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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von
Halbleiteranordnungen, wobei zuerst eine Ti-Schicht und dann eine TiN-Schicht auf Scheiben aus
Halbleitermaterial abgeschieden wird, indem die Scheiben hintereinander auf einer Halterung in
einer Depositionskammer platziert werden, welche Halterung gegenüber einem von einer
ringförmigen Anode umgebenen Target aus Ti angeordnet ist, und indem Targetmaterial
aus dem Target mit Hilfe eines Plasmas zerstäubt wird, das nahe dem Target während der
Deposition der Ti-Schicht in Ar erzeugt wird und während der Deposition der TiN-Schicht
in einer Gasmischung aus Ar und N&sub2;, woraufhin das Target in einem zusätzlichen
Prozessschritt jedesmal, bevor eine nächste Scheibe in der Kammer platziert wird, durch
Zerstäuben von Material aus dem Target mit Hilfe eines in Ar erzeugten Plasmas gereinigt wird.
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Bei der modernen IC-Technologie wird häufig auf einer Oberfläche eines
Halbleiterkörpers eine Metallisierung, aufgebracht, die eine Ti-Schicht, eine TiN-Schicht
und eine weitere leitfähige Schicht umfasst. Die Ti-Schicht dient dann dazu, eine gute
Haftung und einen niedrigen Kontaktwiderstand zwischen der Metallisierung und dem
Halbleiterkörper zu erhalten. Wenn eine Schicht aus Al oder aus mit einigen Prozent Si
oder Cu legiertem Al als leitfähige obere Schicht verwendet wird, dient die TiN-Schicht als
Barriere, um chemische Reaktionen des Al mit dem Ti und dem unter der Barriereschicht
liegenden Halbleitermaterial zu verhindern. Bei Verwendung von W als leitfähiger Schicht,
die mit einem üblichen CVD-Prozess (CVD: chemical vapour deposition) abgeschieden
wird, für den WF&sub6; verwendet wird, dient das TiN als Barriere, um chemische Reaktionen
zwischen Ti und F, das während eines solchen CVD Prozesses gebildet wird, zu
verhindern.
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Die Depositionen werden in der Praxis auf Scheiben aus Halbleitermaterial
ausgeführt, die in einem späteren Stadium in eine große Zahl gesonderter Halbleiterkörper
gebrochen oder gesägt werden. Eine Scheibe wird über eine Eingangsstation in eine erste
Depositionskammer einer Sputter-Depositionsanlage geführt, wo die Ti und TiN-Schichten
mittels des oben beschriebenen Verfahrens abgeschieden werden, woraufhin die Scheibe zu
einer zweiten Depositionskammer transportiert wird, in der beispielsweise eine Al- oder W-
Schicht abgeschieden wird, und schließlich wird die Scheibe über eine Ausgangsstation aus
der Anlage genommen. Wenn eine Scheibe eine Depositionskammer verläßt, wird in der
Praxis unmittelbar eine neue Scheibe in die Kammer eingebracht.
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Während der Deposition der TiN-Schicht wird in einer Gasmischung, die Ar
und N&sub2; umfasst, nahe dem Target ein Plasma erzeugt. Dadurch entsteht auf dem Target
während dieses Depositionsschrittes eine stickstoffhaltige obere Schicht. Während des
zusätzlichen Prozessschrittes wird Material aus diesem Target zerstäubt, welches Material
dann auf der Scheibe abgeschieden wird. So wird eine stickstoffhaltige Ti-Schicht auf der
Scheibe abgeschieden, wobei die Schicht anfänglich aus TiN besteht und in ihr der
Stickstoff in Richtung der Dicke der Schicht gesehen in abnehmender Konzentration vorkommt.
Die Schicht schließt daher gut an eine TiN-Schicht an. Wenn eine solche Schicht anstelle
der Ti-Schicht als erste Schicht einer Metallisierung auf der nächsten Scheibe abgeschieden
würde, würde diese Metallisierung dagegen eine schlechte Haftung auf der Scheibe und
einen hohen Kontaktwiderstand aufweisen.
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"Eclipse Newsletter", 10, Juni/Juli 1992, beschreibt ein Verfahren der
eingangs erwähnten Art, bei dem der zusätzliche Prozessschritt einige Zeit nach dem Reinigen
des Targets fortgesetzt wird, so dass zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Ti-Schicht eine
weitere Schicht aus reinem Ti auf der Scheibe abgeschieden wird. Diese reine Ti-Schicht
dient dazu, eine gute Haftung mit einer weiteren Al-Schicht zu verschaffen. Ein ähnliches
Verfahren ist auch aus US-A-5049975 bekannt.
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Mit dem bekannten Verfahren wird erreicht, dass die als erste Schicht auf
einer Scheibe abgeschiedene Schicht eine gute Haftung hieran aufweist und einen niedrigen
Kontaktwiderstand, weil diese Schicht infolge der Reinigung des Targets aus reinem Ti
besteht. Das bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass eine weitere Schicht, die
freies Ti enthält, oben auf der TiN-Schicht abgeschieden wird. Wenn darauf eine leitfähige
obere Schicht aus Al oder Al, legiert mit einigen Prozent Si oder Cu, aufgebracht wird,
reagieren das Al und Ti miteinander unter Bildung von Verbindungen mit einem
verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand. Es wird dann zwar eine gute Haftung erhalten, aber
die leitfähige Al-Schicht muss dann mit verhältnismäßig großer Dicke aufgebracht werden,
um dafür zu sorgen, dass Leiterbahnen mit verhältnismäßig geringem Widerstand in der so
gebildeten Schichtstruktur gebildet werden können. Wenn eine W-Schicht auf der
genann
ten freies Ti enthaltenden Schicht mit Hilfe eines üblichen CVD-Prozesses (chemischer
Depositionsprozess) abgeschieden wird, in dem WF&sub6; verwendet wird, dann reagiert das
freie Ti mit während eines solchen CVD-Prozesses gebildetem F. Dies führt zur Bildung
von TiF&sub3;, an dem W schlecht haftet.
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Der Erfindung liegt unter anderem als Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu
verschaffen, in dem den genannten Nachteilen so viel wie möglich entgegengewirkt wird.
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Gemäß der Erfindung ist das Verfahren der eingangs erwähnten Art hierzu
gemäß Anspruch 1 gekennzeichnet. Hierdurch wird erreicht, dass die als erste Schicht auf
einer Scheibe abgeschiedene Ti-Schicht aus reinem Ti besteht und daher gut an dieser
Scheibe haftet und einen niedrigen Kontaktwiderstand aufweist. Indem das Reinigen des
Targets beendet wird, sobald es eine reine Ti-Oberfläche aufweist, erfordert der genannte
notwendige zusätzliche Prozessschritt möglichst wenig Zeit. Während dieses zusätzlichen
Prozessschrittes wird zwar eine zusätzliche stickstoffhaltige Schicht aus Ti auf der TiN-
Schicht abgeschieden, aber diese zusätzliche Schicht ist möglichst dünn und umfasst daher
möglichst wenig freies Ti. Den genannten Nachteilen wird daher so viel wie möglich
entgegengewirkt.
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Vorzugsweise wird dem Plasma während des zusätzlichen Prozessschrittes
eine konstante elektrische Leistung zugeführt, wodurch zwischen Target und Anode eine
sich ändernde elektrische Spannung auftritt, welche Spannung einen sich während des
zusätzlichen Prozessschrittes nicht mehr ändernden Endwert erreicht, welcher Endwert zum
Beenden des zusätzlichen Prozessschrittes verwendet wird.
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Die zwischen Target und Anode während des zusätzlichen Prozessschrittes
auftretende elektrische Spannung kann in einfacher Weise mit einem Voltmeter gemessen
werden. Diese Spannung ändert sich, solange das Target noch eine stickstoffhaltige
Oberfläche aus Ti aufweist, aber sie erreicht einen Endwert, sobald das Target wieder eine reine
Ti-Oberfläche aufweist. Nachdem bestimmt worden ist, wie der zusätzliche Prozessschritt
ausgeführt wird, d. h. welche Leistung dem Plasma zugeführt wird und bei welchem Druck
Ar in die Depositionskammer geleitet wird, kann dieser Endwert leicht festgestellt werden,
indem das Zerstäuben des Targets einmalig länger als notwendig fortgesetzt wird. Durch
Messung der Spannung zwischen Target und Anode kann dann in einfacher Weise
festgestellt werden, wann das Target gereinigt worden ist.
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Wenn der zusätzliche Prozessschritt jetzt jedesmal gestoppt wird, nachdem
ein solcher festgelegter Zeitraum verstrichen ist, wird das Target nach diesem
Prozessschritt immer die gewünschte reine Ti-Oberfläche aufweisen. Dieses Verfahren ist nicht
sehr praktisch. Daher wird vorzugsweise gemäß der Erfindung die Spannung zwischen dem
Target und der Anode während des zusätzlichen Prozessschrittes gemessen und dieser
Prozessschritt beendet, sobald diese Spannung den genannten Endwert erreicht hat.
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Um eine Deposition der TiN-Schicht in einem praktischen Zeitraum von
beispielsweise weniger als einer Minute zu ermöglichen, wird in der Praxis dem Plasma
während der Deposition der TiN-Schicht eine verhältnismäßig große elektrische Leistung
zugeführt, beispielsweise mehr als 6 kW. Vorzugsweise wird dem Plasma gemäß der
Erfindung während des zusätzlichen Prozessschrittes eine konstante elektrische Leistung
zugeführt, die kleiner ist als die dem Plasma während Deposition der TiN-Schicht zugeführte
Leistung. Die Spannung zwischen Target und Anode erreicht den genannten Endwert dann
in einem so viel längeren Zeitraum, als wenn die elektrische Leistung nicht verringert wäre,
dass daher einfachere Mittel genügen können, um festzustellen, wann der zusätzliche
Prozessschritt beendet werden sollte. Ohne die Maßnahme müsste dieser Schritt in der Praxis
nach ungefähr 1 Sekunde beendet werden und mit der Maßnahme beispielsweise nach
ungefähr 10 Sekunden.
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Um eine TiN-Schicht mit einer nahezu stöchiometrischen Zusammensetzung
zu erhalten, werden während der Deposition dieser Schicht verhältnismäßig kleine Ströme
von Ar und N&sub2; in die Depositionskammer geleitet. Gemäß der Erfindung wird vorzugsweise
während des zusätzlichen Prozessschrittes ein Ar-Strom in die Depositionskammer geleitet,
der größer ist als der, der während der Deposition der TiN-Schicht als Teil der
Gasmischung aus Ar und N&sub2; in die Depositionskammer geleitet worden ist. Daher erreicht die
Spannung zwischen Target und Anode einen niedrigeren Endwert, während zusätzlich die
Änderung dieser Spannung während des zusätzlichen Prozessschrittes größer ist. So kann
genauer bestimmt werden, wann der zusätzliche Prozessschritt beendet werden muss.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und
werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 bis 3 schematisch und im Querschnitt einige Stadien der Herstellung
einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Halbleiteranordnung,
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Fig. 4 schematisch eine Sputter-Depositionsanlage zum Ausführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
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Fig. 5 schematisch eine der Depositionskammern in der Anlage von Fig. 4,
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Fig. 6 den Verlauf der Spannung Vt zwischen dem Target und der Anode
von dem Zeitpunkt to an, zu dem die Deposition der TiN-Schicht beendet wurde, wobei
dem Plasma eine elektrische Leistung von 0,3 kW, 0,5 kW, 1 kW und 2 kW zugeführt wird,
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Fig. 7 den Verlauf der Endwerte Ve als Funktion des Druckes p, mit dem Ar
in die Depositionskammer geleitet wurde, wobei dem Plasma eine elektrische Leistung von
0,3 kW, 0,5 kW, 1 kW und 2 kW zugeführt wird, und
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Fig. 8 den Verlauf der Spannung Vt, wobei dem Plasma eine Leistung von
0,5 kW zugeführt wird und Ar bei Drücken von 1,60 Pa, 0,25 Pa und 0,13 Pa in die
Depositionskammer geleitet wird.
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Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch und im Querschnitt einige Stadien der
Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper 1 aus beispielsweise n-
dotiertem monokristallinen Si, in dem in üblicher Weise Feldoxidgebiete 2 und p-dotierte
Halbleiterzonen 3, die an die Oberfläche 4 grenzen, verschafft worden sind. Auf der
Oberfläche 4 sind Leiterbahnen 5 aus polykristallinem Si aufgebracht. Dann wird die Oberfläche
4 mit einer Isolierschicht 6 aus beispielsweise Siliciumoxid, Siliciumnitrid oder
Siliciumoxinitrid versehen. In der Isolierschicht 6 werden Fenster 7 angebracht zum Kontaktieren
von Siliciumgebieten, die unter der Isolierschicht 6 liegen. Diese Siliciumgebiete können
Gebiete aus monokristallinem Silicium sein, die eventuell mit einer oberen Schicht aus
Metallsilicid versehen sein können.
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Dann wird ein Paket aus Schichten 8, 9, 10 auf der Isolierschicht 6 und in
dem Kontaktfenster 7 angebracht, das eine Ti-Schicht 8, eine TiN-Schicht 9 und eine
weitere leitfähige obere Schicht 10 umfasst. Die Ti-Schicht 8 dient dann dazu, eine gute Haftung
zwischen dem Schichtenpaket 8, 9, 10 und der Halbleiterzone 3 plus der Isolierschicht 6 zu
erhalten und einen niedrigen Kontaktwiderstand zwischen dem Schichtenpaket 8, 9, 10 und
der Halbleiterzone 3. Wenn als leitfähige obere Schicht 10 eine Schicht aus Al oder einer
Legierung aus Al mit einigen Prozent Si oder Cu verwendet wird, dient die TiN-Schicht 9
als Barriere, um chemische Reaktionen des Al mit dem Ti und dem unter der
Barrierenschicht liegenden Halbleitermaterial zu verhindern. Wenn eine W-Schicht als leitfähige
obere Schicht 10 verwendet wird, die mit Hilfe eines üblichen CVD-Prozesses (chemischen
Depositionsprozesses), bei dem WF&sub6; verwendet wird, abgeschieden worden ist, dient die
TiN-Schicht als Barriere, um chemische Reaktionen zwischen Ti und F, das während eines
solchen CVD-Prozesses gebildet wird, zu verhindern.
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Nachdem in üblicher Weise eine Struktur aus Leitern 11 in das
Schichtenpaket 8, 9, 10 geätzt worden ist, wobei die Leiter mit den Halbleiterzonen 3 über die
Kontaktfenster 7 verbunden sind, wird hintereinander ein Paket aus Isolierschichten 12, 13, 14
aufgebracht. In einem Plasmadepositionsprozess (PECVD) wird eine Schicht aus Siliciumoxid
12 abgeschieden, mit einem Schleuderverfahren wird eine SOG-Schicht (SOG: spin-on
glass) 13 aufgebracht und dann wird wieder eine Siliciumoxidschicht 14 in einem
Plasmadepositionsprozess (PECVD) abgeschieden. In dem Schichtenpaket 12, 13, 14 sind
Kontaktfenster 15 angebracht, so dass eine auf dem Paket aufgebrachte Leiterstruktur 16 mit
der oberen Al-Schicht 10 in Kontakt steht. Da die Verwendung der SOG-Schicht 13 in dem
Schichtenpaket 12, 13, 14 einen Glättungseffekt hat, ist die obere Siliciumoxidschicht 14
verhältnismäßig eben.
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Während der Herstellung der Halbleiteranordnungen werden in Scheiben aus
Halbleitermaterial, die in einem späteren Stadium in eine große Anzahl gesonderter
Halbleiterkörper 1 gebrochen oder gesägt werden, die Feldoxidgebiete 2 und die
Halbleiterzonen 3 angebracht und mit der Isolierschicht 6 mit Kontaktfenstern 7 versehen. Dann wird
auf diesen Scheiben erst eine Ti-Schicht und anschließend eine TiN-Schicht abgeschieden.
Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, wird in diesem Fall eine Scheibe 20 über eine
Eingangsstation 21 in eine erste Depositionskammer 22 einer Sputter-Depositionsanlage 23
eingebracht, wobei in dieser Kammer die Ti- und TiN-Schichten abgeschieden werden,
woraufhin die Scheibe zu einer zweiten Depositionskammer 24 transportiert wird, in der
beispielsweise eine Al- oder W-Schicht abgeschieden wird, und schließlich die Scheibe
über eine Ausgangsstation 25 wieder aus der Anlage genommen wird. Wenn eine Scheibe
eine Depositionskammer verläßt, wird in der Praxis unmittelbar eine neue Scheibe in die
Kammer eingebracht.
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Fig. 5 zeigt schematisch einen Querschnitt durch die Depositionskammer 22,
in der die Ti- und TiN-Schichten auf den Scheiben 20 abgeschieden werden. Die Scheiben
20 mit einem Durchmesser von ungefähr 15 cm werden hierzu in der Depositionskammer
22 auf einer Halterung 30 platziert, die in einem Abstand von ungefähr 5 cm gegenüber
einem Ti-Target 32 von ungefähr 26 cm Durchmesser, umgeben von einer ringförmigen
Anode 31, angeordnet ist. Um die Halterung herum ist eine geerdete Abschirmung 33
an
gebracht. Dann wird über eine Zufuhrleitung 34 ein Gas oder eine Gasmischung in die
Depositionskammer 22 geleitet. Zwischen das Target 32 und die ringförmige Anode 31 wird
eine elektrische Speisequelle 45 geschaltet, mit der ein Plasma 35 in dem Gas oder der
Gasmischung erzeugt wird, welches Plasma mit Hilfe von hinter dem Target 32
angeordneten Magneten 36 zwischen dem Target 32 und der Scheibe 20 und in der Nähe des
Targets 32 eingeschlossen wird.
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Die Magnete 36 sind gemeinsam um eine Achse 37 drehbar. In der Praxis
drehen sie während des Depositionsprozesses jede Sekunde einige Male um die Achse 37,
so dass das Plasma 35 um die gleiche Achse 37 gedreht wird. Hierdurch wird erreicht, dass
Atome homogen aus der gesamten Oberfläche des Targets 32 zerstäubt werden, so dass
auch eine homogene Deposition auf der gesamten Scheibe 20 erhalten wird.
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Die Scheibe 20 wird während der Deposition dadurch gekühlt, dass
zwischen der Halterung 30 und der Halbleiterscheibe 20 ein Gaskissen 38 mit einem Druck
von 100 bis 2000 Pa aufrechterhalten wird. Ar wird durch eine Gasleitung 39 zwischen der
Halterung 30 und der Scheibe 20 geleitet. Die Halterung 30 ist mit einem Rand 40
versehen, gegen den die Scheibe 20 von Klemmen (nicht abgebildet) gedrückt wird. Ein Lecken
von Ar aus dem Gaskissen 38 in die Depositionskammer 22 wird hierdurch begrenzt. Die
Halterung 30 wird während der Deposition der Ti- und TiN-Schichten mit üblichen Mitteln
(nicht abgebildet) auf einer Temperatur von 200 bis 400ºC gehalten.
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Die Kammer 22 ist weiterhin mit einem Gasauslass 43 versehen, der mit
einer Pumpe (nicht abgebildet) verbunden ist, mit der Gase abgeführt werden können und
mit der die Reaktionskammer 22 auf einem gewünschten Druck gehalten werden kann.
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Nachdem eine Scheibe 20 auf der Halterung 30 platziert worden ist, wird
Material aus dem Target 32 mittels des Plasmas 35 zerstäubt, das nahe dem Target 32 in Ar
während der Deposition der Ti-Schicht und in einer Gasmischung aus Ar und N&sub2; während
der Deposition der TiN-Schicht erzeugt wird. Danach wird das Target 32 jedesmal, bevor
eine nächste Scheibe 20 in der Kammer 22 platziert wird, in einem zusätzlichen
Prozessschritt gereinigt, indem Material aus dem Target 32 mit Hilfe eines in Ar erzeugten Plasmas
zerstäubt wird.
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Während der Deposition der TiN-Schicht 9 wird nahe dem Target 32 ein
Plasma 35 in einer Gasmischung erzeugt, die Ar und N2 umfasst. Dadurch entsteht auf
dem Target 32 während dieses Depositionsschrittes eine stickstoffhaltige obere Schicht
(nicht abgebildet). Während des zusätzlichen Prozessschrittes wird Material aus diesem
Target 32 auf der Scheibe 20 abgeschieden. So wird eine stickstoffhaltige Ti-Schicht (nicht
abgebildet) auf der Scheibe abgeschieden, wobei die Schicht anfänglich aus TiN besteht
und in ihr der Stickstoff in Richtung der Dicke der Schicht gesehen in abnehmender
Konzentration vorkommt. Die Schicht schließt daher gut an eine TiN-Schicht an. Wenn eine
solche Schicht anstelle der Ti-Schicht als erste Schicht einer Metallisierung auf der
nächsten Scheibe abgeschieden würde, würde diese Metallisierung dagegen eine schlechte
Haftung an der Scheibe und einen hohen Kontaktwiderstand aufweisen.
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Gemäß der Erfindung wird der zusätzliche Prozessschritt beendet, sobald
das Target 32 wieder eine reine Ti-Oberfläche aufweist. Hierdurch wird erreicht, dass die
als erste Schicht auf einer Scheibe 20 abgeschiedene Ti-Schicht 8 aus reinem Ti besteht und
daher gut an dieser Scheibe 20 haftet. Infolge der Tatsache, dass das Reinigen des Targets
32 beendet wird, sobald es eine reine Ti-Oberfläche aufweist, ist dieser notwendige
zusätzliche Prozessschritt möglichst kurz. Während dieses zusätzliche Prozessschrittes wird
nämlich eine stickstoffhaltige Ti-Schicht auf der TiN-Schicht abgeschieden, aber diese Schicht
ist möglichst dünn und enthält daher möglichst wenig freies Ti. Wenn auf dieser Schicht
eine leitfähige obere Schicht aus Al oder einer Al-Legierung mit einigen Prozent Si oder Cu
aufgebracht wird, reagieren Al und Ti miteinander unter Bildung von Verbindungen mit
einem verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand. Es wird dann zwar eine gute
Haftung erhalten, aber die leitfähige Al-Schicht muss dann mit verhältnismäßig großer Dicke
aufgebracht werden, um dafür zu sorgen, dass Leiterbahnen mit verhältnismäßig geringem
Widerstand in dem so gebildeten Schichtenpaket gebildet werden können. Wenn
anschließend eine W-Schicht auf der genannten freies Ti enthaltenden Schicht mit Hilfe eines
üblichen CVD-Prozesses (chemischer Depositionsprozess) abgeschieden wird, in dem WF&sub6;
verwendet wird, dann reagiert das freie Ti mit während eines solchen CVD-Prozesses
gebildetem F. Dies führt zur Bildung von TiF&sub3;, an dem W schlecht haftet. Diesen Nachteilen
wird dadurch, dass jetzt die Menge freies Ti in der auf der TiN-Schicht abgeschiedenen
stickstoffhaltigen Schicht möglichst begrenzt wird, so viel wie möglich entgegengewirkt.
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Während des zusätzlichen Prozessschrittes wird dem Plasma eine konstante
elektrische Leistung zugeführt. Dies führt zwischen Target und Anode zu einer sich
ändernden elektrischen Spannung Vt, die einen sich nicht mehr ändernden Endwert Ve
erreicht. Fig. 6 zeigt den Verlauf dieser Spannung Vt nach dem Zeitpunkt to, zu dem die
Deposition der TiN-Schicht gestoppt worden war. Während der TiN-Deposition wurde dem
Plasma eine Leistung von 6 kW zugeführt, während eine Gasmischung von 5 sccm
(Stan
dardkubikzentimeter pro Minute) Ar und 15 sccm N2 in die Reaktionskammer geleitet
wurde. Zum Zeitpunkt t&sub0; wurde die Zufuhr von N&sub2; gestoppt und die Zufuhr von Ar wurde auf
50 sccm erhöht, wodurch in der Reaktionskammer ein Gasdruck von 1,60 Pa erzeugt
wurde. Die der Reaktionskammer zugeführte Leistung wurde auf 0,3 kW, 0,5 kW, 1 kW oder
2 kW verringert. Die Kurven 50, 51, 52 und 53 in Fig. 6 geben für diese Fälle an, wie sich
die Spannung Vt als Funktion der Zeit ändert. Ersichtlich ist, dass der Endwert Ve bei
Zufuhr dieser Leistungen nach 25, 18, 12 bzw. 9 Sekunden erreicht wurde. Der Endwert Ve
betrug in diesen Fällen 260 V, 280 V, 300 V bzw. 320 V. Vorzugsweise wird dem Plasma
während des zusätzlichen Prozessschrittes eine konstante elektrische Leistung von 2 kW
oder weniger zugeführt. Die Endwerte Ve werden anderenfalls in einer unpraktisch kurzen
Zeit erreicht. Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung der Endwerte Ve als Funktion des
Druckes p, mit dem Ar in die Depositionskammer geleitet wurde, wobei dem Plasma
elektrische Leistungen von 0,3 kW, 0,5 kW, 1 kW und 2 kW zugeführt werden, wie von den
Kurven 55, 56, 57 und 58 angegeben wird. Es zeigte sich, dass die Spannung Vt einen
Endwert Ve erreicht, der sich nicht mehr ändert und der vom Druck p, mit dem Ar in die
Reaktionskammer geleitet wird, und von der dem Plasma zugeführten Leistung abhängig
ist. Der Endwert Ve wird zum Beenden des zusätzlichen Prozessschrittes verwendet. In den
oben genannten Fällen hat sich gezeigt, dass während des zusätzlichen Prozessschrittes
jedesmal eine stickstoffhaltige Ti-Schicht mit einer Dicke von 8 bis 10 nm abgeschieden
wird.
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Die Spannung Vt kann in Fig. 5 in einfacher Weise mit einem Voltmeter 44
gemessen werden. Diese Spannung ändert sich, solange das Target 32 noch eine
stickstoffhaltige Ti-Oberfläche hat, aber sie erreicht einen Endwert Ve, sobald das Target 32 wieder
eine reine Ti-Oberfläche aufweist. Um zu erreichen, dass der zusätzliche Prozessschritt in
einer gewünschten Zeit ausgeführt werden kann, wird gewählt, welche Leistung dem
Plasma zugeführt wird und mit welchem Druck Ar in die Depositionskammer geleitet wird. Der
Endwert Ve kann dann leicht bestimmt werden, indem das Zerstäuben des Targets 32 unter
diesen gewählten Prozessbedingungen einmalig länger als notwendig fortgesetzt wird.
Durch Messung der Spannung Vt kann anschließend in einfacher Weise festgestellt werden,
nach welcher Zeit das Target gereinigt worden ist.
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Wenn der zusätzliche Prozessschritt jetzt gestoppt wird, nachdem die so
festgelegte Zeit verstrichen ist, wird das Target nach diesem Prozessschritt immer die
gewünschte reine Ti-Oberfläche aufweisen. Dieses Verfahren ist nicht sehr praktisch. Daher
wird vorzugsweise gemäß der Erfindung die elektrische Spannung zwischen dem Target
und der Anode während des zusätzlichen Prozessschrittes gemessen und dieser
Prozessschritt beendet, sobald diese Spannung den genannten Endwert erreicht hat.
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Um eine Deposition der TiN-Schicht in einem praktischen Zeitraum von
beispielsweise weniger als 60 Sekunden zu ermöglichen, wird in der Praxis dem Plasma
während der Deposition der TiN-Schicht eine verhältnismäßig große elektrische Leistung
zugeführt, beispielsweise mehr als 6 kW. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird dem Plasma während des zusätzlichen Prozessschrittes eine konstante
elektrische Leistung zugeführt, die kleiner ist als die dem Plasma während der Deposition
der TiN-Schicht zugeführte Leistung. Die Spannung zwischen Target und Anode erreicht
den genannten Endwert dann in einer so viel längeren Zeit, als wenn die elektrische
Leistung nicht verringert wäre, dass mit einfachen Mittel festgestellt werden kann, wann der
zusätzliche Prozessschritt beendet werden muss. Ohne die Maßnahme müsste dieser Schritt
in der Praxis nach beispielsweise ungefähr 0,5 Sekunden beendet werden und mit der
Maßnahme beispielsweise nach den oben genannten, praktischeren Zeitdauern.
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Um eine TiN-Schicht mit einer nahezu stöchiometrischen
Zusammensetzung zu erhalten, werden während der Deposition der TiN-Schicht verhältnismäßig kleine
Ströme von 5 sccm Ar und 15 sccm N2 in die Depositionskammer geleitet. Gemäß der
Erfindung wird vorzugsweise während des zusätzlichen Prozessschrittes ein Ar-Strom in
die Depositionskammer geleitet, der größer ist als der Strom, der während der Deposition
der TiN-Schicht als Teil der Gasmischung aus Ar und N&sub2; in die Depositionskammer geleitet
worden ist. Fig. 8, ebenso wie Fig. 6, zeigt den Verlauf der Spannung Vt für den Fall, dass
dem Plasma während des zusätzlichen Prozessschrittes eine Leistung von 0,5 kW zugeführt
wurde. Kurve 51 in Fig. 8 gibt wieder an, wie sich Vt ändert, wenn Ar bei einem Druck von
1,60 Pa in die Depositionskammer geleitet wird. Die Kurven 59 und 60 zeigen den Verlauf,
wenn Ar bei einem Druck von 0,25 Pa bzw. 0,13 Pa in die Depositionskammer geleitet
wird. Dieser letztgenannte Druck würde erhalten, wenn in dem vorliegenden Beispiel der
Ar-Strom unverändert gelassen würde, nachdem die N&sub2;-Zufuhr abgeschlossen worden ist.
Es hat sich gezeigt, dass der Anstieg des Ar-Stroms bewirkt, dass die Spannung Vt
zwischen Target 32 und Anode 31 einen niedrigeren Endwert erreicht, während zusätzlich die
Änderung dieser Spannung während des zusätzlichen Prozessschrittes größer ist. Das
bedeutet, dass genauer bestimmt werden kann, wann der zusätzliche Prozessschritt beendet
werden muss.
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Vorzugsweise wird während des zusätzlichen Prozessschrittes ein Ar-Strom
in die Depositionskammer geleitet, wodurch in der Depositionskammer ein Druck von
mehr als 1 Pa auftritt. Es wird dann erreicht, dass die Spannung Vt vom Zeitpunkt to nur
abnimmt und keinen Verlauf aufweist wie bei niedrigeren Drücken, wie in Fig. 8 mit den
Kurven 59 und 60 gezeigt wird. In diesen Fällen ist es weniger einfach, festzustellen, wann
der Endwert Ve erreicht worden ist.