JP2013219264A

JP2013219264A - Semiconductor device manufacturing method

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Publication number: JP2013219264A
Application number: JP2012089938A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Ishii; 健太郎石井
Original assignee: Elpida Memory Inc
Current assignee: Micron Memory Japan Ltd
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2013-10-24

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inhibit destruction of p/n junction of a semiconductor substrate by depositing a flat cobalt silicide film to improve yield.SOLUTION: A semiconductor device manufacturing method comprises: a step of depositing a cobalt film on a semiconductor substrate by a sputtering method under conditions of (1) depositing the cobalt film in an Argon atmosphere of 0.1-1 mTorr, (2) keeping a temperature of the silicon semiconductor substrate at 200-370°C, (3) applying RF bias power of 200-600 W to the silicon semiconductor substrate, (4) setting a deposition rate at 1.92-3.37 nm/s, (5) setting a deposition rate of resputtering of the cobalt film by application of RF bias power at 0.10-0.68 nm/s; and a step of transforming the cobalt film to a cobalt silicide film by performing a heat treatment on the cobalt film.

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

特許文献１（特開２００１−１５６０２２号公報）には、リーク電流増加とコンタクト抵抗増加の抑制を目的として、サリサイド法を用いて活性領域上に、平坦なコバルトシリサイド層を形成する方法が提案されている。この方法では、スパッタリング法によりコバルト（Ｃｏ）膜を成膜後、第１の熱処理（４５０℃〜５５０℃）により、平坦なＣｏ_xＳｉ層を作成し、絶縁膜および金属膜でＣｏ_xＳｉ層を覆った後、第２の高温熱処理（６５０℃〜９００℃）により平坦なＣｏＳｉ₂層を作成する。 Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-156022) proposes a method of forming a flat cobalt silicide layer on an active region using a salicide method for the purpose of suppressing an increase in leakage current and an increase in contact resistance. ing. In this method, after forming the cobalt (Co) film by sputtering, the first heat treatment (450 ° C. to 550 ° C.), creating a flat Co _x Si layer, Co _x Si layer with an insulating film and a metal film Then, a flat CoSi ₂ layer is formed by a second high-temperature heat treatment (650 ° C. to 900 ° C.).

特許文献２（特開２００４−１４０１８１号公報）には、リーク電流を抑制するスパッタリング方法として、高温スパッタリング法（３３０℃〜９９５℃）が開示されている。 Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-140181) discloses a high-temperature sputtering method (330 ° C. to 995 ° C.) as a sputtering method for suppressing leakage current.

特開２００１−１５６０２２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-156022 特開２００４−１４０１８１号公報JP 2004-140181 A

しかしながら、特許文献１には、スパッタリング法の具体的な条件が開示されておらず、スパッタリング条件とシリサイド層の平坦性との関係については十分に検討されていなかった。また、特許文献２には、具体的な成膜レートが開示されておらず、成膜レート等のスパッタリング条件とスパッタリング法で形成した膜の平坦性との関係については十分に検討されていなかった。このように従来のスパッタリングによる成膜方法では、成膜条件と成膜した膜の平坦性との関係が十分に検討されていなかった。 However, Patent Document 1 does not disclose specific conditions of the sputtering method, and the relationship between the sputtering conditions and the flatness of the silicide layer has not been sufficiently studied. Further, Patent Document 2 does not disclose a specific film formation rate, and the relationship between sputtering conditions such as the film formation rate and the flatness of a film formed by a sputtering method has not been sufficiently studied. . As described above, in the conventional film formation method by sputtering, the relationship between the film formation conditions and the flatness of the formed film has not been sufficiently studied.

そこで、本発明者は、従来技術のスパッタリング法によるシリサイド膜の成膜状態を調べた。まず、シリコン半導体基板の温度を３５０℃に保持し、スパッタリング法を用いて１．０ｎｍ／ｓの成膜レートで厚さが３〜２０ｎｍのコバルト膜を形成すると、コバルト膜の表面に陥没が発生していることが分かった。このような陥没は深さが１０ｎｍ以上に達しており、コバルト膜に熱処理を行い、コバルトシリサイド膜に変換した後も残る。このように、コバルト膜の成膜時に陥没が一度、形成されると、その後のシリサイド化のための熱処理条件を変えても平坦なコバルトシリサイド（ＣｏＳｉ₂）膜にはならなかった。このため、シリコン半導体基板のｐ／ｎ接合を破壊することとなっていた。 Therefore, the present inventor examined the film formation state of the silicide film by the sputtering method of the prior art. First, when a cobalt film having a thickness of 3 to 20 nm is formed at a film formation rate of 1.0 nm / s using a sputtering method while the temperature of the silicon semiconductor substrate is maintained at 350 ° C., a depression occurs on the surface of the cobalt film. I found out that Such depressions have a depth of 10 nm or more, and remain after the cobalt film is heat-treated and converted into a cobalt silicide film. Thus, once the depression was formed during the formation of the cobalt film, a flat cobalt silicide (CoSi ₂ ) film could not be obtained even if the heat treatment conditions for subsequent silicidation were changed. For this reason, the p / n junction of the silicon semiconductor substrate has been destroyed.

また、シリコン半導体基板の温度を３５０℃に保持し、スパッタリング法を用いて成膜レートを０．１３〜１．５６ｎｍ／ｓで変化させて形成した３〜５ｎｍのコバルト膜の表面を観察したところ、その表面への陥没の発生および陥没の深さは、成膜レートやコバルト膜の膜厚の影響を受けることが分かった。このように従来技術では、５ｎｍ以下の平坦なコバルト膜を形成するためには、その膜厚に応じて成膜レート等の最適な条件を探さなければならず、半導体装置の量産には不向きであった。この結果、コバルトシリサイド膜の生産性も低いものとなっていた。 Further, when the surface of the 3-5 nm cobalt film formed by maintaining the temperature of the silicon semiconductor substrate at 350 ° C. and changing the film formation rate at 0.13 to 1.56 nm / s by using the sputtering method was observed. It has been found that the occurrence of the depression on the surface and the depth of the depression are affected by the film formation rate and the thickness of the cobalt film. As described above, in order to form a flat cobalt film of 5 nm or less in the prior art, it is necessary to search for optimum conditions such as a film forming rate in accordance with the film thickness, which is not suitable for mass production of semiconductor devices. there were. As a result, the productivity of the cobalt silicide film has been low.

従って、膜厚を変えても、コバルト膜の表面に陥没が発生せず、平坦なコバルト膜を形成できるスパッタリング条件を提供することによって、コバルト膜を変換したコバルトシリサイド膜も平坦化させることが課題となっていた。 Accordingly, it is a problem to flatten a cobalt silicide film obtained by converting a cobalt film by providing sputtering conditions that can form a flat cobalt film without causing depression on the surface of the cobalt film even if the film thickness is changed. It was.

図１は、従来のプレナー型のトランジスタを表したものであり、図１Ａは平面図、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ’方向の断面図を表す。シリコン半導体基板１０の素子分離領域１１で区画された活性領域上にゲート絶縁膜３１、およびゲート電極３２がこの順に設けられている。ゲート電極３２の両側面上には、サイドウォール３４が設けられている。また、活性領域内の、ゲート電極３２を挟んだ両側には、１対の拡散層３３が設けられている。この拡散層３３およびゲート電極３２上に、従来のスパッタリング法によりコバルト膜を形成すると、上記のようにコバルト膜の表面に陥没が発生することとなっていた。従って、この後、コバルト膜を熱処理によりコバルトシリサイド膜３６に変換した際にも、この陥没は残り、シリコン半導体基板１０のｐ／ｎ接合を破壊することとなっていた。この結果、装置特性が低下して、歩留まりの低下を招いていた。 1A and 1B show a conventional planar type transistor. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view in the A-A 'direction of FIG. 1A. A gate insulating film 31 and a gate electrode 32 are provided in this order on the active region partitioned by the element isolation region 11 of the silicon semiconductor substrate 10. Side walls 34 are provided on both side surfaces of the gate electrode 32. In addition, a pair of diffusion layers 33 are provided on both sides of the active region with the gate electrode 32 interposed therebetween. When a cobalt film is formed on the diffusion layer 33 and the gate electrode 32 by a conventional sputtering method, the surface of the cobalt film is depressed as described above. Therefore, after that, when the cobalt film is converted into the cobalt silicide film 36 by heat treatment, the depression remains, and the p / n junction of the silicon semiconductor substrate 10 is destroyed. As a result, the device characteristics deteriorated, leading to a decrease in yield.

一実施形態は、
シリコン半導体基板上に、下記条件（１）〜（５）のスパッタリング法によりコバルト膜を成膜する工程と、
（１）０．１〜１ｍＴｏｒｒのアルゴン雰囲気下で前記コバルト膜を成膜する、
（２）前記シリコン半導体基板を２００〜３７０℃に保持する、
（３）前記シリコン半導体基板に，２００〜６００ＷのＲＦバイアスパワーを印加する、
（４）前記コバルト膜の成膜レートを１．９２〜３．３７ｎｍ／ｓとする、
（５）前記ＲＦバイアスパワーの印加による、前記コバルト膜のリスパッタの成膜レートを０．１０〜０．６８ｎｍ／ｓとする、
前記コバルト膜に対して熱処理を行うことにより、前記コバルト膜をコバルトシリサイド膜に変換する工程と、
を有する半導体装置の製造方法に関する。 One embodiment is:
Forming a cobalt film on a silicon semiconductor substrate by sputtering under the following conditions (1) to (5);
(1) forming the cobalt film in an argon atmosphere of 0.1 to 1 mTorr;
(2) holding the silicon semiconductor substrate at 200 to 370 ° C .;
(3) An RF bias power of 200 to 600 W is applied to the silicon semiconductor substrate.
(4) The deposition rate of the cobalt film is 1.92 to 3.37 nm / s.
(5) The deposition rate of the resputtering of the cobalt film by the application of the RF bias power is set to 0.10 to 0.68 nm / s.
Converting the cobalt film into a cobalt silicide film by performing a heat treatment on the cobalt film;
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having

平坦なコバルトシリサイド膜を成膜することにより、半導体基板のｐ／ｎ接合の破壊を抑制して、歩留まりを向上させることができる。 By forming a flat cobalt silicide film, breakdown of the p / n junction of the semiconductor substrate can be suppressed and yield can be improved.

従来の半導体装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the conventional semiconductor device. 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the manufacturing method of the semiconductor device of this invention.

本発明の半導体装置の製造方法の一例では、シリコン半導体基板上に、下記条件（１）〜（５）のスパッタリング法によりコバルト膜を成膜する。
（１）０．１〜１ｍＴｏｒｒのアルゴン雰囲気下でコバルト膜を成膜する、
（２）シリコン半導体基板を２００〜３７０℃に保持する、
（３）シリコン半導体基板に、２００〜６００ＷのＲＦバイアスパワーを印加する、
（４）コバルト膜の成膜レートを１．９２〜３．３２ｎｍ／ｓとする、
（５）前記ＲＦバイアスパワーの印加による、前記コバルト膜のリスパッタの成膜レートを０．１０〜０．６８ｎｍ／ｓとする。 In an example of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a cobalt film is formed on a silicon semiconductor substrate by a sputtering method under the following conditions (1) to (5).
(1) A cobalt film is formed in an argon atmosphere of 0.1 to 1 mTorr.
(2) holding the silicon semiconductor substrate at 200 to 370 ° C .;
(3) An RF bias power of 200 to 600 W is applied to the silicon semiconductor substrate.
(4) The deposition rate of the cobalt film is 1.92 to 3.32 nm / s.
(5) The cobalt film resputtering rate by applying the RF bias power is set to 0.10 to 0.68 nm / s.

コバルト膜の成膜に用いるスパッタリング装置としては、上記条件（１）〜（５）を満たすものであれば特に限定されないが、例えば、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置を使用することができる。また、上記条件（１）のように、スパッタリング時に、スパッタリング装置のチャンバー内は０．１〜１ｍＴｏｒｒのアルゴンで充填される。 The sputtering apparatus used for forming the cobalt film is not particularly limited as long as it satisfies the above conditions (1) to (5). For example, an RF magnetron sputtering apparatus can be used. In addition, as in the above condition (1), the chamber of the sputtering apparatus is filled with 0.1 to 1 mTorr of argon during sputtering.

スパッタリング時に上記（１）〜（５）の条件に設定することにより、コバルト膜の膜厚に関わらず、陥没が発生しにくくなり、表面が平坦なコバルト膜を成膜することができる。従って、コバルト膜に対して熱処理を行うことにより、コバルト膜をコバルトシリサイド膜に変換した場合であっても、陥没が発生せず表面が平坦なコバルトシリサイド膜とすることができる。この結果、半導体基板のｐ／ｎ接合の破壊を抑制して、歩留まりを向上させることができる。 By setting the conditions (1) to (5) at the time of sputtering, it is difficult to cause depression regardless of the thickness of the cobalt film, and a cobalt film having a flat surface can be formed. Therefore, by performing a heat treatment on the cobalt film, even when the cobalt film is converted to a cobalt silicide film, a cobalt silicide film having a flat surface without causing depression is obtained. As a result, it is possible to suppress the breakdown of the p / n junction of the semiconductor substrate and improve the yield.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例について詳細に説明する。なお、これらの実施例は、本発明のより一層の深い理解のために示される具体例であって、本発明は、これらの具体例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, these Examples are specific examples shown for a deeper understanding of the present invention, and the present invention is not limited to these specific examples.

（第１実施例）
本実施例は、本発明の方法により、プレナー型のトランジスタの拡散層およびゲート電極上にコバルトシリサイド膜を形成する例を表すものである。以下、図２〜９を参照して、本実施例の半導体装置の製造方法を説明する。なお、各図において、Ａ図は平面図、Ｂ図はＡ図のＡ−Ａ’方向の断面図を表す。 (First embodiment)
In this example, a cobalt silicide film is formed on the diffusion layer and gate electrode of a planar transistor by the method of the present invention. Hereinafter, with reference to FIGS. 2 to 9, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described. In addition, in each figure, A figure represents a top view and B figure represents sectional drawing of the AA 'direction of A figure.

図２に示すように、シリコン半導体基板１０上にリソグラフィー技術とドライエッチング技術を利用して、素子分離領域用の溝を形成する。ＣＶＤ法により、この溝内に絶縁膜を埋設した後、ＣＭＰまたはエッチバックにより、この絶縁膜を平坦化して、素子分離領域１１を形成する。次に、熱酸化やＣＶＤ法により、ゲート絶縁膜用の絶縁膜を成膜し、その上に不純物を含有するポリシリコン膜を成膜する。この後、リソグラフィー技術とドライエッチング技術を利用して、ゲート絶縁膜用の絶縁膜と、その上のポリシリコン膜をパターニグして、ゲート絶縁膜３１とゲート電極（不純物を含有するポリシリコン膜）３２を形成する。次に、ゲート電極３２の両側のシリコン半導体基板１０内に不純物を注入することにより、ソースおよびドレイン領域３３を形成する。次に、ＣＶＤ法により、シリコン半導体基板１０全面に窒化シリコン膜を成膜した後、窒化シリコン膜をエッチバックして、ゲート電極３２の側面上の窒化膜のみを残すことで、サイドウォール３４を形成する。 As shown in FIG. 2, a trench for an element isolation region is formed on the silicon semiconductor substrate 10 using a lithography technique and a dry etching technique. After the insulating film is buried in the trench by the CVD method, the insulating film is flattened by CMP or etch back to form the element isolation region 11. Next, an insulating film for a gate insulating film is formed by thermal oxidation or CVD, and a polysilicon film containing impurities is formed thereon. Thereafter, the gate insulating film 31 and the gate electrode (polysilicon film containing impurities) are patterned by using the lithography technique and the dry etching technique to pattern the insulating film for the gate insulating film and the polysilicon film thereon. 32 is formed. Next, the source and drain regions 33 are formed by implanting impurities into the silicon semiconductor substrate 10 on both sides of the gate electrode 32. Next, after a silicon nitride film is formed on the entire surface of the silicon semiconductor substrate 10 by CVD, the silicon nitride film is etched back to leave only the nitride film on the side surface of the gate electrode 32, thereby forming the sidewall 34. Form.

図３に示すように、シリコン半導体基板１０をＤＨＦ（ＤｉｌｕｔｅｄＨｙｄｒｏｆｌｕｏｒｉｃＡｃｉｄ；希フッ化水素酸）に浸し、ゲート電極３２、ソースおよびドレイン領域３３の表面を洗浄、水素終端化する。次に、本発明のスパッタリング法を用いて、シリコン半導体基板１０上の全面に、３〜２５ｎｍのコバルト（Ｃｏ）膜３５を成膜する。この際、スパッタリング法の条件は、下記の通りとする。
スパッタリング装置のチャンバー内：０．２７ｍＴｏｒｒ（０．０６Ｐａ）のＡｒで充填、
シリコン半導体基板１０の温度：３５０℃、
ＲＦバイアスパワー：３５０〜５００Ｗ、
コバルト膜の成膜レート：２．８９ｎｍ／ｓ、
ＲＦバイアスパワーの印加による、コバルト膜のリスパッタの成膜レート：０．３３ｎｍ／ｓ。 As shown in FIG. 3, the silicon semiconductor substrate 10 is immersed in DHF (Diluted Hydrofluoric Acid), and the surfaces of the gate electrode 32 and the source and drain regions 33 are cleaned and hydrogen-terminated. Next, a 3 to 25 nm cobalt (Co) film 35 is formed on the entire surface of the silicon semiconductor substrate 10 by using the sputtering method of the present invention. At this time, the conditions of the sputtering method are as follows.
Inside the chamber of the sputtering apparatus: filled with 0.27 mTorr (0.06 Pa) of Ar,
The temperature of the silicon semiconductor substrate 10: 350 ° C.
RF bias power: 350-500 W
Cobalt film deposition rate: 2.89 nm / s,
Deposition rate of re-sputtering of cobalt film by application of RF bias power: 0.33 nm / s.

図４に示すように、コバルト膜３５に対して、６５０℃から８００℃の熱処理を行い、コバルト膜３５のシリコン半導体基板１０に接している部分を、シリコン半導体基板１０を構成するシリコンと反応させて、コバルトシリサイド（ＣｏＳｉ₂）膜３６に変換する。 As shown in FIG. 4, the cobalt film 35 is subjected to a heat treatment at 650 ° C. to 800 ° C., and the portion of the cobalt film 35 that is in contact with the silicon semiconductor substrate 10 is reacted with silicon constituting the silicon semiconductor substrate 10. Then, it is converted into a cobalt silicide (CoSi ₂ ) film 36.

図５に示すように、濃硫酸に浸すことにより、図４の工程でシリサイド反応を起こさなかった未反応のコバルト膜３５を取り除く。 As shown in FIG. 5, by immersing in concentrated sulfuric acid, the unreacted cobalt film 35 that did not cause a silicide reaction in the step of FIG. 4 is removed.

図６に示すように、シリコン半導体基板１０上の全面に、ＣＶＤ法により、ゲート電極３２が埋没する厚さとなるまで層間絶縁膜３７を成膜する。この後、ＣＭＰ法により、層間絶縁膜３７を平坦化する。 As shown in FIG. 6, an interlayer insulating film 37 is formed on the entire surface of the silicon semiconductor substrate 10 by the CVD method until the gate electrode 32 is buried. Thereafter, the interlayer insulating film 37 is planarized by CMP.

図７に示すように、リソグラフィー技術とドライエッチング技術を利用して、層間絶縁膜３７内に、コバルトシリサイド膜３６まで到達するコンタクトホール３８ａを形成する。ＣＶＤまたはスパッタリング法により、コンタクトホール３８ａ内にポリシリコン膜、または金属膜を埋設させて、配線コンタクト３８を形成する。 As shown in FIG. 7, a contact hole 38a reaching the cobalt silicide film 36 is formed in the interlayer insulating film 37 by using a lithography technique and a dry etching technique. A polysilicon film or a metal film is buried in the contact hole 38a by CVD or sputtering to form the wiring contact 38.

図８に示すように、層間絶縁膜３７上の全面に、ＣＶＤ法またはスパッタリング法により金属膜を成膜し、リソグラフィー技術とドライエッチング技術を利用して、この金属膜をパターニングして配線３９を形成する。 As shown in FIG. 8, a metal film is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 37 by a CVD method or a sputtering method, and this metal film is patterned using a lithography technique and a dry etching technique to form wirings 39. Form.

図９に示すように、層間絶縁膜３７上の全面に、ＣＶＤ法により、配線３９を埋設する厚さで保護絶縁膜４０を成膜する。この後、ＣＭＰ法により、保護絶縁膜４０を平坦化する。 As shown in FIG. 9, a protective insulating film 40 is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 37 by a CVD method to a thickness for embedding the wiring 39. Thereafter, the protective insulating film 40 is planarized by CMP.

これにより、本実施例の半導体装置が完成する。本実施例では、上記のように図３の工程において、特定のスパッタリング条件で、コバルト膜３５を成膜する。このため、コバルト膜３５の膜厚に関わらず陥没が発生しにくくなり、表面が平坦なコバルト膜を成膜することができる。従って、図４の工程で、コバルト膜３５に熱処理を行うことにより、コバルト膜３５をコバルトシリサイド膜３６に変換した場合であっても、陥没が発生せず表面が平坦なコバルトシリサイド膜３６とすることができる。この結果、シリコン半導体基板１０のｐ／ｎ接合の破壊を抑制して、歩留まりを向上させることができる。 Thereby, the semiconductor device of this example is completed. In the present embodiment, as described above, in the process of FIG. 3, the cobalt film 35 is formed under specific sputtering conditions. For this reason, the depression hardly occurs regardless of the thickness of the cobalt film 35, and a cobalt film having a flat surface can be formed. Therefore, even if the cobalt film 35 is converted to the cobalt silicide film 36 by performing a heat treatment on the cobalt film 35 in the step of FIG. 4, the cobalt silicide film 36 is flat without causing depression. be able to. As a result, it is possible to suppress the breakdown of the p / n junction of the silicon semiconductor substrate 10 and improve the yield.

なお、上記実施例では、６５０℃から８００℃の１回の熱処理により、コバルト膜３５をコバルトシリサイド膜３６に変換したが、熱処理工程はこの条件に限定されない。本実施例の工程では、コバルト膜３５の成膜時に陥没の発生が抑制されている。このため、その後の熱処理工程の条件を上記実施例とは異なる条件に変更した場合であってもコバルトシリサイド膜３６中の陥没の発生を抑制して平坦なコバルトシリサイド膜３６とすることができる。 In the above embodiment, the cobalt film 35 is converted to the cobalt silicide film 36 by one heat treatment at 650 ° C. to 800 ° C., but the heat treatment process is not limited to this condition. In the process of this embodiment, the occurrence of depression is suppressed when the cobalt film 35 is formed. For this reason, even if the conditions of the subsequent heat treatment process are changed to conditions different from those in the above embodiment, the flat cobalt silicide film 36 can be formed while suppressing the occurrence of depression in the cobalt silicide film 36.

１０シリコン半導体基板
１１素子分離領域（ＳＴＩ：ＳｈａｌｌｏｗＴｒｅｎｃｈＩｓｏｌａｔｉｏｎ）
３１ゲート絶縁膜
３２ゲート電極（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）
３３ソース・ドレイン領域（拡散層）
３４サイドウォール
３５コバルト（Ｃｏ）膜
３６コバルトシリサイド（ＣｏＳｉ₂）膜
３７層間絶縁膜
３８配線コンタクト
３８ａコンタクトホール
３９配線
４０保護絶縁膜 10 Silicon Semiconductor Substrate 11 Element Isolation Region (STI: Shallow Trench Isolation)
31 Gate insulating film 32 Gate electrode (Poly-Si)
33 Source / drain region (diffusion layer)
34 Sidewall 35 Cobalt (Co) film 36 Cobalt silicide (CoSi ₂ ) film 37 Interlayer insulating film 38 Wiring contact 38a Contact hole 39 Wiring 40 Protective insulating film

Claims

Forming a cobalt film on a silicon semiconductor substrate by sputtering under the following conditions (1) to (5);
(1) forming the cobalt film in an argon atmosphere of 0.1 to 1 mTorr;
(2) holding the silicon semiconductor substrate at 200 to 370 ° C .;
(3) An RF bias power of 200 to 600 W is applied to the silicon semiconductor substrate.
(4) The deposition rate of the cobalt film is 1.92 to 3.37 nm / s.
(5) The deposition rate of the resputtering of the cobalt film by the application of the RF bias power is set to 0.10 to 0.68 nm / s.
Converting the cobalt film into a cobalt silicide film by performing a heat treatment on the cobalt film;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:

Before the step of forming the cobalt film,
Forming a gate insulating film and a gate electrode in order on the main surface of the silicon semiconductor substrate;
Forming a pair of diffusion layers on both sides of the silicon semiconductor substrate across the gate electrode;
Have
In the step of forming the cobalt film,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the cobalt film is formed on the diffusion layer and the gate electrode.

In the step of forming the cobalt film,
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the cobalt film is formed under an argon atmosphere of 0.27 mTorr as the condition (1).

In the step of forming the cobalt film,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon semiconductor substrate is held at 350 ° C. as the condition (2).

In the step of forming the cobalt film,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the cobalt film of 25 nm is formed.

In the step of forming the cobalt film,
As the condition (3), an RF bias power of 350 to 500 W is applied to the silicon semiconductor substrate,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the cobalt film having a thickness of 3 to 25 nm is formed.

In the step of forming the cobalt film,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the cobalt film is formed at a rate of 2.89 nm / s as the condition (4).

In the step of forming the cobalt film,
8. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 1, wherein, as the condition (5), a deposition rate of resputtering of the cobalt film by applying the RF bias power is set to 0.33 nm / s. Method.

After the step of converting the cobalt film into a cobalt silicide film,
The manufacturing method of the semiconductor device of any one of Claims 1-8 which has the process of removing an unreacted cobalt film.

In the step of removing the unreacted cobalt film,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the cobalt film is removed with sulfuric acid.

In the step of converting the cobalt film into a cobalt silicide film,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat treatment at 650 to 800 ° C. is performed.