Способ измерения коэффициентов диффузии примесей в тонкие пленки•сесаоэнаяпатсйткзгт; 1хкичкнаяьчблиотсна

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалиоти теских республик.Ч.Кл. Ст 01 г 31 2 с присоединением заявки ЛовПр иоритет -Опубликовано 23.Х 11,1971, Ьюллетеь Лс 2 за 197Дата опубликования описания 3.111.972 Комитет по делам зобретений и открытий ори Совете Миииотрвв СССРД К 537.311.33:539,219.3 (088.8) Авторыизобретен А, Е. Гершинский и Э. Г. Косцов ститут математики Сибирского отделения АН СССявитель ОСОБ ЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТ ПРИМЕСЕЙ В ТОНКИЕ ПЛЕ ДИФФУЗИ И циональна имого для: Изобретение относится к области технической физики, в частности, к методам измерения физических параметров веществ и может быть применено при экспериментальном исследовании процессов диффузии в тонких пленках и многослойных тонкопленочных системах, а также в области микроэлектроникипри изготовлении тонкоп,леночных элементов.Известен способ определения,коэффициентов диффузии Й, заключающийся в измерении изменения коэффициента оптического отражения монохроматического света от поверхности исходного, материала при:внедрении путем диффузии атомов постороннего вещества.Недостатки известного способа состоят в том, что определение коэффициента диффузии возможно только для металлических пленок, необходима достаточно высокая (20 - 50%) концентрация . примесей диффундирующего ,вещества, а толщина, пленок должна быть заведомо больше глубины проникновения света.Цель изобретения - расширение диапазона исследуемых веществ и уменьшение количества диффундирующего вещества, необходимого для измерения коэффициента диффузии примесей в пленке малой толщины.Цель достигается благодаря тому, что измерение коэффициента, диффузии производят электрохимическим путем, для чего исследуемую двухслойную (из двух различных материалов) тонкопленочную структуру помещают в электролитнческую ванну, к клеммам которой подают напряжение, и анализируя изменение количества электричества, обусловлен ное внедрением атомов примеси в исследуемую пленку и необходимое для ее анодного растворения (или катодного восстановления), определяют коэффициент диффузии.На фиг. 1 представлен график измерения 1 О величины тока во времени прн анодном растворении образцов; на фиг. 2 графически сравниваются количества электричества, необходимые для анодного растворения верхней пленки тонкопленочной структуры металл металл до и после диффузионного отжита.Зависимость анодного тока 1 при растзорении толстой (1000 А) пленки А 1 показана кривой 1, при растворении тонкои (око 2 о ло 250 А) пленки А 1 - кривой 2,при растворении тонкопленочной системы А 1 - Т 1 перед диффузионным отжигом - кривой 3, причем изменение скорости окисления в точке А соответствует переходу от окисления пленки А 1 25 к окисленшо пленки Т 1. Кривая 4 соответствует зависимости 1(1) прп растворении тонкопленочной системы А 1 - Т 1 после взапхгной диффузии.Площадь АВСО (фиг. 2) пропорзо количеству электричества, необход(2) Предмет изобретения 28 г я 50 45 РР ссг l 7 Х 1(сек Со;та вите, и, Н. Шля кова Редактор И. Орлова Текред Л. Богданова Коррскто 1 ня И. ШматоваН. ШевченкоПод писнос Министров СССРТираж 448 крытий при Совет я,наб., д. 45 Изд,1843о делам ивооретеиий иМосква, Ж.35, Раушс чаказ 35 11 НИИП омитета типография Костромского управления по печати ластна анодного растворения верхней пленки тонко.пленочной структуры металлнметалл до диффузионного отжига, а площади АВСО и АВ" С"О - после диффузионного отжига при разном времени отжига.Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности.Тонкопленочную структуру А 1 - Т 1 изготов.ляют методом вакуумного осаждения на диэлектрическую подложку и погружают в электролитическую ванну в качестве анода. Изменения тока во времени У=Д 1) фиксируют с помощью самопищущего потевциометра, затем внедряют в пленку А 1 атомы Т 1 посредством диффузионного отжига и снова погружают в электролитическую ванну, фиксируя увеличение количества электричества Я.Увеличение Я вьиисляют по площади между кривыми 8, 4 до точки А. Число У атомов Т 1, продиффундировавших в А 1, определяют по количеству электричестваЯ=Ядгде д - заряд иона Т 1,Решение уравнения диффузии, полученное при соотве пствующих гр аничных условиях, интегрируют по толщине пленки и получают общее число атомов Т 1, продиффундировавших в А 1:(, 4 ( ( - Ц-л-" ( 0 (2 п+1) л 21л х где , - концентрация атомов Т 1 па границераздела;10 д - толщина пленки А 1;О - коэффициент диффузии Т 1 в А 1.Из выражений (1) и (2) находят коэффициент диффузии О.Изобретине лозволяет определять коэффи циенты диффузии при малой концентрацииатомов примеси (0,1 - 0,01%) в металлических полу проводниковых и диэлектрических пленках малой толщины. Способ измерения коэффициентов диффузии примесей в тонкие пленки, отличаощийся тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых веществ, измеряют изменение количества электричества, обусловленное внедрением атомов примеси в исследуемую пленку, и определяют коэф 1 фициент диффузии электро- химическим путем.