DE19958202C2

DE19958202C2 - Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht mit einer vorgegebenen Dicke

Info

Publication number: DE19958202C2
Application number: DE19958202A
Authority: DE
Inventors: Alexander Ruf; Marion Nichterwitz
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2019-12-03
Also published as: US6303401B2; DE19958202A1; US20010003008A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht mit einer vorgegebenen Dicke, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Metall schicht mit einer vorgegebenen Dicke für ein integriertes Bauelement.

Moderne Anwendungen in der Datenverarbeitung benötigen eine hohe Rechenleistung. Ein wesentlicher Faktor bei der Be reitstellung einer derartigen hohen Rechenleistung ist die Geschwindigkeit des Prozessors bzw. die Geschwindigkeit des Kernspeichers. Mit zunehmender Komplexität der Prozessoren sowie des Kernspeichers bzw. mit zunehmender Verkleinerung der einzelnen Transistoren, hängt die Geschwindigkeit des Prozessors immer weniger von der Geschwindigkeit der einzel nen Transistoren ab, sondern wird in zunehmendem Weise von der Verbindungen zwischen den einzelnen Transistoren be stimmt. Dabei sind die Verzögerungen, die durch die Verbin dungen hervorgerufen werden, um so geringer je kleiner der Widerstand der einzelnen Verbindungen ist.

Dementsprechend besteht ein Weg die Geschwindigkeit des Prozessors bzw. des Kernspeichers zu erhöhen darin, den Wi derstand der Verbindungen zwischen den Transistoren zu ver ringern. Bisher wurde hauptsächlich Aluminium für die Verbin dungen (Leiterbahnen) eingesetzt. Aluminium wird verwendet, weil es relativ billig und es relativ einfach zu strukturie ren ist. Leider ist jedoch der Widerstand einer Leiterbahn aus Aluminium relativ hoch. Weiterhin treten bei Leiterbahnen aus Aluminium häufig Elektromigrationsprobleme auf, die zum Ausfall der integrierten Schaltung führen können.

Daher hat man in letzter Zeit versucht, das bisher zur Herstellung der Leiterbahnen eingesetzte Aluminium durch an dere Metalle wie Kupfer oder Silber zu ersetzen. 50 besitzt beispielsweise Kupfer gegenüber Aluminium einen deutlich ge ringeren elektrischen Widerstand und es zeichnet sich durch ein gutes Elektromigrationsverhalten aus. Leider besitzt Kup fer auch einige negative Eigenschaft. So ist beispielsweise Kupfer nur sehr schwer zu strukturieren. So können die übli chen Trockenätzprozesse, die zur Strukturierung von Leiter bahnen aus Aluminium verwendet werden, nur mit erhöhtem Auf wand zur Strukturierung von Leiterbahnen aus Kupfer einge setzt werden. Darüber hinaus diffundieren Kupferatome sehr leicht durch Siliziumoxid, das in der Regel zur Isolation eingesetzt wird. Dies kann dazu führen, daß das Siliziumoxid seine isolierenden Eigenschaften verliert und daß Kupferatome das Siliziumsubstrat erreichen können. Beide Effekte können zum totalen Ausfall der elektrischen Schaltungen führen. Da her muß das Kupfer bei der Herstellung von Leiterbahnen ent sprechend von einer Barriereschicht, beispielsweise Tantal oder Tantalnitrid, umhüllt werden muß.

Aufgrund der genannten Probleme wird bei der Herstellung von Leiterbahnen aus Kupfer in der Regel die sogenannte Da mascene-Technik eingesetzt. Dabei wird zuerst die Struktur der noch zu erzeugenden Leiterbahnen als Gräben in einer iso lierenden Schicht erzeugt, anschließend werden die Gräben mit einer Barriereschicht ausgekleidet und schließlich wird ganz flächig Kupfer aufgebracht. Dabei wird das Kupfer so aufge bracht, daß es die Gräben ausfüllt und eine geschlossene Schicht aus Kupfer an der Oberfläche vorhanden ist. Durch ei nen CMP Schritt wird nachfolgend diese geschlossene Schicht aus Kupfer von der Oberfläche entfernt, so daß nur das Kupfer in den Gräben zurückbleibt. Für diesen CMP Schritt ist es au ßerordentlich wichtig, daß die Schicht aus Kupfer immer eine vorgegebene Schichtdicke aufweist.

Üblicherweise wird die Kupferschicht durch ein galvani sches Verfahren erzeugt. Dazu wird das vorstrukturierte Sub strat, auf das die Kupferschicht aufgebracht werden soll, in eine elektrochemische Lösung getaucht, aus der das Kupfer ab geschiedenen wird. Die Dicke der abgeschiedenen Kupferschicht hängt von den Abscheideparametern, wie beispielsweise der an gelegten Spannung, der Abscheidedauer und vom Zustand der elekrochemischen Lösung ab. Um zu gewährleisten, daß über viele Siliziumscheiben hinweg die vorgegebene Schichtdicke eingehalten wird, wird in der Regel vor einer bestimmten An zahl von Siliziumscheiben jeweils eine sogenannte Vorläufer scheibe eingesetzt, um die Dicke der Kupferschicht zu bestim men. Auf der Basis dieser Messung wird dann für die nachfol genden Scheiben die Abscheidedauer eingestellt.

Diese Vorgehensweise ist jedoch sehr zeitaufwendig, da die Vorläuferscheibe aus dem Produktionsprozeß herausgenommen und zu einem extra dafür vorgesehenen Meßgerät gebracht wer den muß. Die eigentliche Produktion kann solange nicht fort gesetzt werden solange die Dicke der Schicht nicht bestimmt ist. Häufig stellt sich dann bei der Schichtdickenmessung heraus, daß die Kupferschicht zu dünn abgeschieden wurde, wo durch die Vorläuferscheibe und gegebenenfalls die direkt vor ihr prozessierten Scheiben für die weitere Produktion un brauchbar sind und deshalb entfernt werden müssen.

Aus der deutschen Patentschrift DE 30 34 175 ist ein Ver fahren zur Herstellung chemisch abscheidbarer, elektrisch leitfähiger Schichten bekannt, bei dem die Dicke der abge schiedenen Schicht mittels einer Widerstandsmessung ermittelt wird. Dazu werden auf einem Substrat aus einer Aluminiumoxid keramik eigens für die Widerstandsmessung Stromleitungen und Kontaktflächen gebildet. Auf einer zwischen den Kontaktflä chen angeordneten angekeimten Fläche wird dann auf dem Sub strat eine Nickel-Phosphor-Schicht abgeschieden.

Aus der europäischen Patentschrift EP 0146720 ist ein Verfahren zur Messung des elektrischen Widerstands von unter dem Einfluß eines Plasmas hergestellten, dünnen, metallischen Schichten bekannt. Bei diesem Messverfahren werden Verfälschungen, die durch die elektrisch geladenen Teilchen aus dem Plasma in die zu vermessende Schicht injizierten Stroms verursacht wer den berücksichtigt.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 30 04 149 beschreibt ein Verfahren zur reproduzierbaren Herstellung metallischer Schichten, in dem der elektrische Widerstand der Metall schicht mittels einer besonderen mathematischen Formel ermit telt wird.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht mit einer vor gegebenen Dicke anzugeben, das die Nachteile der herkömmli chen Verfahren vermindert bzw. ganz vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von den Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht mit einer vorgegebenen Dicke nach dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie von dem Verfah ren zur Herstellung einer Metallschicht mit einer vorgegebe nen Dicke nach dem unabhängigen Patentanspruch 2 gelöst. Wei tere vorteilhafte Ausführungsformen, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnun gen.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht mit einer vorgegebenen Dicke bereitgestellt, das folgende Schritte aufweist:

a) ein Substrat wird bereitgestellt,
b) auf das Substrat wird eine Startschicht aufgebracht,
c) die Startschicht wird durch Anschlüsse am Rande des Substrats kontaktiert;
d) eine Metallschicht wird durch ein Abscheideverfahren aufgebracht;
e) nach dem Abscheiden der Metallschicht wird über die Anschlüsse eine elektrische Widerstandsmessung durch geführt und es wird aus der Widerstandsmessung die Schichtdicke der abgeschiedenen Metallschicht be stimmt; und
f) in Abhängigkeit von der Dicke der bereits abgeschie denen Metallschicht wird gegebenenfalls zumindest ei ne weitere Abscheidung durchgeführt bis eine Metall schicht mit einer vorgegebenen Dicke erzeugt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Metall schicht mit einer vorgegebenen Dicke bereitgestellt, das fol gende Schritte aufweist:

a) ein Substrat wird bereitgestellt,
b) auf das Substrat wird eine Startschicht aufgebracht,
c) die Startschicht wird durch Anschlüsse am Rande des Substrats kontaktiert;
d) eine Metallschicht wird durch ein Abscheideverfahren aufgebracht;
e) während des Abscheidens der Metallschicht wird über die Anschlüsse kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitabständen eine elektrische Widerstandsmessung durchgeführt und es wird aus der Widerstandsmessung die Schichtdicke der abgeschiedenen Metallschicht be stimmt; und
f) in Abhängigkeit von der Dicke der bereits abgeschie denen Metallschicht wird die Abscheidung solange durchgeführt bis eine Metallschicht mit einer vorge gebenen Dicke erzeugt ist.

Die erfindungsgemäßen Verfahren besitzen den Vorteil, daß mit einem minimalen Zeitverlust jedes Substrat, bei spielsweise jeder Halbleiterwafer, ausgemessen und somit überwacht werden kann. Dementsprechend läßt sich eine vorge gebene Schichtdicke über viele Wafer hinweg mit einer hohen Genauigkeit einhalten. Kein Halbleiterwafer muß den Herstel lungsprozeß verlassen und die Zahl der unbrauchbaren Halblei terwafer kann deutlich gesenkt werden. Da bei den erfindungs gemäßen Verfahren die Schichtdicke automatisch bestimmt wird, kann die entsprechende Arbeitszeit der Operatoren eingespart werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine galva nische Abscheidung zur Abscheidung der Metallschicht verwen det. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn durch die An schlüsse, welche die Startschicht kontaktieren, der Strom für die galvanische Abscheidung geleitet wird. Es müssen dann für die Bestimmung der Metallschichtdicke keine zusätzlichen An schlüsse vorgesehen werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Kupferschicht abgeschieden. Dabei ist es bevorzugt, wenn als Startschicht eine Kupfer-, Titan-, Titannitrid- oder Tantalschicht verwendet wird. Weiterhin ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Kupferschicht aus einer Lösung abgeschie den wird, welche Kupfersulfat, Schwefelsäure und Salzsäure sowie zusätzlich Egalisierungsmittel (Leveling Agents) und Glanz bildner (Brightening Agents) enthält. Mögliche Leveling Agents sind dabei Amine, Amide oder Imide. So kann beispiels weise der Leveling Agent MLO^TM hergestellt von der Firma Ent hone-OMI Inc., New Haven, Conn. eingesetzt werden. Als Brigh tening Agent kann beispielsweise MD^TM ebenfalls hergestellt von der Firma Enthone-OMI Inc., New Haven, Conn. eingesetzt werden.

Bevorzugt wird die Widerstandsmessung diagonal über das Substrat, beispielsweise den Halbleiterwafer, durchgeführt. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Widerstandsmessung als 4- Punkt Messung oder als Van der Pauw Messung durchgeführt wird. Weiterhin ist es insbesondere bevorzugt, wenn eine Vielzahl von Anschlüssen vorgesehen ist und die Widerstands messung entlang einer Vielzahl von Richtungen diagonal über das Substrat durchgeführt wird. Auf diese Weise lassen sich Inhomogenitäten in der abgeschiedenen Schicht erkennen. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Widerstandsmessung mit einer vorgegebenen Frequenz durchgeführt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrich tung zur Durchführung einer galvanischen Me tallabscheidung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teilaspekts von Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer 4-Punkt Meßanordnung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands, und

Figs. 4A, 4B eine schematische Darstellung einer Van der Pauw Meßanordnung zur Bestimmung des elektri schen Widerstands, und

Figs. 5-8 eine schematische Darstellung eines Verfah rens gemäß einer Ausführungsform der vorlie genden Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vor richtung zur Durchführung einer galvanischen Metallabschei dung. Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung umfaßt einen Behäl ter, in dem sich die elektrochemische Lösung 1 befindet. Der Siliziumwafer 8, bzw. das Siliziumsubstrat, auf welchen die Metallschicht, beispielsweise die Kupferschicht, abgeschiede nen werden soll, wird mit einer Halterung 5 in die elektro chemische Lösung 1 eingetaucht. Dabei wird der Siliziumwafer 8 durch einen Klemmring 6 gehalten, der den Rand des Silizi umwafers 8 gegen die elektrochemische Lösung 1 isoliert.

Die elektrochemische Lösung 1 wird durch eine Pumpe 4 durch einen Einlaß 3 von unten gegen den Siliziumwafer 8 ge führt. Am oberen Ende des Behälters ist ein Abfluß 2 vorgese hen, durch den die elektrochemische Lösung 1 zu der Pumpe 4 fließen kann. Dabei wird die elektrochemische Lösung 1 gefil tert und gereinigt. Die entsprechenden Filter sind in der Fig. 1 nicht gezeigt. Damit das gewünschte Metall, beispiels weise Kupfer, auf dem Siliziumwafer 8 abgeschieden werden kann, ist eine Stromquelle 7 sowohl mit der Halterung 5 als auch mit dem Boden 9 des Behälters verbunden. Der Boden 9 des Behälters wird dabei auf positivem Potential gehalten, während die Halterung 5 und damit der Siliziumwafer auf negativen Po tential gehalten wird.

Soll Kupfer auf der Oberfläche des Siliziumwafers 8 ab geschieden werden, so enthält die elektrochemische Lösung 1 bevor zugt Kupfersulfat, Schwefelsäure und Salzsäure sowie zusätz lich Egalisierungsmittel (Leveling Agents) und Glanzbildner (Brightening Agents). So kann beispielsweise der Leveling Agent MLO^TM hergestellt von der Firma Enthone-OMI Inc., New Haven, Conn. eingesetzt werden. Als Brightening Agent kann MD^TM ebenfalls hergestellt von der Firma Enthone-OMI Inc., New Haven, Conn. verwendet werden. Für die elektrochemische Abscheidung von Kupfer auf dem Siliziumwafer 8 werden Kupfe rionen benötigt. Aufgrund der Polung der Stromquelle 7 werden am Boden 9 des Behälters ständig Kupferionen (Cu = Cu⁺⁺ + 2e^-) erzeugt. Diese wandern dann vom Boden 9 des Behälters zu dem Siliziumwafer 8. Hier kommt es zu einer chemischen Reaktion auf der Oberfläche des Siliziumwafers (Cu⁺⁺ + 2e^- = Cu), wo durch Kupfer auf der Oberfläche des Siliziumwafers abgeschie den wird. Neben der beschriebenen Gleichstromabscheidung kann auch eine Abscheidung mit einem gepulsten Strom verwendet werden.

In Fig. 2 ist der Siliziumwafer 8 in einer vergrößerten Darstellung gezeigt. Der Siliziumwafer 8 wird durch den Klemmring 6 gehalten, der den Rand des Siliziumwafers 8 gegen die elektrochemische Lösung 1 abdichtet. Dies hat zur Folge, daß keine Kupferionen zum Rand des Siliziumwafers gelangen können. Dementsprechend wird auch kein Kupfer am Rand des Si liziumwafers 8 abgeschieden. Der Siliziumwafer wird an ihrem Rand durch die Anschlüsse 10 kontaktiert. Dabei sind die An schlüsse 10 ebenfalls durch dem Klemmring 6 gegen die elek trochemische Lösung 1 abgedichtet. Die Anschlüsse 10 kontak tieren eine Startschicht 27 (siehe Fig. 6 bzw. Fig. 7), die auf dem Siliziumwafer 8 vorhanden ist.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Meß anordnung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands der ab geschiedenen Kupferschicht. Fig. 3 zeigt den Siliziumwafer 8 in einer Aufsicht, wobei die Kontaktstellen der Anschlüsse 10 am Rand des Siliziumwafers 8 durch Kreise markiert sind. Zur Messung des elektrischen Widerstands der Kupferschicht 28 (siehe Fig. 8) wird eine sogenannte 4-Punkt Messung durchge führt. Dabei werden beispielsweise die Anschlüsse 12 und 14 mit einer Stromquelle 17 verbunden. Die Stromquelle 17 sorgt dafür, daß ein konstanter Strom zwischen den Anschlüssen 12 und 14 fließt. Durch diesen Stromfluß ergibt sich eine Poten tialdifferenz zwischen den Anschlüssen 13 und 15. Zur Messung dieser Potentialdifferenz wird das Potential, daß am Anschluß 13 vorhanden ist durch das Potentialmeßgerät 18 gemessen. Dementsprechend wird das Potential, daß am Anschluß 15 vor handen ist, durch das Potentialmeßgerät 19 gemessen. Durch die Messungen der Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen 13 und 15 und die Kenntnis des eingeprägten Stroms kann der Widerstand der Kupferschicht 28 (siehe Fig. 8) bestimmt wer den. Da der Widerstand der Kupferschicht 28 im wesentlichen invers proportional zu der Schichtdicke der Kupferschicht 28 ist, kann aus dem Widerstand der Kupferschicht die Dicke der Kupferschicht bestimmt werden.

Bei der in der Fig. 3 gezeigten Situation wird der Wi derstand der Kupferschicht von links nach rechts über den Si liziumwafer hinweg gemessen. Natürlich kann der Widerstand der Kupferschicht auch in jeder anderen beliebigen Richtung über die Siliziumwafer hinweg gemessen werden. Dazu müssen nur jeweils gegenüberliegende Anschlüsse mit der Stromquelle 17 bzw. mit den Potentialmeßgeräten 18 und 19 verbunden wer den. Werden alle diese Widerstandsmessung nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt, so kann der Widerstand der Kupfer schicht in jeder beliebigen Richtung bestimmt werden. Auf diese Weise können Inhomogenitäten in der Kupferschicht er kannt werden.

Die Fig. 4A und 4B zeigen eine schematische Darstel lung einer weiteren Meßanordnung zur Bestimmung des elektri schen Widerstands der abgeschiedenen Kupferschicht. Fig. 4A zeigt den Siliziumwafer 8 ebenfalls in einer Aufsicht, wobei die Kontaktstellen der Anschlüsse 10 am Rand des Siliziumwa fers 8 durch Kreise markiert sind. Zur Messung des elektri schen Widerstands der Kupferschicht 28 (siehe Fig. 8) wird nun eine sogenannte Van der Pauw Messung durchgeführt. Dabei werden beispielsweise die Anschlüsse 14 und 15 mit einer Stromquelle 17 verbunden. Die Stromquelle 17 sorgt dafür, daß ein konstanter Strom zwischen den Anschlüssen 14 und 15 fließt. Durch diesen Stromfluß ergibt sich eine Potentialdif ferenz V₁ zwischen den Anschlüssen 12 und 13.

In Fig. 4B werden die Anschlüsse 12 und 15 mit einer Stromquelle 17 verbunden. Die Stromquelle 17 sorgt dafür, daß ein konstanter Strom zwischen den Anschlüssen 12 und 15 fließt. Durch diesen Stromfluß ergibt sich eine Potentialdif ferenz V₂ zwischen den Anschlüssen 13 und 14. Durch die Mes sungen der Potentialdifferenzen V₁ und V₂ und die Kenntnis des eingeprägten Stroms kann wiederum der Widerstand der Kup ferschicht 28 (siehe Fig. 8) und damit die Dicke der Kupfer schicht bestimmt werden.

Die Fig. 5-8 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 5 zeigt ein Siliziumsubstrat 21, bei dem die Transistoren 24 bereits fertiggestellt sind. Die Transistoren 24 umfassen dabei jeweils die Diffusionsgebiete 22 und das Gate 23. Die Transistoren 24 werden nach den im Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt, die hier nicht näher erläutert werden. Auf das Siliziumsubtrat 21 mit den Transi storen 24 wird eine isolierende Schicht 25, beispielsweise eine SiO₂-Schicht aufgebracht. In Abhängigkeit des für die Herstellung der Transistoren 24 verwendeten Verfahrens können auch mehrere isolierende Schichten aufgebracht werden. In den isolierenden Schicht 25 wurden Kontaktlöcher 29 erzeugt und mit leitendem Material gefüllt, die der Kontaktierung der Diffusionsgebiete 22 dienen. Anschließend wurde zur Erzeugung der Leiterbahnen eine isolierende Schicht 26 aufgebracht und strukturiert. Damit ist der erste Schritt des neuen Verfah rens abgeschlossen. Ein Substrat, insbesondere ein vorstruk turiertes Substrat, wurde bereitgestellt.

Auf diesem Substrat wird nun eine Barriereschicht er zeugt (nicht gezeigt). Als Barriereschicht können beispiels weise eine Tantal- oder Tantalnitridschicht verwendet werden. Die Dicke dieser Barriereschicht beträgt üblicherweise 30 bis 40 nm. Auf die Barriereschicht wird nun eine Startschicht 27 erzeugt (Fig. 6). Die Dicke der Startschicht beträgt dabei etwa 100 nm. Da im vorliegenden Beispiel eine Kupferschicht abgeschieden werden soll, wird als Startschicht eine Kupfer schicht verwendet. Die Startschicht 27 dient als Impfschicht für die nachfolgende galvanische Abscheidung. Die Start schicht 27 kann durch PVD- oder CVD-Verfahren auf den Silizi umwafer aufgebracht werden. Wird als Startschicht 27 eine Tantal- oder Tantalnitridschicht verwendet, so kann auf das Aufbringen einer zusätzlichen Barriereschicht verzichtet wer den. Nach dem Aufbringen der Startschicht 27 wird die Start schicht 27 durch die Anschlüsse 10 am Rand des Siliziumsub strats 21 kontaktiert. Die sich daraus ergebende Situation ist in Fig. 7 gezeigt.

Anschließend erfolgt die Abscheidung der Kupferschicht 28 wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. Durch die Tat sache, daß der Rand des Siliziumwafers 8 gegenüber der elek trochemischen Lösung 1 abgedichtet ist, findet am Rand des Siliziumwafers keine Kupferabscheidung statt. Dementsprechend werden die Anschlüsse 10 nicht mit Kupfer verunreinigt. Wäh rend der galvanischen Kupferabscheidung wird über die An schlüsse 10 kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitabstän den, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 oder Figs. 4A und 4B be schrieben, eine elektrische Widerstandsmessung durchgeführt und es wird aus der Widerstandsmessung die Schichtdicke der abgeschiedenen Kupferschicht 28 bestimmt. Dabei wird in Ab hängigkeit von der Dicke der bereits abgeschiedenen Kupfer schicht 28 die galvanische Kupferabscheidung solange durchge führt bis eine Kupferschicht 28 mit einer vorgegebenen Dicke erzeugt ist (Fig. 8).

Alternativ dazu kann die Schichtdickenmessung nach Been digung der galvanischen Kupferabscheidung durchgeführt wer den. In Abhängigkeit von der Dicke der bereits abgeschiedenen Kupferschicht 28 wird dann gegebenenfalls zumindest eine wei tere galvanische Kupferabscheidung durchgeführt bis eine Kup ferschicht 28 mit einer vorgegebenen Dicke erzeugt ist.

Die beschriebene Verfahren besitzen den Vorteil, daß mit einem minimalen Zeitverlust jeder Siliziumwafer ausgemessen und somit überwacht werden kann. Dementsprechend läßt sich eine vorgegebene Schichtdicke über viele Wafer hinweg mit ei ner hohen Genauigkeit einhalten. Nachfolgend durchzuführende CMP-Schritte können sich darauf verlassen, daß die zu entfer nende Kupferschicht eine vorgegebene Dicke aufweist. Dement sprechend können die Betriebsparameter der CMP-Anlagen einge stellt werden. Kein Siliziumwafer muß den Herstellungsprozeß verlassen und die Zahl der unbrauchbaren Siliziumwafer kann deutlich gesenkt werden.

Bezugszeichenliste

1

elektrochemische Lösung

2

Abfluß

3

Einlaß

4

Pumpe

5

Halterung

6

Klemmring

7

Stromquelle

8

Siliziumwafer

9

Boden

10

Anschlüsse

12

Anschluß

13

Anschluß

14

Anschluß

15

Anschluß

16

17

Stromquelle

18

Potentialmeßgerät

19

Potentialmeßgerät

20

21

Siliziumsubstrat

22

Diffusionsgebiet

23

Gateelektrode

24

Transistor

25

SiO₂

-Schicht

26

SiO₂

-Schicht

27

Startschicht

28

Kupferschicht

29

Kontaktloch

20

SiO₂

-Schicht

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht mit einer vorgegebenen Dicke mit den Schritten:

2. Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht mit einer vorgegebenen Dicke mit den Schritten:

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Abscheideverfahren in Schritt d) eine galvanische Abscheidung in einer chemischen Lösung verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anschlüsse, welche die Startschicht kon taktieren, der Strom für die galvanische Abscheidung ge leitet wird.

5. Verfahren nach einem der voherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt d) eine Kupferschicht abgeschieden wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Startschicht eine Kupfer-, Titan-, Titanni trid- oder Tantalschicht verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferschicht aus einer Lösung abgeschieden wird, welche Kupfersulfat, Schwefelsäure und Salzsäure enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung zusätzlich Egalisiermittel und Glanzbildner enthält.

9. Verfahren nach einem der voherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsmessung diagonal über das Substrat durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der voherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsmessung als 4-Punkt Messung durchge führt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsmessung als Van der Pauw Messung durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der voherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Anschlüssen vorgesehen ist und die Widerstandsmessung entlang einer Vielzahl von Richtungen diagonal über das Substrat durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsmessung mit einer vorgegebenen Fre quenz durchgeführt wird.

14. Verfahren nach einem der voherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse frei von der Metallschicht bleiben.

15. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse gegenüber der zur galvanischen Abscheidung verwendeten chemischen Lösung abgedichtet sind.

16. Verfahren nach einem der voherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein Siliziumsubstrat ist.