KR20210052822A - Etching solution for silicon nitride layer and method for preparing semiconductor device using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a silicon nitride film etching solution and a method for manufacturing a semiconductor device using the same, and more specifically, to a silicon nitride film etching solution that prevents generation of particles because a silicon compound is not easily decomposed and increases the selectivity for a silicon nitride film compared to a silicon oxide film, and a method of manufacturing a semiconductor device performed using the same.

Description

실리콘 질화막 식각 용액 및 이를 사용한 반도체 소자의 제조 방법{ETCHING SOLUTION FOR SILICON NITRIDE LAYER AND METHOD FOR PREPARING SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE SAME}Silicon nitride etching solution and a method of manufacturing a semiconductor device using the same {ETCHING SOLUTION FOR SILICON NITRIDE LAYER AND METHOD FOR PREPARING SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 실리콘 질화막 식각 용액 및 이를 사용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 실리콘 화합물이 쉽게 분해되지 않아 파티클 발생을 방지하며, 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 선택비를 증가시키는 실리콘 질화막 식각 용액 및 이를 사용하여 수행되는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon nitride film etching solution and a method of manufacturing a semiconductor device using the same, and more particularly, a silicon nitride film that prevents the generation of particles because the silicon compound is not easily decomposed, and increases the selectivity for the silicon nitride film compared to the silicon oxide film. It relates to an etching solution and a method of manufacturing a semiconductor device performed using the same.

현재 실리콘 질화막과 실리콘 산화막을 식각하는 방법으로는 여러가지가 있는데 건식 식각법과 습식 식각법이 주로 사용되는 방법이다.Currently, there are several methods of etching the silicon nitride layer and the silicon oxide layer, and the dry etching method and the wet etching method are mainly used.

건식 식각법은 통상적으로 기체를 이용한 식각법으로서 등방성이 습식 식각법보다 뛰어나다는 장점이 있으나 습식 식각법보다 생산성이 많이 떨어지고 고가의 방식이라는 점에서 습식 식각법이 널리 이용되고 있는 추세이다.The dry etching method is generally an etching method using a gas, and has the advantage of superior isotropy to the wet etching method, but the wet etching method is widely used in that the productivity is much lower than that of the wet etching method and is an expensive method.

일반적으로 습식 식각법으로는 식각 용액으로서 인산을 사용하는 방법이 잘 알려져 있다. 이 때, 실리콘 질화막의 식각을 위해 순수한 인산만 사용할 경우 소자가 미세화됨에 따라 실리콘 질화막뿐만 아니라 실리콘 산화막까지 식각됨에 따라 각종 불량 및 패턴 이상이 발생되는 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에 실리콘 산화막에 보호막을 형성하여 실리콘 산화막의 식각 속도를 더욱 낮출 필요가 있다.In general, as a wet etching method, a method of using phosphoric acid as an etching solution is well known. In this case, if only pure phosphoric acid is used for etching the silicon nitride film, problems such as various defects and pattern abnormalities may occur as the device is refined as the silicon nitride film as well as the silicon oxide film is etched. It is necessary to further lower the etching rate of the silicon oxide film.

본 발명은 파티클 발생을 방지하고, 식각 조건에서 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 선택비를 증가시키는 실리콘 질화막 식각 용액을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a silicon nitride etching solution that prevents particle generation and increases a selectivity for a silicon nitride layer compared to a silicon oxide layer under etching conditions.

또한, 본 발명은 상술한 실리콘 질화막 식각 용액을 사용하여 수행되는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device performed using the above-described silicon nitride etching solution.

상술한 기술적 과제의 해결을 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 실리콘 질화막 식각 용액은 인산 수용액 및 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.In order to solve the above-described technical problem, according to an aspect of the present invention, the silicon nitride film etching solution includes an aqueous phosphoric acid solution and a compound represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

R1 및 R2 는 각각 독립적으로 C1-C12 의 알킬기, 알킬알콜기, 알킬아민기, 시클로알킬기 및 C6-C30 의 아릴기로부터 선택되고,R 1 and R 2 are each independently selected from a C 1 -C 12 alkyl group, an alkyl alcohol group, an alkylamine group, a cycloalkyl group and a C 6 -C 30 aryl group,

X 는 수소, 할로겐, 하이드록시기, 아민기 및 알콕시기로부터 선택되며,X is selected from hydrogen, halogen, hydroxy group, amine group and alkoxy group,

n 은 1 내지 3 이다.n is 1 to 3.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 실리콘 질화막 식각 용액을 사용하여 수행되는 반도체 소자의 제조 방법이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device performed using the above-described silicon nitride etching solution is provided.

본 발명에 따른 실리콘 질화막 식각 용액은 안정된 실리콘 화합물 구조를 나타내는 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 물 또는 산과의 반응성이 저하되어 실리콘계 파티클로서의 성장을 방지할 수 있다. Since the silicon nitride etching solution according to the present invention contains a compound represented by Formula 1 showing a stable silicon compound structure, reactivity with water or an acid decreases, thereby preventing the growth of silicon-based particles.

또한 본 발명에 따른 실리콘 질화막 식각 용액은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비를 증가시킬 수 있다.In addition, since the silicon nitride etching solution according to the present invention contains the compound represented by Formula 1, the etching selectivity for the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer may be increased.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 용액을 이용한 실리콘 질화막 제거 공정을 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating a silicon nitride film removal process using an etching solution according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the following embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims.

이하, 본 발명에 따른 실리콘 질화막 식각 용액에 대하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a silicon nitride etching solution according to the present invention will be described in detail.

일반적으로, 인산 수용액으로부터 실리콘 산화막을 보호하기 위해 실리콘 질화막 식각 용액에 실리콘 화합물이 포함될 수 있다. 다만, 실리콘 화합물로서 주로 사용되는 실란 화합물은 기본적으로 인산을 포함하는 식각 용액에 대한 용해도가 낮다. 식각 용액에 대한 실란 화합물의 용해도를 증가시키기 위해 실리콘 원자에 친수성 작용기가 결합된 형태의 실란 화합물이 사용되고 있다. In general, a silicon compound may be included in the silicon nitride etching solution to protect the silicon oxide layer from the phosphoric acid aqueous solution. However, the silane compound, which is mainly used as a silicone compound, basically has low solubility in an etching solution containing phosphoric acid. In order to increase the solubility of the silane compound in the etching solution, a silane compound in which a hydrophilic functional group is bonded to a silicon atom is used.

다만, 실리콘 원자에 결합된 친수성 작용기는 식각 중 또는 세정 중 하이드록시기로 치환되어 실리콘-하이드록시기(-Si-OH)를 형성할 수 있으며, 실리콘-하이드록시기는 중합에 의해 실리콘 원자와 산소 원자가 교대로 결합하여 랜덤한 사슬 구조를 형성한 실록산(-Si-O-Si-)기를 생성하게 된다.However, the hydrophilic functional group bonded to the silicon atom may be substituted with a hydroxy group during etching or washing to form a silicon-hydroxy group (-Si-OH), and the silicon-hydroxy group may have a silicon atom and an oxygen atom by polymerization. By alternately bonding, a siloxane (-Si-O-Si-) group is formed to form a random chain structure.

상기 실록산기를 포함하는 실란 화합물은 결과적으로 실록산기가 반복하여 중합된 실리콘계 파티클로서 성장 및 석출되며, 실리콘계 파티클은 실리콘 기판에 잔류하여 기판 상에 구현되는 소자의 불량을 야기하거나 식각 또는 세정 공정에 사용되는 장비에 잔류하여 장비 고장을 야기하는 가장 큰 원인으로 작용하게 된다.The silane compound containing the siloxane group is consequently grown and precipitated as silicon-based particles in which the siloxane groups are repeatedly polymerized, and the silicon-based particles remain on the silicon substrate to cause defects in devices implemented on the substrate or are used in etching or cleaning processes. It remains in the equipment and acts as the biggest cause of equipment failure.

실란 화합물의 실리콘계 파티클로서 성장 및 석출을 방지하기 위해 실리콘 원자에 알킬기, 싸이클로알킬기, 또는 아미노아킬기가 결합된 형태의 실란 화합물이 사용될 수 있다. 그러나 상기 화합물은 고온의 식각 조건에서도 여전히 분해되지 않아 실리콘 산화막의 보호층(passivation layer)을 충분히 형성할 수 없고, 이에 따라 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비를 증가시키는 효과가 미비한 문제가 발생하게 된다.As silicone particles of the silane compound, in order to prevent growth and precipitation, a silane compound in which an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aminoalkyl group is bonded to a silicon atom may be used. However, the compound still does not decompose even under high temperature etching conditions, so it is not possible to sufficiently form a passivation layer of the silicon oxide layer, and thus, the effect of increasing the etching selectivity for the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer is insufficient. Is done.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 용액은 적정 용해도를 확보하며, 실리콘계 파티클로서의 성장을 방지하고, 식각 조건에서는 쉽게 분해되어 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 선택비를 증가시키기 위해 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 상기 식각 조건은 100℃ 이상일 수 있다.The silicon nitride etching solution according to an embodiment of the present invention is represented by Formula 1 below in order to secure an appropriate solubility, prevent growth as silicon-based particles, and easily decompose under etching conditions to increase the selectivity for the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer. Including the indicated compound. The etching condition may be 100°C or higher.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

R1 및 R2 는 각각 독립적으로 C1-C12 의 알킬기, 알킬알콜기, 알킬아민기, 시클로알킬기 및 C6-C30 의 아릴기로부터 선택되고,R 1 and R 2 are each independently selected from a C 1 -C 12 alkyl group, an alkyl alcohol group, an alkylamine group, a cycloalkyl group and a C 6 -C 30 aryl group,

X 는 수소, 할로겐, 하이드록시기, 아민기 및 알콕시기로부터 선택되며,X is selected from hydrogen, halogen, hydroxy group, amine group and alkoxy group,

n 은 1 내지 3 이다.n is 1 to 3.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 실리콘 질화막 식각 용액을 사용하여 수행되는 반도체 소자의 제조 방법이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device performed using the above-described silicon nitride etching solution is provided.

본원에서 Ca-Cb 작용기는 a 내지 b 개의 탄소 원자를 갖는 작용기를 의미한다. 예를 들어 Ca-Cb 알킬은 a 내지 b 개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄 알킬 및 분쇄 알킬 등을 포함하는 포화 지방족기를 의미한다. 직쇄 또는 분쇄 알킬은 이의 주쇄에 10개 이하(예를 들어, C1-C10의 직쇄, C3-C10의 분쇄), 바람직하게는 4개 이하, 보다 바람직하게는 3개 이하의 탄소 원자를 가진다. Herein, the C a -C b functional group means a functional group having a to b carbon atoms. For example, C a -C b alkyl means a saturated aliphatic group including straight chain alkyl and branched alkyl and the like having a to b carbon atoms. Linear or branched alkyl is 10 or less in its main chain (e.g., C 1 -C 10 straight chain, C 3 -C 10 pulverized), preferably 4 or less, more preferably 3 or less carbon atoms Have.

구체적으로 알킬은 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-뷰틸, s-뷰틸, i-뷰틸, t-뷰틸, 펜트-1-일, 펜트-2-일, 펜트-3-일, 3-메틸뷰트-1-일, 3-메틸뷰트-2-일, 2-메틸뷰트-2-일, 2,2,2-트리메틸에트-1-일, n-헥실, n-헵틸 및 n-옥틸일 수 있다.Specifically, alkyl is methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, s-butyl, i-butyl, t-butyl, pent-1-yl, pent-2-yl, pent-3-yl, 3-methylbut-1-yl, 3-methylbut-2-yl, 2-methylbut-2-yl, 2,2,2-trimethyleth-1-yl, n-hexyl, n-heptyl and n- It can be octyl.

본원에서 알킬알콜은 특별한 언급이 없는 한 C1-C12의 직쇄 또는 측쇄의 알킬기로 치환된 알콜을 의미한다. 예를 들면 메탄올, 에탄올, 프로판-1-올, 부탄-2-올 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.Alkyl alcohol herein refers to an alcohol substituted with a straight or branched C 1 -C 12 alkyl group unless otherwise specified. For example, methanol, ethanol, propan-1-ol, butan-2-ol, and the like, but are not limited thereto.

또한, 본원에서 알킬아민은 특별한 언급이 없는 한 C1-C12의 직쇄 또는 측쇄의 알킬기로 치환된 아민을 의미한다. 예를 들면 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, alkylamine herein refers to an amine substituted with a C 1 -C 12 linear or branched alkyl group unless otherwise specified. Examples include, but are not limited to, methylamine, ethylamine, propylamine, and butylamine.

또한, 본원에서 시클로알킬(cycloalkyl) 또는 헤테로 원자를 포함하는 시클로알킬(heterocycloalkyl)은 달리 정의되지 않는 한 각각 알킬 또는 헤테로 알킬의 고리형 구조로 이해될 수 있을 것이다.In addition, in the present application, a cycloalkyl or a cycloalkyl containing a hetero atom may be understood as a cyclic structure of an alkyl or heteroalkyl, respectively, unless otherwise defined.

시클로알킬의 비제한적인 예로는 시클로펜틸, 시클로헥실, 1-시클로헥세닐, 3-시클로헥세닐 및 시클로헵틸 등이 있다.Non-limiting examples of cycloalkyl include cyclopentyl, cyclohexyl, 1-cyclohexenyl, 3-cyclohexenyl and cycloheptyl, and the like.

헤테로 원자를 포함하는 시클로알킬의 비제한적인 예로는 1-(1,2,5,6-테트라하이드로피리딜), 1-피페리디닐, 2-피페리디닐, 3-피페리디닐, 4-모르포리닐, 3-모르포리닐, 테트라하이드로퓨란-2-일, 테트라하드로퓨란-3-일, 테트라하이드로티엔-2-일, 테트라하이드로티엔-3-일, 1-피페라지닐 및 2-피페라지닐 등이 있다.Non-limiting examples of cycloalkyl containing hetero atoms include 1-(1,2,5,6-tetrahydropyridyl), 1-piperidinyl, 2-piperidinyl, 3-piperidinyl, 4- Morpholinyl, 3-morpholinyl, tetrahydrofuran-2-yl, tetrahydrofuran-3-yl, tetrahydrothien-2-yl, tetrahydrothien-3-yl, 1-piperazinyl and 2 -Piperazinyl, etc.

또한 시클로알킬 또는 헤테로 원자를 포함하는 시클로알킬은 여기에 시클로알킬, 헤테로 원자를 포함하는 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이 접합되거나 공유결합으로 연결된 형태를 가질 수 있다.In addition, cycloalkyl or cycloalkyl containing a hetero atom may have a form in which cycloalkyl, cycloalkyl containing hetero atom, aryl or heteroaryl are fused or covalently linked thereto.

본원에서 아릴은 달리 정의되지 않는 한, C6-C30 의 단일 고리 또는 서로 접합 또는 공유결합으로 연결된 다중 고리(바람직하게는 1 내지 4개의 고리)를 포함하는 불포화 방향족성 고리를 의미한다. 아릴의 비제한적인 예로는 페닐, 바이페닐, o- 터페닐(terphenyl), m-터페닐, p-터페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 1-안트릴(anthryl), 2-안트릴, 9-안트릴, 1-페난트레닐(phenanthrenyl), 2-페난트레닐, 3--페난트레닐, 4--페난트레닐, 9-페난트레닐, 1-피레닐, 2-피레닐 및 4-피레닐 등이 있다.As used herein, aryl refers to an unsaturated aromatic ring comprising a single ring of C 6 -C 30 or multiple rings (preferably 1 to 4 rings) linked by conjugation or covalent bonds to each other, unless otherwise defined. Non-limiting examples of aryl include phenyl, biphenyl, o-terphenyl, m-terphenyl, p-terphenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 1-anthryl, 2- Anthryl, 9-anthryl, 1-phenanthrenyl, 2-phenanthrenyl, 3--phenanthrenyl, 4--phenanthrenyl, 9-phenanthrenyl, 1-pyrenyl, 2- Pyrenyl and 4-pyrenyl.

또한, 본원에서 알콕시는 -O-(알킬)기와 -O-(비치환된 사이클로알킬)기 둘 다를 의미하는 것으로, 하나 이상의 에터기 및 1 내지 10 개의 탄소 원자이다. . 구체적으로, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, n-뷰톡시, tert-뷰톡시, sec-뷰톡시, n-펜톡시, n-헥속시, 1,2-다이메틸뷰톡시, 사이클로프로필옥시, 사이클로뷰틸옥시, 사이클로펜틸옥시, 사이클로헥실옥시 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. Further, as used herein, ``alkoxy'' refers to both an -O-(alkyl) group and an -O-(unsubstituted cycloalkyl) group, and is at least one ether group and 1 to 10 carbon atoms. . Specifically, methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, n-butoxy, tert-butoxy, sec-butoxy, n-pentoxy, n-hexoxy, 1,2-dimethylbutoxy, Cyclopropyloxy, cyclobutyloxy, cyclopentyloxy, cyclohexyloxy, and the like, but are not limited thereto.

본원에서 할로겐은 플루오로(-F), 클로로(-Cl), 브로모(-Br) 또는 요오도(-I)을 의미한다. Halogen herein means fluoro (-F), chloro (-Cl), bromo (-Br) or iodo (-I).

상기 화학식 1에서, 실리콘 원자에 결합된 이미다졸-2-일리덴(imidazol-2-ylidene)은 극성을 나타낸다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 극성인 이미다졸-2-일리덴(imidazol-2-ylidene)이 결합된 실리콘 원자를 포함함으로써, 식각 용액에 대한 실란 화합물의 적정 용해도를 확보할 수 있다. In Formula 1, imidazol-2-ylidene bonded to a silicon atom exhibits polarity. The compound represented by Formula 1 includes a silicon atom to which a polar imidazol-2-ylidene is bonded, so that an appropriate solubility of the silane compound in the etching solution can be secured.

특히, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 실리콘 원자에 치환 또는 비치환된 이미다졸-2-일리덴(imidazol-2-ylidene)을 도입함으로써, 실록산기가 반복하여 중합된 실리콘계 파티클로서의 성장 및 석출이 억제될 수 있으며, 이에 따라 실리콘계 파티클에 의한 소자의 불량 및 장비 고장을 방지할 수 있다. In particular, the compound represented by Formula 1 of the present invention is grown as a silicon-based particle in which a siloxane group is repeatedly polymerized by introducing a substituted or unsubstituted imidazol-2-ylidene to a silicon atom. Precipitation can be suppressed, thereby preventing device failure and equipment failure due to silicon-based particles.

보다 구체적으로, 상기 화학식 1에서 이미다졸-2-일리덴(imidazol-2-ylidene)의 sp3 혼성오비탈을 나타내는 탄소와 실리콘 원자가 결합됨으로써, 식각 용액 내의 물 또는 산에 의해 실리콘-하이드록시기로 치환되는 것을 방지하며, 실리콘―하이드록시기 중합에 의해 실리콘 원자와 산소 원자가 교대로 결합한 실록산기가 생성되는 것이 방지될 수 있다. 즉, 실란 화합물 내 실록산기가 생성되는 것이 방지됨에 따라 실리콘계 파티클로서 성장 및 석출이 발생되지 않는 효과를 나타낼 수 있다. More specifically, carbon and silicon atoms representing the sp 3 hybrid orbital of imidazol-2-ylidene in Formula 1 are bonded to each other, thereby replacing a silicon-hydroxy group by water or acid in the etching solution. It is possible to prevent the formation of a siloxane group in which a silicon atom and an oxygen atom are alternately bonded by silicon-hydroxy group polymerization. That is, as the siloxane group is prevented from being generated in the silane compound, it may exhibit an effect that growth and precipitation do not occur as silicon-based particles.

또한, 본 발명에 따른 식각 용액은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하여, 고온의 식각 조건에서 분해되어 실리콘 산화막의 보호층(passivation layer)을 충분히 형성할 수 있으며, 이에 따라 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비를 증가시키는 효과가 있다. 상기 고온의 식각 조건은 100℃ 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 화학식 1에서 실리콘 원자에 결합된 이미다졸-2-일리덴(imidazol-2-ylidene)은 고온의 식각 조건이 아닌 환경에서는 분해되지 않아 실리콘계 파티클로서 성장되지 않는다. 다만, 고온의 식각 조건에서는 상기 화학식 1에서 이미다졸-2-일리덴(imidazol-2-ylidene)의 sp3 혼성오비탈을 나타내는 탄소와 실리콘 원자간의 결합이 불안정해 짐에 따라, 상기 탄소와 실리콘 원자간의 결합이 쉽게 분해되어 하이드록시기로 되며 실리콘-하이드록시기를 형성할 수 있다. 실리콘-하이드록시기는 실리콘 산화막과의 강한 친수성 상호작용을 형성하는 것이 가능하며, 강한 친수성 상호작용을 통해 실리콘 산화막의 표면에 부착된 화학식 1로 표시되는 화합물은 실리콘 산화막의 인산 수용액으로부터 식각되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.In addition, the etching solution according to the present invention can sufficiently form a passivation layer of the silicon oxide layer by being decomposed under high temperature etching conditions, including the compound represented by Formula 1, and thus, the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer There is an effect of increasing the etch selectivity for. The high-temperature etching condition may be 100°C or higher. More specifically, imidazol-2-ylidene bonded to a silicon atom in Chemical Formula 1 is not decomposed in an environment other than a high temperature etching condition, and thus does not grow as a silicon-based particle. However, under high-temperature etching conditions, as the bond between the carbon and silicon atoms representing the sp 3 hybrid orbital of imidazol-2-ylidene in Formula 1 becomes unstable, the carbon and silicon atoms The bond between the liver is easily decomposed to become a hydroxy group and can form a silicon-hydroxy group. The silicon-hydroxy group can form a strong hydrophilic interaction with the silicon oxide film, and the compound represented by Formula 1 attached to the surface of the silicon oxide film through strong hydrophilic interaction is prevented from being etched from the phosphoric acid solution of the silicon oxide film. You can play a role.

또한, 일예로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서 상기 R1 및 R2 는 각각 독립적으로 C1-C5 의 알킬기, 하기 화학식 2, 화학식 3, 화학식 4, 화학식 5, 또는 화학식 6으로 표시되는 화합물일 수 있다.In addition, as an example, in the compound represented by Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C 1 -C 5 alkyl group, a compound represented by Formula 2, Formula 3, Formula 4, Formula 5, or Formula 6 Can be

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00003
Figure pat00003

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00005
Figure pat00005

[화학식 5][Formula 5]

Figure pat00006
Figure pat00006

[화학식 6][Formula 6]

Figure pat00007
Figure pat00007

상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 실리콘 질화막 식각 용액 중 100 내지 600,000 ppm으로 존재하는 것이 바람직하다. 또한, 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 실리콘 질화막 식각 용액 중 200 내지 150,000 ppm으로 존재하는 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 첨가제의 함량은 실리콘 질화막 식각 용액 중 용해된 화학식 1로 표시되는 화합물의 양으로서, ppm의 단위로서 나타낸 것이다.The compound represented by Formula 1 is preferably present in an amount of 100 to 600,000 ppm in the silicon nitride etching solution. In addition, it is more preferable that the compound represented by Chemical Formula 1 is present in an amount of 200 to 150,000 ppm in the silicon nitride etching solution. Here, the content of the additive is the amount of the compound represented by Formula 1 dissolved in the etching solution of the silicon nitride layer, and is expressed as a unit of ppm.

예를 들어, 실리콘 질화막 식각 용액 중 화학식 1로 표시되는 화합물이 5,000 ppm으로 존재한다는 것은 실리콘 질화막 식각 용액 중 용해된 화학식 1로 표시되는 화합물이 5,000 ppm인 것을 의미할 것이다.For example, the presence of 5,000 ppm of the compound represented by Formula 1 in the silicon nitride etching solution will mean that the compound represented by Formula 1 dissolved in the silicon nitride etching solution is 5,000 ppm.

실리콘 질화막 식각 용액 중 화학식 1로 표시되는 화합물이 100 ppm 미만으로 존재할 경우, 식각 조건 하에서 실리콘 화합물의 양이 충분하지 못해 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비의 증가 효과가 미비할 수 있다. When the compound represented by Formula 1 is present in an amount of less than 100 ppm in the silicon nitride etching solution, the amount of the silicon compound is insufficient under the etching conditions, and thus the effect of increasing the etching selectivity for the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer may be insufficient.

반면, 실리콘 질화막 식각 용액 중 화학식 1로 표시되는 화합물이 600,000 ppm을 초과할 경우, 실리콘 질화막 식각 용액 내 실리콘 첨가제의 포화농도 증가로 인해 다량의 실리콘계 파티클이 생성되는 문제가 발생할 수 있다. On the other hand, when the compound represented by Formula 1 in the silicon nitride etching solution exceeds 600,000 ppm, a problem of generating a large amount of silicon-based particles may occur due to an increase in the saturation concentration of the silicon additive in the silicon nitride etching solution.

실리콘 기판은 실리콘 기판은 적어도 실리콘 산화막(SiOx)을 포함하는 것이 바람직하며실리콘 질화막(SixNy)을 포함하거나, 실리콘 산화막(SiOx) 및 실리콘 질화막(SixNy, SIxOyNz)을 동시에 포함할 수 있다. 또한. 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 동시에 포함된 실리콘 기판의 경우, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 교대로 적층되거나 서로 다른 영역에 적층된 형태일 수 있다.The silicon substrate preferably includes at least a silicon oxide film (SiO x ), and includes a silicon nitride film (Si x N y ), or a silicon oxide film (SiO x ) and a silicon nitride film (Si x N y , SI x O y N z ) may be included at the same time. Also. In the case of a silicon substrate including a silicon oxide layer and a silicon nitride layer at the same time, a silicon oxide layer and a silicon nitride layer may be alternately stacked or stacked on different regions.

실리콘 산화막은 용도 및 소재의 종류 등에 따라 SOD (Spin On Dielectric)막, HDP (High Density Plasma)막, 열산화막(thermal oxide), BPSG (Borophosphate Silicate Glass)막, PSG (Phospho Silicate Glass)막, BSG (BoroSilicate Glass)막, PSZ (Polysilazane)막, FSG (Fluorinated Silicate Glass)막, LP-TEOS (Low Pressure TetraEthyl Ortho Silicate)막, PETEOS (Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, HTO (High TemperatureOxide)막, MTO (Medium Temperature Oxide)막, USG (Undopped Silicate Glass)막, SOG (Spin On Glass)막, APL (Advanced Planarization Layer)막, ALD (Atomic Layer Deposition)막, PE-산화막(Plasma Enhanced oxide)또는 O3-TEOS (O3-Tetra Ethyl Ortho Silicate) 등으로 언급될 수 있다.Silicon oxide film is SOD (Spin On Dielectric) film, HDP (High Density Plasma) film, thermal oxide film, BPSG (Borophosphate Silicate Glass) film, PSG (Phospho Silicate Glass) film, BSG according to the use and type of material. (BoroSilicate Glass) film, PSZ (Polysilazane) film, FSG (Fluorinated Silicate Glass) film, LP-TEOS (Low Pressure TetraEthyl Ortho Silicate) film, PETEOS (Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate) film, HTO (High Temperature Oxide) film, MTO (Medium Temperature Oxide) film, USG (Undopped Silicate Glass) film, SOG (Spin On Glass) film, APL (Advanced Planarization Layer) film, ALD (Atomic Layer Deposition) film, PE-Oxide film (Plasma Enhanced Oxide) or O 3 -TEOS (O 3 -Tetra Ethyl Ortho Silicate) and the like.

일 실시예에 있어서, 실리콘 질화막 식각 용액 100 중량부에 대하여 인산 수용액은 60 내지 90 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.In one embodiment, the phosphoric acid aqueous solution is preferably contained in an amount of 60 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon nitride etching solution.

실리콘 질화막 식각 용액 100 중량부에 대하여 인산 수용액의 함량이 60 중량부 미만인 경우, 실리콘 질화막의 식각 속도가 저하되어 실리콘 질화막이 충분히 식각되지 않거나 실리콘 질화막의 식각의 공정 효율성이 저하될 우려가 있다.When the amount of the phosphoric acid aqueous solution is less than 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon nitride etching solution, there is a concern that the silicon nitride layer may not be sufficiently etched or the process efficiency of etching the silicon nitride layer may be deteriorated due to a decrease in the etching rate of the silicon nitride layer.

반면, 실리콘 질화막 식각 용액 100 중량부에 대하여 인산 수용액의 함량이 90 중량부를 초과할 경우, 실리콘 질화막의 식각 속도의 증가량에 비해 실리콘 산화막의 식각 속도의 증가량이 커서 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비가 저하될 수 있다.On the other hand, when the amount of phosphoric acid aqueous solution exceeds 90 parts by weight per 100 parts by weight of the silicon nitride etching solution, the increase in the etching rate of the silicon oxide layer is large compared to the increase in the etching rate of the silicon nitride layer, so that the etching choice for the silicon nitride layer is greater Rain can be lowered.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 용액은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함함에 따라 저하되는 실리콘 질화막의 식각 속도를 보상함과 동시에 전체적인 식각 공정의 효율을 향상시키기 위해 불소-함유 화합물을 더 포함할 수 있다.The silicon nitride film etching solution according to an embodiment of the present invention further comprises a fluorine-containing compound to compensate for the etching rate of the silicon nitride film, which decreases due to the containing the compound represented by Formula 1, and to improve the overall efficiency of the etching process. Can include.

본원에서 불소-함유 화합물은 불소 이온을 해리시킬 수 있는 임의의 형태의 화합물을 모두 지칭한다.Fluorine-containing compounds herein refer to any type of compound capable of dissociating fluorine ions.

일 실시예에 있어서, 불소-함유 화합물은 불화수소, 불화암모늄, 중불화암모늄 및 불화수소암모늄으로부터 선택되는 적어도 하나이다.In one embodiment, the fluorine-containing compound is at least one selected from hydrogen fluoride, ammonium fluoride, ammonium bifluoride and ammonium hydrogen fluoride.

또한, 다른 실시예에 있어서, 불소-함유 화합물은 유기계 양이온과 불소계 음이온이 이온 결합된 형태의 화합물일 수 있다.In addition, in another embodiment, the fluorine-containing compound may be a compound in which an organic cation and a fluorine-based anion are ionically bonded.

예를 들어, 불소-함유 화합물은 알킬암모늄과 불소계 음이온이 이온 결합된 형태의 화합물일 수 있다. 여기서, 알킬암모늄은 적어도 하나의 알킬기를 가지는 암모늄으로서 최대 네 개의 알킬기를 가질 수 있다. 알킬기에 대한 정의는 전술한 바 있다.For example, the fluorine-containing compound may be a compound in which an alkyl ammonium and a fluorine-based anion are ionically bonded. Here, the alkyl ammonium is ammonium having at least one alkyl group and may have up to four alkyl groups. The definition of the alkyl group has been described above.

또 다른 예에 있어서, 불소-함유 화합물은 알킬피롤리움, 알킬이미다졸리움, 알킬피라졸리움, 알킬옥사졸리움, 알킬티아졸리움, 알킬피리디니움, 알킬피리미디니움, 알킬피리다지니움, 알킬피라지니움, 알킬피롤리디니움, 알킬포스포니움, 알킬모포리니움, 디알킬이미다졸리움, 및 알킬피페리디니움으로부터 선택되는 유기계 양이온과 플루오로포스페이트, 플루오로알킬-플루오로포스페이트, 플루오로보레이트 및 플루오로알킬-플루오로보레이트으로부터 선택되는 불소계 음이온이 이온 결합된 형태의 이온성 액체일 수 있다.In another example, the fluorine-containing compound is alkylpyrrolium, alkylimidazolium, alkylpyrazolium, alkyloxazolium, alkylthiazolium, alkylpyridinium, alkylpyrimidinium, alkylpyridazinium, alkylpyra Organic cations and fluorophosphates selected from genium, alkylpyrrolidinium, alkylphosphonium, alkylmorpholinium, dialkylimidazolium, and alkylpiperidinium, fluoroalkyl-fluorophosphate, fluoro A fluorine-based anion selected from borate and fluoroalkyl-fluoroborate may be an ionic liquid in an ion-bonded form.

실리콘 질화막 식각 용액 중 불소-함유 화합물로서 일반적으로 사용되는 불화수소 또는 불화암모늄에 비하여 이온성 액체 형태로 제공되는 불소-함유 화합물은 높은 끓는점 및 분해 온도를 가지는 바, 고온에서 수행되는 식각 공정 중 분해됨에 따라 식각 용액의 조성을 변화시킬 우려가 적다는 이점이 있다.Compared to hydrogen fluoride or ammonium fluoride commonly used as fluorine-containing compounds in silicon nitride etching solutions, fluorine-containing compounds, which are provided in ionic liquid form, have a higher boiling point and decomposition temperature, and are decomposed during the etching process performed at high temperatures. Accordingly, there is an advantage that there is little concern about changing the composition of the etching solution.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 실리콘 질화막 식각 용액을 사용하여 수행되는 반도체 소자의 제조 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device performed using the above-described silicon nitride etching solution is provided.

본 제조 방법에 따르면, 적어도 실리콘 질화막(SIxNy)을 포함하는 실리콘 기판 상에서 상술한 식각 용액을 사용하여 실리콘 질화막에 대한 선택적인 식각 공정을 수행함으로써 반도체 소자를 제조하는 것이 가능하다.According to the present manufacturing method, it is possible to manufacture a semiconductor device by performing a selective etching process on the silicon nitride layer using the above-described etching solution on a silicon substrate including at least a silicon nitride layer (SI x N y ).

반도체 소자의 제조에 사용되는 실리콘 기판은 실리콘 질화막(SIxNy)을 포함하거나, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막(SixNy, SIxOyNz)을 동시에 포함할 수 있다. 또한. 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 동시에 포함된 실리콘 기판의 경우, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 교대로 적층되거나 서로 다른 영역에 적층된 형태일 수 있다.A silicon substrate used for manufacturing a semiconductor device may include a silicon nitride film (SI x N y ) or a silicon oxide film and a silicon nitride film (Si x N y , SI x O y N z ) at the same time. Also. In the case of a silicon substrate including a silicon oxide layer and a silicon nitride layer at the same time, a silicon oxide layer and a silicon nitride layer may be alternately stacked or stacked on different regions.

본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 NAND 소자의 제조 공정에 적용될 수 있다. 보다 구체적으로, NAND 형성을 위한 적층 구조체 중 실리콘 산화막에 대한 손실 없이 실리콘 질화막을 선택적으로 제거가 요구되는 공정 단계에서 상술한 식각 용액을 사용함으로써 수행될 수 있다.The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention can be applied to a manufacturing process of a NAND device. More specifically, it may be performed by using the above-described etching solution in a process step in which the silicon nitride layer is required to be selectively removed without loss of the silicon oxide layer among the stacked structures for NAND formation.

일예로, 도 1은 본 발명에 따른 식각 용액을 이용한 실리콘 질화막 제거 공정을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. As an example, FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a silicon nitride film removal process using an etching solution according to the present invention.

도 1을 참조하면, 실리콘 기판(10) 상에 실리콘 질화막(11)과 실리콘 산화막(12)이 교대로 적층된 적층 구조체(20) 위에 마스크 패턴층(30)을 형성한 후, 이방성 식각 공정을 통해 트렌치(50)가 형성된다. Referring to FIG. 1, after forming a mask pattern layer 30 on a stacked structure 20 in which a silicon nitride layer 11 and a silicon oxide layer 12 are alternately stacked on a silicon substrate 10, an anisotropic etching process is performed. Through the trench 50 is formed.

또한, 도 1을 참조하면, 적층 구조체(20) 내에 형성된 트렌치(50) 영역을 통해 본 발명에 따른 식각 용액이 투입되며, 이에 따라 실리콘 질화막(11)이 식각되고, 실리콘 산화막(12)과 마스크 패턴층(30)만 남게된다.In addition, referring to FIG. 1, an etching solution according to the present invention is injected through a region of a trench 50 formed in the stacked structure 20, and accordingly, the silicon nitride layer 11 is etched, and the silicon oxide layer 12 and the mask Only the pattern layer 30 remains.

즉, 본 발명은 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비가 향상된 식각 용액을 사용함으로써, 적층 구조체(20) 내 실리콘 산화막(12)의 식각을 최소화하며 충분한 시간 동안 실리콘 질화막(11)을 완전하고 선택적으로 제거할 수 있다. 이후, 실리콘 질화막(11)이 제거된 영역에 게이트 전극을 형성하는 단계가 포함된 후속 공정을 통해 반도체 소자를 제조할 수 있다. That is, the present invention minimizes the etching of the silicon oxide layer 12 in the layered structure 20 by using an etching solution having an improved etch selectivity for the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer, and completely and selectively makes the silicon nitride layer 11 for a sufficient time. Can be removed. Thereafter, a semiconductor device may be manufactured through a subsequent process including forming a gate electrode in a region from which the silicon nitride layer 11 has been removed.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention are presented. However, the examples described below are only for illustrating or explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto.

실시예Example

식각Etching 용액의 제조 Preparation of solution

실시예 1 내지 8에서는 화학식 1로 표시되는 화합물을 인산 수용액에 첨가하여 초기 농도가 200 ppm이 되도록 식각 용액을 제조하였다.In Examples 1 to 8, an etching solution was prepared so that the initial concentration was 200 ppm by adding the compound represented by Chemical Formula 1 to an aqueous phosphoric acid solution.

실시예 1 내지 8에 따른 식각 용액 조성물은 표 1과 같다.Etching solution compositions according to Examples 1 to 8 are shown in Table 1.

식각 용액 조성물Etch Solution Composition 화학식 1의 화합물Compound of formula 1





실시예1






Example 1



















인산 수용액
(85중량%)
+
화학식 1의 화합물
(0.02중량%)
+
잔부 물



















Phosphoric acid aqueous solution
(85% by weight)
+
Compound of formula 1
(0.02% by weight)
+
Balance water

Figure pat00008
Figure pat00008





실시예2





Example 2
Figure pat00009
Figure pat00009






실시예3






Example 3
Figure pat00010
Figure pat00010





실시예4





Example 4
Figure pat00011
Figure pat00011






실시예5






Example 5
Figure pat00012
Figure pat00012






실시예6






Example 6
Figure pat00013
Figure pat00013




실시예7




Example 7
Figure pat00014
Figure pat00014




실시예8




Example 8
Figure pat00015
Figure pat00015

비교예 1 내지 2에 따른 식각 용액 조성물은 표 2와 같다.The etching solution compositions according to Comparative Examples 1 to 2 are shown in Table 2.

식각 용액 조성물Etch Solution Composition 첨가제additive

비교예 1


Comparative Example 1

인산 수용액
(85중량%)
+

잔부 물

Phosphoric acid aqueous solution
(85% by weight)
+

Balance water



-



-




비교예 2




Comparative Example 2

인산 수용액
(85중량%)
+
첨가제
(0.0.2중량%)
+
잔부 물

Phosphoric acid aqueous solution
(85% by weight)
+
additive
(0.0.2% by weight)
+
Balance water


Figure pat00016


Figure pat00016

실험예Experimental example

실리콘 산화막 및 실리콘 Silicon oxide film and silicon 질화막의Nitrided 식각Etching 속도 측정 Speed measurement

상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 2에 따른 실리콘 질화막 식각 용액을 175℃에서 500 Å 두께의 실리콘 산화막(thermal oxide layer) 및 실리콘 질화막을 가열된 식각 용액에 침지시켜 10분간 식각하였다. The silicon nitride layer etching solutions according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 2 were immersed in a 500 Å-thick silicon oxide layer and a silicon nitride layer in a heated etching solution at 175°C and etched for 10 minutes.

식각 전 및 식각 후 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막의 두께는 엘립소미트리(Nano-View, SE MG-1000; Ellipsometery)를 이용하여 측정하였으며, 식각 속도는 식각 전 및 식각 후 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막의 두께 차이를 식각 시간(10분)으로 나누어 산출한 수치이다.The thickness of the silicon oxide layer and the silicon nitride layer before and after etching was measured using an ellipsometry (Nano-View, SE MG-1000; Ellipsometery), and the etching rate was the difference in the thickness of the silicon oxide layer and the silicon nitride layer before and after etching. It is a value calculated by dividing by the etch time (10 minutes).

측정된 식각 속도는 하기의 표 3과 같다.The measured etching rates are shown in Table 3 below.

실리콘 산화막
식각 속도(

Figure pat00017
/min)Silicon oxide film
Etch rate(
Figure pat00017
/min) 실리콘 질화막
식각 속도(
Figure pat00018
/min)
Silicon nitride film
Etch rate(
Figure pat00018
/min)
식각 선택비
(실리콘 질화막 식각 속도/ 실리콘 산화막 식각 속도)
Etch selectivity
(Silicone nitride film etch rate/ Silicon oxide film etch rate)
실시예 1Example 1 0.660.66 96.6696.66 146.45146.45 실시예 2Example 2 0.650.65 97.0797.07 149.33149.33 실시예 3Example 3 0.610.61 96.3896.38 158158 실시예 4Example 4 0.630.63 96.5596.55 153.25153.25 실시예 5Example 5 0.610.61 95.5895.58 156.69156.69 실시예 6Example 6 0.670.67 96.6996.69 144.31144.31 실시예 7Example 7 0.660.66 95.5295.52 144.73144.73 실시예 8Example 8 0.670.67 95.5495.54 142.60142.60 비교예 1Comparative Example 1 5.275.27 94.1394.13 17.8617.86 비교예 2Comparative Example 2 3.443.44 95.4495.44 27.7427.74

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 8의 식각 용액은 비교예 1 내지 2의 식각 용액에 비해 실리콘 산화막에 대한 식각 속도를 낮출 수 있으며, 이에 따라 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비가 향상됨을 확인할 수 있다. As shown in Table 3, the etching solutions of Examples 1 to 8 can lower the etching rate for the silicon oxide layer compared to the etching solutions of Comparative Examples 1 to 2, and accordingly, the etching selectivity for the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer is It can be seen that it is improved.

실리콘계 Silicon-based 파티클의Particle 평균 Average 직경diameter 측정 Measure

상온(25℃)에서 시간 경과에 따라 실시예 1 내지 8 및 비교예 2의 식각 용액 내 존재하는 실리콘계 파티클의 평균 직경을 측정하였다. 실리콘계 파티클의 평균 직경은 PSA(particle size analyzer)를 이용하여 측정하였다. 측정된 실리콘계 파티클의 평균 직경은 하기 표 4와 같다.The average diameter of the silicon-based particles present in the etching solutions of Examples 1 to 8 and Comparative Example 2 was measured over time at room temperature (25° C.). The average diameter of the silicon-based particles was measured using a particle size analyzer (PSA). The average diameter of the measured silicon-based particles is shown in Table 4 below.

시간time 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 실시예5Example 5 실시예6Example 6 실시예
7
Example
7
실시예
8
Example
8
비교예2Comparative Example 2
초기Early <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm 24nm24nm 1시간 후1 hour later <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm 1μm1μm 2시간 후2 hours later <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm 5μm5μm 4시간 후4 hours later <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm 25μm25μm 12시간 후12 hours later <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm >50μm>50μm 2일 후2 days later <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm <5nm<5nm >50μm>50μm

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 8의 식각 용액은 시간이 경과하더라도 실리콘계 파티클이 존재하지 않거나 그 직경이 5nm 이하로서 미세한 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 4, it can be seen that the etching solutions of Examples 1 to 8 do not have silicon-based particles or have a diameter of 5 nm or less even after time elapses.

반면, 상기 표 4에 나타난 바와 같이, 비교예 2의 식각 용액은 시간 경과에 따라 50μm 이상의 직경을 가지는 실리콘계 파티클이 존재하는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, as shown in Table 4, it can be seen that silicon-based particles having a diameter of 50 μm or more exist in the etching solution of Comparative Example 2 over time.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.As described above, one embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the relevant technical field add, change, delete or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes can be made to the present invention by means of the like, and it will be said that this is also included within the scope of the present invention.

10 : 실리콘 기판 11 : 실리콘 질화막
12 : 실리콘 산화막 20 : 적층 구조체
30 : 마스크 패턴층 50 : 트렌치
10: silicon substrate 11: silicon nitride film
12: silicon oxide film 20: laminated structure
30: mask pattern layer 50: trench

Claims (8)

인산 수용액; 및
하기의 화학식 1로 표시되는 화합물;을 포함하는
실리콘 질화막 식각 용액:

[화학식 1]
Figure pat00019


상기 화학식 1에서,
R1 및 R2 는 각각 독립적으로 C1-C12 의 알킬기, 알킬알콜기, 알킬아민기, 시클로알킬기 및 C6-C30 의 아릴기로부터 선택되고,
X 는 수소, 할로겐, 하이드록시기, 아민기 및 알콕시기로부터 선택되며,
n 은 1 내지 3 이다.
Phosphoric acid aqueous solution; And
Including a compound represented by the following formula (1);
Silicon nitride film etching solution:

[Formula 1]
Figure pat00019


In Formula 1,
R 1 and R 2 are each independently selected from a C 1 -C 12 alkyl group, an alkyl alcohol group, an alkylamine group, a cycloalkyl group and a C 6 -C 30 aryl group,
X is selected from hydrogen, halogen, hydroxy group, amine group and alkoxy group,
n is 1 to 3.
제1항에 있어서,
상기 R1 및 R2 는 각각 독립적으로 C1-C5 의 알킬기, 하기 화학식 2, 화학식 3, 화학식 4, 화학식 5, 또는 화학식 6으로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 실리콘 질화막 식각 용액.

[화학식 2]
Figure pat00020


[화학식 3]
Figure pat00021


[화학식 4]
Figure pat00022


[화학식 5]
Figure pat00023


[화학식 6]
Figure pat00024

The method of claim 1,
Wherein R 1 and R 2 are each independently a C 1 -C 5 alkyl group, a compound represented by the following Chemical Formula 2, Chemical Formula 3, Chemical Formula 4, Chemical Formula 5, or Chemical Formula 6.

[Formula 2]
Figure pat00020


[Formula 3]
Figure pat00021


[Formula 4]
Figure pat00022


[Formula 5]
Figure pat00023


[Formula 6]
Figure pat00024

제1항에 있어서,
상기 실리콘 질화막 식각 용액 중 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 100 내지 600,000 ppm 으로 포함되는 것을 특징으로 하는
실리콘 질화막 식각 용액.

The method of claim 1,
In the silicon nitride layer etching solution, the compound represented by Chemical Formula 1 is contained in an amount of 100 to 600,000 ppm.
Silicon nitride film etching solution.

제1항에 있어서,
상기 실리콘 질화막 식각 용액은 불화수소, 불화암모늄, 중불화암모늄 및 불화수소암모늄으로부터 선택되는 적어도 하나의 불소-함유 화합물을 더 포함하는,
실리콘 질화막 식각 용액.
The method of claim 1,
The silicon nitride etching solution further comprises at least one fluorine-containing compound selected from hydrogen fluoride, ammonium fluoride, ammonium bifluoride, and ammonium hydrogen fluoride,
Silicon nitride film etching solution.
제1항에 있어서,
상기 실리콘 질화막 식각 용액은 유기계 양이온과 불소계 음이온이 이온 결합된 형태를 가지는 불소-함유 화합물을 더 포함하는,
실리콘 질화막 식각 용액.
The method of claim 1,
The silicon nitride film etching solution further comprises a fluorine-containing compound having an ion-bonded form of an organic cation and a fluorine-based anion,
Silicon nitride film etching solution.
제5항에 있어서,
상기 유기계 양이온은 알킬이미다졸리움(Alkyl-imidazolium), 디알킬이미다졸리움(DiAlkyl-imidazolium), 알킬피리디니움(Alkyl-Pyridinium), 알킬피롤리디니움(Alkyl-pyrrolidinium), 알킬포스포니움(Alkyl-phosphonium), 알킬모포리니움 (Alkyl-morpholinium) 및 알킬피퍼리디니움(Alkyl-piperidinium)로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는
실리콘 질화막 식각 용액.
The method of claim 5,
The organic cations are Alkyl-imidazolium, DiAlkyl-imidazolium, Alkyl-Pyridinium, Alkyl-pyrrolidinium, and Alkylphosphonium (Alkyl-phosphonium), alkylmorpholinium (Alkyl-morpholinium) and alkyl piperidinium (Alkyl-piperidinium) characterized in that at least one selected from
Silicon nitride film etching solution.
제5항에 있어서,
상기 불소계 음이온은 플루오르포스페이트 (Fluorophosphate), 플루오르알킬-플루오르포스페이트 (Fluoroalkyl-fluorophosphate), 플루오르보레이트 (Fluoroborate) 및 플루오르알킬-플루오르보레이트 (Fluoroalkyl-fluoroborate)로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는
실리콘 질화막 식각 용액.
The method of claim 5,
The fluorine-based anion is at least one selected from fluorophosphate, fluoroalkyl-fluorophosphate, fluoroborate, and fluoroalkyl-fluoroborate.
Silicon nitride film etching solution.
제1항에 따른 실리콘 질화막 식각 용액을 이용하여 수행되는 식각 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
A method of manufacturing a semiconductor device including an etching process performed using the silicon nitride film etching solution according to claim 1.
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