинка с боковых направлений . Изм ер ли площадь образца, образец помещали в камеру, содержащую специальньш нагреватель дл проведе- ни диффузионного отжига при заданной температуре, камеру откачивали до давлени пор дка 5-10 мм рт.ст., и проводили диффузионный отжиг трехслойного образца в вакууме. В про- цессе отжига посто нно контроливали температуру отжига, а также его продолжительность . После окончани процесса образец извлекали из камеры, визуально осматривали с целью определени корректности проведени процесса . В тех случа х, когда нарушалась вальцовка краев образца, данные в расчеты не принимались.The copper-zinc-copper three-layer sample prepared in this way was removed from the chamber, weighed, and the edges were rolled to prevent zinc from evaporating from the side directions. The sample area was measured, the sample was placed in a chamber containing a special heater for diffusion annealing at a given temperature, the chamber was evacuated to a pressure of about 5–10 mm Hg, and a diffusion annealing of a three layer sample was carried out in vacuum. During the annealing process, the annealing temperature and its duration were constantly monitored. After completion of the process, the sample was removed from the chamber, visually inspected to determine the correctness of the process. In those cases where rolling of the edges of the sample was violated, the data were not taken into account.

Затем определ ли убыль веса образца после отжига и рассчитьшали коэффициент диффузии D цинка в меди по формулеD лт-Ь/(Сз, - Cj-c-S, где дт -;убыль массы образцов; S - площадь образца, h - толщина сло металла-растворител , СМ;Then, the decrease in the sample weight after annealing was determined and the diffusion coefficient D of zinc in copper was calculated by the formula DL-L / (C3, - Cj-cS, where dt is; the sample mass loss; S is the sample area, h is the thickness of the solvent metal layer , CM;

С .- разность концентраций диффузанта на внутренней и на внепшей границах сло металла-растворител , C. Is the diffusible concentration difference between the inner and outer edges of the solvent metal layer,

6 - врем отжига, с. В конкретных опытах значение С - С соответствует 7,1 г/см. 6 - annealing time, s. In specific experiments, the value of C - C corresponds to 7.1 g / cm.

Claims

The table shows the measurement and calculation data at various temperatures and annealing times. I Formula of invention

The method for determining the diffusion coefficient in a solid material, which consists in forming a multilayer sample by applying a diffusant layer on a substrate, followed by applying a layer of the material under investigation on a diffusant layer, annealing the sample in vacuum, measuring the change in mass of the sample caused by annealing, and calculating the diffusion coefficient from the measured value, different By the fact that, in order to improve accuracy by eliminating errors introduced by the substrate, and to increase expressivity by shortening the annealing time, the diffusant. applied to a substrate of the test material, with a thickness equal to the thickness of the layer of the test material.