JP7397628B2 - Silicon substrate etching solution and method for manufacturing semiconductor devices using the same - Google Patents
Silicon substrate etching solution and method for manufacturing semiconductor devices using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP7397628B2 JP7397628B2 JP2019198826A JP2019198826A JP7397628B2 JP 7397628 B2 JP7397628 B2 JP 7397628B2 JP 2019198826 A JP2019198826 A JP 2019198826A JP 2019198826 A JP2019198826 A JP 2019198826A JP 7397628 B2 JP7397628 B2 JP 7397628B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching solution
- silicon substrate
- silicon
- acid
- substrate etching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims description 120
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 107
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 107
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 106
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 79
- -1 hydroxy, amino Chemical group 0.000 claims description 52
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 37
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 36
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 33
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 24
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 21
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 16
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 16
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 15
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 14
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 13
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 13
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims description 12
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 11
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 claims description 11
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 claims description 10
- 125000001188 haloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 9
- 125000005865 C2-C10alkynyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000004103 aminoalkyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 8
- 125000004404 heteroalkyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 125000006374 C2-C10 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 6
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 claims description 5
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001266 acyl halides Chemical class 0.000 claims description 4
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 4
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 206010011703 Cyanosis Diseases 0.000 claims description 3
- 150000003851 azoles Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 3
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 claims description 3
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 claims description 3
- MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 6-methoxy-8-nitroquinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC(OC)=CC([N+]([O-])=O)=C21 MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-O azanium;hydrofluoride Chemical compound [NH4+].F LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 2
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N diphosphoric acid Chemical compound OP(O)(=O)OP(O)(O)=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920000137 polyphosphoric acid Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 2
- 229940005657 pyrophosphoric acid Drugs 0.000 claims description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 18
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 14
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 5
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 5
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical group [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000005210 alkyl ammonium group Chemical group 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 125000001246 bromo group Chemical group Br* 0.000 description 2
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 2
- 150000001923 cyclic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000572 ellipsometry Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 125000000842 isoxazolyl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 229920001709 polysilazane Polymers 0.000 description 2
- 125000004076 pyridyl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 2
- 125000004469 siloxy group Chemical group [SiH3]O* 0.000 description 2
- OIAQMFOKAXHPNH-UHFFFAOYSA-N 1,2-diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 OIAQMFOKAXHPNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 1,3-Diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XJKSTNDFUHDPQJ-UHFFFAOYSA-N 1,4-diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=C(C=2C=CC=CC=2)C=C1 XJKSTNDFUHDPQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MNCMBBIFTVWHIP-UHFFFAOYSA-N 1-anthracen-9-yl-2,2,2-trifluoroethanone Chemical group C1=CC=C2C(C(=O)C(F)(F)F)=C(C=CC=C3)C3=CC2=C1 MNCMBBIFTVWHIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000094 2-phenylethyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 125000000641 acridinyl group Chemical group C1(=CC=CC2=NC3=CC=CC=C3C=C12)* 0.000 description 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium group Chemical group [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 125000002078 anthracen-1-yl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C([H])=C3C([*])=C([H])C([H])=C([H])C3=C([H])C2=C1[H] 0.000 description 1
- 125000000748 anthracen-2-yl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C([H])=C3C([H])=C([*])C([H])=C([H])C3=C([H])C2=C1[H] 0.000 description 1
- 125000003785 benzimidazolyl group Chemical group N1=C(NC2=C1C=CC=C2)* 0.000 description 1
- 125000000499 benzofuranyl group Chemical group O1C(=CC2=C1C=CC=C2)* 0.000 description 1
- 125000001164 benzothiazolyl group Chemical group S1C(=NC2=C1C=CC=C2)* 0.000 description 1
- 125000004196 benzothienyl group Chemical group S1C(=CC2=C1C=CC=C2)* 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 125000000259 cinnolinyl group Chemical group N1=NC(=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000582 cycloheptyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000002933 cyclohexyloxy group Chemical group C1(CCCCC1)O* 0.000 description 1
- 125000001511 cyclopentyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- DWYMPOCYEZONEA-UHFFFAOYSA-L fluoridophosphate Chemical compound [O-]P([O-])(F)=O DWYMPOCYEZONEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 125000002541 furyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 125000004970 halomethyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000000592 heterocycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000002636 imidazolinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003453 indazolyl group Chemical group N1N=C(C2=C1C=CC=C2)* 0.000 description 1
- 125000003387 indolinyl group Chemical group N1(CCC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 125000003406 indolizinyl group Chemical group C=1(C=CN2C=CC=CC12)* 0.000 description 1
- 125000001041 indolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002346 iodo group Chemical group I* 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001972 isopentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000002183 isoquinolinyl group Chemical group C1(=NC=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 125000001786 isothiazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 125000004572 morpholin-3-yl group Chemical group N1C(COCC1)* 0.000 description 1
- 125000004573 morpholin-4-yl group Chemical group N1(CCOCC1)* 0.000 description 1
- 125000002757 morpholinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000003136 n-heptyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001280 n-hexyl group Chemical group C(CCCCC)* 0.000 description 1
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004593 naphthyridinyl group Chemical group N1=C(C=CC2=CC=CN=C12)* 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001715 oxadiazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002971 oxazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229930184652 p-Terphenyl Natural products 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 125000003538 pentan-3-yl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001791 phenazinyl group Chemical group C1(=CC=CC2=NC3=CC=CC=C3N=C12)* 0.000 description 1
- 125000001644 phenoxazinyl group Chemical group C1(=CC=CC=2OC3=CC=CC=C3NC12)* 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 125000004592 phthalazinyl group Chemical group C1(=NN=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 125000000587 piperidin-1-yl group Chemical group [H]C1([H])N(*)C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000004483 piperidin-3-yl group Chemical group N1CC(CCC1)* 0.000 description 1
- 125000003386 piperidinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 125000001042 pteridinyl group Chemical group N1=C(N=CC2=NC=CN=C12)* 0.000 description 1
- 125000003373 pyrazinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003072 pyrazolidinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003226 pyrazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000714 pyrimidinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000719 pyrrolidinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000168 pyrrolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002294 quinazolinyl group Chemical group N1=C(N=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 125000002943 quinolinyl group Chemical group N1=C(C=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 125000001567 quinoxalinyl group Chemical group N1=C(C=NC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 125000004621 quinuclidinyl group Chemical group N12C(CC(CC1)CC2)* 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000003548 sec-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000004192 tetrahydrofuran-2-yl group Chemical group [H]C1([H])OC([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000003718 tetrahydrofuranyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005958 tetrahydrothienyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001113 thiadiazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000335 thiazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001544 thienyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004568 thiomorpholinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004306 triazinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001425 triazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N triethoxysilane Chemical compound CCO[SiH](OCC)OCC QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
- C09K13/04—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
- C09K13/06—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid with organic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
- C09K13/04—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
- C09K13/08—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid containing a fluorine compound
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30604—Chemical etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Weting (AREA)
Description
本発明は、シリコン基板エッチング溶液、これを用いた半導体素子の製造方法に関し、より詳細には、シリコン基板エッチング溶液のうちシラン化合物(シリコン)の濃度を調節することにより、シリコン窒化膜のエッチング時にシリコン酸化膜対シリコン窒化膜に対するエッチング選択比を向上させることができるシリコン基板エッチング溶液、及びこれを用いて行われるエッチング工程を含む半導体素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a silicon substrate etching solution and a method of manufacturing a semiconductor device using the same, and more specifically, by adjusting the concentration of a silane compound (silicon) in the silicon substrate etching solution, the present invention can be applied during etching of a silicon nitride film. The present invention relates to a silicon substrate etching solution that can improve the etching selectivity of a silicon oxide film to a silicon nitride film, and a semiconductor device manufacturing method including an etching process performed using the same.
現在、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜をエッチングする様々な方法があるが、乾式エッチング法と湿式エッチング法が主に使用される方法である。 Currently, there are various methods for etching silicon nitride and silicon oxide, but dry etching and wet etching are the most commonly used methods.
乾式エッチング法は、通常、気体を用いたエッチング法であって、湿式エッチング法より等方性に優れるという長所があるが、湿式エッチング法より生産性に劣り過ぎ、高価の方式である点で、湿式エッチング法が広く利用されている流れである。 Dry etching is usually an etching method that uses gas, and has the advantage of being superior to wet etching in terms of isotropy, but it has lower productivity and is more expensive than wet etching. Wet etching is a widely used method.
一般に湿式エッチング法としては、エッチング溶液としてリン酸を用いる方法がよく知られている。このとき、シリコン窒化膜のエッチングのため純粋なリン酸のみを用いる場合、素子が微細化するにつれて、シリコン窒化膜のみならず、シリコン酸化膜までエッチングされることにより、各種の不良及びパターン異常が発生する等の問題が生じ得るため、シリコン酸化膜のエッチング速度をさらに下げる必要がある。 Generally, as a wet etching method, a method using phosphoric acid as an etching solution is well known. At this time, if only pure phosphoric acid is used to etch the silicon nitride film, as devices become smaller, not only the silicon nitride film but also the silicon oxide film will be etched, resulting in various defects and pattern abnormalities. Therefore, it is necessary to further reduce the etching rate of the silicon oxide film.
本発明は、シリコン基板エッチング溶液のうちシラン化合物(シリコン)の濃度を増加させて、シリコン酸化膜に対するエッチング速度を低くし、シリコン酸化膜対シリコン窒化膜に対するエッチング選択比を向上させることができるシリコン基板エッチング溶液を提供することを目的とする。 The present invention increases the concentration of a silane compound (silicon) in a silicon substrate etching solution, lowers the etching rate for a silicon oxide film, and improves the etching selectivity ratio of a silicon oxide film to a silicon nitride film. The purpose is to provide a substrate etching solution.
また、本発明は、シリコン酸化膜のみならず、シリコン窒化膜に対するエッチング速度まで低下するか、シリコン系パーティクルが生成されることを防ぐことができるシリコン基板エッチング溶液を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a silicon substrate etching solution that can reduce the etching rate of not only a silicon oxide film but also a silicon nitride film or prevent the generation of silicon-based particles.
さらに、本発明は、上述したシリコン基板エッチング溶液を用いて行われるエッチング工程を含む半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。 A further object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device including an etching step performed using the silicon substrate etching solution described above.
上述した技術的課題を解決するために本発明の一側面によれば、無機酸水溶液及び下記の化1で表されるシリコン添加剤を含むシリコン基板エッチング溶液が提供される。 In order to solve the above-mentioned technical problems, one aspect of the present invention provides a silicon substrate etching solution containing an inorganic acid aqueous solution and a silicon additive represented by the following formula.
[化1]
[Chemical formula 1]
ここで、
Zは、下記の化2で表され、
here,
Z is represented by the following chemical formula 2,
[化2]
[Chemical 2]
X1及びX2は、それぞれ独立に酸素又は硫黄であり、 X 1 and X 2 are each independently oxygen or sulfur,
R1~R4は、それぞれ独立に水素、C1-C10アルキル、C6-C12シクロアルキル、少なくとも一つのヘテロ原子を含むC2-C10ヘテロアルキル、C2-C10アルケニル、C2-C10アルキニル、C1-C10ハロアルキル、C1-C10アミノアルキル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル及びヒドロキシ、アミノ、ハロゲン、スルホン、ホスホニック、フォスフォリック、チオール、アルコキシ、アマイド、エステル、酸無水物、ハロゲン化アシル、シアノ、カルボキシル及びアゾールから選択され、 R 1 to R 4 are each independently hydrogen, C 1 -C 10 alkyl, C 6 -C 12 cycloalkyl, C 2 -C 10 heteroalkyl containing at least one heteroatom, C 2 -C 10 alkenyl, C 2 - C10 alkynyl, C1 - C10 haloalkyl , C1- C10 aminoalkyl, aryl, heteroaryl, aralkyl and hydroxy, amino, halogen, sulfone, phosphonic, phosphoric, thiol, alkoxy, amide, ester, selected from acid anhydrides, acyl halides, cyanos, carboxyls and azoles;
Y1~Y4は、それぞれ独立に水素、C1-C10アルキル、C6-C12シクロアルキル、少なくとも一つのヘテロ原子を含むC2-C10ヘテロアルキル、C2-C10アルケニル、C2-C10アルキニル、C1-C10ハロアルキル、C1-C10アミノアルキル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル及びヒドロキシ、アミノ、ハロゲン、スルホン、ホスホニック、フォスフォリック、チオール、アルコキシ、アマイド、エステル、酸無水物、ハロゲン化アシル、シアノ、カルボキシル及びアゾールから選択され、 Y 1 to Y 4 are each independently hydrogen, C 1 -C 10 alkyl, C 6 -C 12 cycloalkyl, C 2 -C 10 heteroalkyl containing at least one heteroatom, C 2 -C 10 alkenyl, C 2 - C10 alkynyl, C1 - C10 haloalkyl , C1- C10 aminoalkyl, aryl, heteroaryl, aralkyl and hydroxy, amino, halogen, sulfone, phosphonic, phosphoric, thiol, alkoxy, amide, ester, selected from acid anhydrides, acyl halides, cyanos, carboxyls and azoles;
nは、1~5の間の常数である。 n is a constant number between 1 and 5.
また、本発明の他の側面によれば、上述したシリコン基板エッチング溶液を用いて行われるエッチング工程を含む半導体素子の製造方法が提供される。 Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including an etching step performed using the silicon substrate etching solution described above.
本発明によるシリコン基板エッチング溶液のうちシリコン添加剤は、エッチング条件で、アマイド(例えば、化1のX1及びX2が酸素である場合)とシラン化合物(例えば、シリック酸)に分解され得るし、シラン化合物は、シリコン基板エッチング溶液のうちシラン化合物(シリコン)の濃度を増加させることで、シリコン酸化膜に対するエッチング速度を低くすることができる。 In the silicon substrate etching solution according to the present invention, the silicon additive can be decomposed into an amide (for example, when X 1 and X 2 in Chemical Formula 1 are oxygen) and a silane compound (for example, silic acid) under the etching conditions. By increasing the concentration of the silane compound (silicon) in the silicon substrate etching solution, the etching rate of the silicon oxide film can be lowered.
このとき、本願で使用されるシリコン添加剤は、環式化合物であって、シラン部分(moiety)とアマイド部分(moiety)が鎖状に結合した化合物より、シラン部分とアマイド部分の分解速度が遅くて、シリコンエッチング溶液へのシラン化合物の放出速度を遅延させることができる。 At this time, the silicon additive used in the present application is a cyclic compound, and the decomposition rate of the silane moiety and the amide moiety is slower than that of a compound in which the silane moiety and the amide moiety are bonded in a chain. As a result, the rate of release of the silane compound into the silicon etching solution can be delayed.
これにより、シリコン基板エッチング溶液のうちシラン化合物(シリコン)の濃度が急激に増加することを防ぐことで、シリコン酸化膜のみならず、シリコン窒化膜に対するエッチング速度まで低下するため、エッチング効率が低下しないようにすることができる。 This prevents the concentration of silane compounds (silicon) in the silicon substrate etching solution from increasing rapidly, reducing the etching rate not only for the silicon oxide film but also for the silicon nitride film, so the etching efficiency does not decrease. You can do it like this.
また、シリコン基板エッチング溶液のうち、増加し過ぎたシラン化合物がシリコン系パーティクルのソースとして作用することを未然に防ぐことができる。 Further, it is possible to prevent an excessive amount of silane compound in the silicon substrate etching solution from acting as a source of silicon-based particles.
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、後述する実施例を参照すれば明確になる。しかし、本発明は、以下に開示する実施例に限定されるものではなく、異なる様々な形態に具現されるものである。ただし、本実施例は、本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によって定義されるだけである。 The advantages and features of the invention, and the manner in which they are achieved, will become clearer with reference to the examples described below. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be embodied in various different forms. However, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art to which the invention pertains. It is only defined by the category of the term.
以下では、本発明によるシリコン基板エッチング溶液について詳説する。 Below, the silicon substrate etching solution according to the present invention will be explained in detail.
本発明の一側面によれば、無機酸水溶液及びシリコン添加剤を含むシリコン基板エッチング溶液が提供される。 According to one aspect of the present invention, a silicon substrate etching solution is provided that includes an aqueous inorganic acid solution and a silicon additive.
本発明によるシリコン基板エッチング溶液のエッチング対象であるシリコン基板は、少なくともシリコン 窒化膜を含むことが好ましく、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を共に含んでいてもよい。また、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜が共に含まれたシリコン基板の場合、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜が交互に積層するか、異なる領域に積層した形態であってもよい。 The silicon substrate to be etched with the silicon substrate etching solution according to the present invention preferably contains at least a silicon nitride film, and may contain both a silicon oxide film and a silicon nitride film. Further, in the case of a silicon substrate containing both a silicon oxide film and a silicon nitride film, the silicon oxide film and the silicon nitride film may be alternately stacked or stacked in different regions.
ここで、シリコン酸化膜は、用途及び素材の種類等によってSOD(Spin On Dielectric)膜、HDP(High Density
Plasma)膜、熱酸化膜(thermal oxide)、BPSG(Borophosphate
Silicate Glass)膜、PSG(Phospho Silicate Glass)膜、BSG(Boro
Silicate Glass)膜、PSZ(Polysilazane)膜、FSG(Fluorinated Silicate
Glass)膜、LP-TEOS(Low
Pressure Tetra Ethyl Ortho Silicate)膜、PETEOS(Plasma Enhanced Tetra
Ethyl Ortho Silicate)膜、HTO(High Temperature Oxide)膜、MTO(Medium
Temperature Oxide)膜、USG(Undopped Silicate Glass)膜、SOG(Spin
On Glass)膜、APL(Advanced Planarization Layer)膜、ALD(Atomic Layer
Deposition)膜、PE-酸化膜(Plasma Enhanced oxide)又はO3-TEOS(O3-Tetra Ethyl
Ortho Silicate)等に言及し得る。
Here, the silicon oxide film is classified into SOD (Spin On Dielectric) film, HDP (High Density) film depending on the application and the type of material.
Plasma film, thermal oxide film, BPSG (Borophosphate) film
Silicate Glass) film, PSG (Phospho Silicate Glass) film, BSG (Boro
Silicate Glass) membrane, PSZ (Polysilazane) membrane, FSG (Fluorinated Silicate) membrane
Glass) membrane, LP-TEOS (Low
Pressure Tetra Ethyl 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) film
Deposition film, PE-oxide film (Plasma Enhanced oxide) or O 3 -TEOS (O 3 -Tetra Ethyl
Ortho Silicate) etc. may be mentioned.
ここで、無機酸水溶液は、硫酸、窒酸、リン酸、ケイ酸、フッ酸、ホウ酸、塩酸及び過塩素酸から選択される少なくとも一つの無機酸を含む水溶液であってもよい。また、上述した無機酸のほか、無水リン酸、ピロリン酸又はポリリン酸が用いられてもよい。 Here, the inorganic acid aqueous solution may be an aqueous solution containing at least one inorganic acid selected from sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, silicic acid, hydrofluoric acid, boric acid, hydrochloric acid, and perchloric acid. In addition to the above-mentioned inorganic acids, phosphoric anhydride, pyrophosphoric acid, or polyphosphoric acid may also be used.
無機酸水溶液は、エッチング溶液のpHを維持して、エッチング溶液内に存在する様々な形態のシラン化合物がシリコン系パーティクルに変化することを抑える成分である。 The inorganic acid aqueous solution is a component that maintains the pH of the etching solution and suppresses various forms of silane compounds present in the etching solution from changing into silicon-based particles.
一実施例において、シリコン基板エッチング溶液100重量部に対し、無機酸水溶液は、60~90重量部で含まれることが好ましい。 In one embodiment, the inorganic acid aqueous solution is preferably included in an amount of 60 to 90 parts by weight per 100 parts by weight of the silicon substrate etching solution.
シリコン基板エッチング溶液100重量部に対し、無機酸水溶液の含量が60重量部未満である場合、シリコン窒化膜のエッチング速度が低下して、シリコン窒化膜が十分にエッチングされないか、シリコン窒化膜のエッチングの工程効率性が低下するおそれがある。 If the content of the inorganic acid aqueous solution is less than 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silicon substrate etching solution, the etching rate of the silicon nitride film may decrease, and the silicon nitride film may not be etched sufficiently or the silicon nitride film may be etched. There is a risk that process efficiency will decrease.
一方、シリコン基板エッチング溶液100重量部に対し、無機酸水溶液の含量が90重量部を超える場合、シリコン窒化膜のエッチング速度が増加し過ぎるだけでなく、シリコン酸化膜まで早くエッチングされることにより、シリコン酸化膜対シリコン窒化膜に対する選択比が低下し得るし、シリコン酸化膜のエッチングによるシリコン基板の不良を引き起こし得る。 On the other hand, if the content of the inorganic acid aqueous solution exceeds 90 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silicon substrate etching solution, not only the etching rate of the silicon nitride film increases too much, but also the silicon oxide film is etched quickly. The selectivity of the silicon oxide film to the silicon nitride film may be reduced, and the etching of the silicon oxide film may cause defects in the silicon substrate.
本発明の一実施例によるシリコン基板エッチング溶液は、シリコン酸化膜対シリコン窒化膜に対する選択比を高くするため、下記の化1で表されるシリコン添加剤を含んでいてもよい。 A silicon substrate etching solution according to an embodiment of the present invention may include a silicon additive represented by the following formula 1 to increase the selectivity of silicon oxide to silicon nitride.
[化1]
[Chemical formula 1]
ここで、
Zは、下記の化2で表され、
here,
Z is represented by the following chemical formula 2,
[化2]
[Chemical 2]
ここで、X1及びX2は、それぞれ独立に酸素又は硫黄であり、R1~R4は、それぞれ独立に水素、C1-C10アルキル、C6-C12シクロアルキル、少なくとも一つのヘテロ原子を含むC2-C10ヘテロアルキル、C2-C10アルケニル、C2-C10アルキニル、C1-C10ハロアルキル、C1-C10アミノアルキル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル及び親水性作用基から選択され、Y1~Y4は、それぞれ独立に水素、C1-C10アルキル、C6-C12シクロアルキル、少なくとも一つのヘテロ原子を含むC2-C10ヘテロアルキル、C2-C10アルケニル、C2-C10アルキニル、C1-C10ハロアルキル、C1-C10アミノアルキル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル及び親水性作用基から選択される。 Here, X 1 and X 2 are each independently oxygen or sulfur, and R 1 to R 4 are each independently hydrogen, C 1 -C 10 alkyl, C 6 -C 12 cycloalkyl, at least one hetero Atoms containing C 2 -C 10 heteroalkyl, C 2 -C 10 alkenyl, C 2 -C 10 alkynyl, C 1 -C 10 haloalkyl, C 1 -C 10 aminoalkyl, aryl, heteroaryl, aralkyl and hydrophilic action Y 1 -Y 4 are each independently hydrogen, C 1 -C 10 alkyl, C 6 -C 12 cycloalkyl, C 2 -C 10 heteroalkyl containing at least one heteroatom, C 2 - selected from C 10 alkenyl, C 2 -C 10 alkynyl, C 1 -C 10 haloalkyl, C 1 -C 10 aminoalkyl, aryl, heteroaryl, aralkyl and hydrophilic functional groups.
シリコン原子に結合した親水性作用基は、ヒドロキシ基又は無機酸水溶液のpH条件下でヒドロキシ基に置換可能な作用基を意味する。 The hydrophilic functional group bonded to a silicon atom means a hydroxy group or a functional group that can be substituted by a hydroxy group under the pH conditions of an aqueous inorganic acid solution.
ここで、無機酸水溶液のpH条件下でヒドロキシ基に置換可能な作用基の非制限的な例としては、アミノ、ハロゲン、スルホン、ホスホニック、フォスフォリック、チオール、アルコキシ、アマイド、エステル、酸無水物、ハロゲン化アシル、シアノ、カルボキシル及びアゾールがあり、必ずしも上述した作用基に限定されるものではなく、無機酸水溶液のpH条件下でヒドロキシ基に置換可能な任意の作用基も含むものと理解しなければならない。 Here, non-limiting examples of functional groups that can be substituted with hydroxyl groups under the pH conditions of the inorganic acid aqueous solution include amino, halogen, sulfone, phosphonic, phosphoric, thiol, alkoxy, amide, ester, and acid anhydride. halogenated acyl, cyano, carboxyl, and azole, and is not necessarily limited to the above-mentioned functional groups, but is understood to include any functional group that can be substituted with a hydroxyl group under the pH conditions of an aqueous inorganic acid solution. Must.
本発明によるシリコン基板エッチング溶液のうちシリコン添加剤は、エッチング条件(例えば、pH3以下及び150℃以上の高温条件)で、アマイド(例えば、化1のX1及びX2が酸素でる場合)とシラン化合物(例えば、シリック酸)に分解され得るし、シラン化合物は、シリコン基板エッチング溶液のうちシラン化合物(シリコン)の濃度を増加させることで、シリコン酸化膜に対するエッチング速度を低くすることができる。 In the silicon substrate etching solution according to the present invention, silicon additives include amide (for example, when X 1 and The silane compound can be decomposed into a compound (e.g., silic acid), and the silane compound can lower the etching rate for the silicon oxide film by increasing the concentration of the silane compound (silicon) in the silicon substrate etching solution.
このとき、本願で使用されるシリコン添加剤は、環式化合物であって、シラン部分(moiety)とアマイド部分(moiety)が鎖状に結合した化合物よりシラン部分とアマイド部分の分解速度が遅くて、シリコンエッチング溶液へのシラン化合物の放出速度を遅延させることができる。 At this time, the silicone additive used in the present application is a cyclic compound, and the decomposition rate of the silane moiety and amide moiety is slower than that of a compound in which the silane moiety and the amide moiety are linked in a chain. , the release rate of the silane compound into the silicon etching solution can be delayed.
これにより、シリコン基板エッチング溶液のうちシラン化合物(シリコン)の濃度が急激に増加することを防ぐことで、シリコン酸化膜のみならず、シリコン窒化膜に対するエッチング速度まで低下するため、エッチング効率が低下しないようにすることができる。 This prevents the concentration of silane compounds (silicon) in the silicon substrate etching solution from increasing rapidly, reducing the etching rate not only for the silicon oxide film but also for the silicon nitride film, so the etching efficiency does not decrease. You can do it like this.
また、シリコン添加剤の分解速度を調節することで、シラン化合物(シリコン)がシリコン系パーティクルのソースとして作用することを未然に防ぐことができる。 Furthermore, by adjusting the decomposition rate of the silicon additive, it is possible to prevent the silane compound (silicon) from acting as a source of silicon-based particles.
また、化2で表される繰り返し単位Zは、1~5個(すなわち、nは、1~5の間の常数)であることが好ましい。化2で表される繰り返し単位Zがない場合、化1で表されるシリコン添加剤が4原子環を形成することにより、ストレーンによる不安定性が大きくなり、容易に分解されるおそれがある。また、化2で表される繰り返し単位数が5を超える場合、同様、化1で表されるシリコン添加剤の環サイズが大きくなり過ぎて、容易に分解され得る。 Further, the number of repeating units Z represented by Chemical Formula 2 is preferably 1 to 5 (ie, n is a constant between 1 and 5). In the absence of the repeating unit Z represented by Chemical Formula 2, the silicon additive represented by Chemical Formula 1 forms a four-atomic ring, which increases instability due to strain and may easily decompose. Furthermore, when the number of repeating units represented by Chemical Formula 2 exceeds 5, the ring size of the silicon additive represented by Chemical Formula 1 becomes too large and may be easily decomposed.
また、本発明のさらに他の実施例によるシリコン基板エッチング溶液は、化3及び/又は化4で表されるシリコン添加剤をさらに含んでいてもよい。 Furthermore, a silicon substrate etching solution according to another embodiment of the present invention may further include a silicon additive represented by Chemical Formula 3 and/or Chemical Formula 4.
[化3]
[Chemical 3]
ここで、R5~R8、それぞれ独立に親水性作用基であるか、水素、C1-C10アルキル、C6-C12シクロアルキル、少なくとも一つのヘテロ原子を含むC2-C10ヘテロアルキル、C2-C10アルケニル、C2-C10アルキニル、C1-C10ハロアルキル、C1-C10アミノアルキル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、シリルオキシ及びシロキサンから選択される作用基である。 where R 5 to R 8 are each independently a hydrophilic functional group or hydrogen, C 1 -C 10 alkyl, C 6 -C 12 cycloalkyl, C 2 -C 10 hetero atom containing at least one heteroatom; The functional group is selected from alkyl, C 2 -C 10 alkenyl, C 2 -C 10 alkynyl, C 1 -C 10 haloalkyl, C 1 -C 10 aminoalkyl, aryl, heteroaryl, aralkyl, silyloxy and siloxane.
[化4]
[C4]
ここで、R9~R14は、それぞれ独立に親水性作用基であるか、水素、C1-C10アルキル、C6-C12シクロアルキル、少なくとも一つのヘテロ原子を含むC2-C10ヘテロアルキル、C2-C10アルケニル、C2-C10アルキニル、C1-C10ハロアルキル、C1-C10アミノアルキル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、シリルオキシ及びシロキサンから選択される作用基であり、nは、1~5の常数である。 Here, R 9 to R 14 are each independently a hydrophilic functional group, or hydrogen, C 1 -C 10 alkyl, C 6 -C 12 cycloalkyl, or C 2 -C 10 containing at least one heteroatom. a functional group selected from heteroalkyl, C 2 -C 10 alkenyl, C 2 -C 10 alkynyl, C 1 -C 10 haloalkyl, C 1 -C 10 aminoalkyl, aryl, heteroaryl, aralkyl, silyloxy and siloxane; , n are constants from 1 to 5.
本願におけるハロゲンは、フルオロ(-F)、クロロ(-Cl)、ブロモ(-Br)又はヨード(-I)を意味し、ハロアルキルは、上述したハロゲンに置換されたアルキルを意味する。例えば、ハロメチルは、メチルの水素のうち少なくとも一つがハロゲンに入れ替えられたメチル(-CH2X、-CHX2又は-CX3)を意味する。 In this application, halogen means fluoro (-F), chloro (-Cl), bromo (-Br) or iodo (-I), and haloalkyl means an alkyl substituted with the above-mentioned halogen. For example, halomethyl means methyl in which at least one of the hydrogens of methyl is replaced with a halogen (-CH 2 X, -CHX 2 or -CX 3 ).
また、本願におけるアルコキシは、-O-(アルキル)基と-O-(無置換のシクロアルキル)基両方とも意味するものであって、一つ以上のエーテル基及び1~10個の炭素原子を有する直鎖又は分鎖炭化水素である。 Furthermore, alkoxy in this application refers to both an -O- (alkyl) group and an -O- (unsubstituted cycloalkyl) group, and includes one or more ether groups and 1 to 10 carbon atoms. It is a straight-chain or branched-chain hydrocarbon.
具体的には、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、tert-ブトキシ、sec-ブトキシ、n-ペントキシ、n-ヘキソキシ、1,2-ジメチルブトキシ、シクロプロピルオキシ、シクロブチルオキシ、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ等を含むものの、これに限定されものではない。 Specifically, methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, n-butoxy, tert-butoxy, sec-butoxy, n-pentoxy, n-hexoxy, 1,2-dimethylbutoxy, cyclopropyloxy, cyclobutyloxy, cyclopentyl It includes, but is not limited to, oxy, cyclohexyloxy, and the like.
Ra(ここで、aは、1~4から選択される常数)がアルケニル又はアルキニルであるとき、アルケニルのsp2-混成炭素又はアルキニルのsp-混成炭素が直接に結合するか、アルケニルのsp2-混成炭素又はアルキニルのsp-混成炭素に結合したアルキルのsp3-混成炭素によって間接に結合した形態であってもよい。 When R a (where a is a constant selected from 1 to 4) is alkenyl or alkynyl, the sp 2 -hybridized carbon of the alkenyl or the sp -hybridized carbon of the alkynyl is directly bonded, or the sp 2 -hybridized carbon of the alkenyl is directly bonded to It may be indirectly bonded through an sp 3 -hybridized carbon of an alkyl bonded to a 2 -hybridized carbon or an alkynyl sp - hybridized carbon.
本願におけるCa-Cb作用基は、a~b個の炭素原子を有する作用基を意味する。例えば、Ca-Cbアルキルは、a~b個の炭素原子を有する、直鎖アルキル及び分鎖アルキル等を含む飽和脂肪族基を意味する。直鎖又は分鎖アルキルは、これの主鎖に10個以下(例えば、C1-C10の直鎖、C3-C10の分鎖)、好ましくは4個以下、より好ましくは3個以下の炭素原子を有する。 A C a -C b functional group in this application means a functional group having a to b carbon atoms. For example, C a -C b alkyl refers to saturated aliphatic groups having a to b carbon atoms, including straight chain alkyls, branched chain alkyls, and the like. Straight chain or branched chain alkyl has 10 or less in its main chain (e.g. C 1 -C 10 straight chain, C 3 -C 10 branched chain), preferably 4 or less, more preferably 3 or less carbon atoms.
具体的には、アルキルは、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、s-ブチル、i-ブチル、t-ブチル、ペント-1-イル、ペント-2-イル、ペント-3-イル、3-メチルブト-1-イル、3-メチルブト-2-イル、2-メチルブト-2-イル、2,2,2-トリメチルエト-1-イル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、及びn-オキチルであってもよい。 Specifically, alkyl includes 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 It may also be n-oxytyl.
本願におけるアリールは、他に定義されない限り、単一環又は互いに接合又は共有結合で連結された多重環(好ましくは、1~4個の環)を含む不飽和芳香族性環を意味する。アリールの非制限的な例としては、フェニル、ビフェニル、o-テルフェニル(terphenyl)、m-テルフェニル、p-テルフェニル、1-ナプチル、2-ナプチル、1-アントリル(anthryl)、2-アントリル、9-アントリル、1-フェナントレニル(phenanthrenyl)、2-フェナントレニル、3-フェナントレニル、4-フェナントレニル、9-フェナントレニル、1-ピレニル、2-ピレニル、及び4-ピレニル等がある。 Aryl in this application, unless otherwise defined, means an unsaturated aromatic ring containing a single ring or multiple rings (preferably 1 to 4 rings) connected to each other by conjugations or covalent bonds. Non-limiting examples of aryl include phenyl, biphenyl, o-terphenyl, m-terphenyl, p-terphenyl, 1-naptyl, 2-naptyl, 1-anthryl, 2-anthryl. , 9-anthryl, 1-phenanthrenyl, 2-phenanthrenyl, 3-phenanthrenyl, 4-phenanthrenyl, 9-phenanthrenyl, 1-pyrenyl, 2-pyrenyl, and 4-pyrenyl.
本願におけるヘテロアリールは、上記に定義されたアリール内の一つ以上の炭素原子が窒素、酸素又は硫黄のような非炭素原子に置換された作用基を意味する。 Heteroaryl in this application refers to a functional group in which one or more carbon atoms within the aryl defined above are replaced with a non-carbon atom such as nitrogen, oxygen or sulfur.
ヘテロアリールの非制限的な例としては、フリル(furyl)、テトラヒドロフリル、ピロリル(pyrrolyl)、ピロリジニル(pyrrolidinyl)、チエニル(thienyl)、テトラヒドロチエニル(tetrahydrothienyl)、オキサゾリル(oxazolyl)、アイソオキサゾリル(isoxazolyl)、トリアゾリル(triazolyl)、チアゾリル(thiazolyl)、アイソチアゾリル(isothiazolyl)、ピラゾリル(pyrazolyl)、ピラゾリジニル(pyrazolidinyl)、オキサジアゾリル(oxadiazolyl)、チアジアゾリル(thiadiazolyl)、イミダゾリル(imidazolyl)、イミダゾリニル(imidazolinyl)、ピリジル(pyridyl)、ピリダジイル(pyridaziyl)、トリアジニル(triazinyl)、ピペリジニル(piperidinyl)、モルホリニル(morpholinyl)、チオモルホリニル(thiomorpholinyl)、ピラジニル(pyrazinyl)、ピペライニル(piperainyl)、ピリミジニル(pyrimidinyl)、ナフチリジニル(naphthyridinyl)、ベンゾフラニル、ベンゾチエニル、インドリル(indolyl)、インドリニル、インドリジニル、インダゾリル(indazolyl)、キノリジニル、キノリニル、アイソキノリニル、シノリニル(cinnolinyl)、フタラジニル(phthalazinyl)、キナゾリニル、キノキサリニル、プテリジニル(pteridinyl)、キヌクリジニル(quinuclidinyl)、カバゾイル、アクリジニル、フェナジニル、フェノチジニル(phenothizinyl)、フェノキサジニル、フリニル、ベンズイミダゾリル(benzimidazolyl)、及びベンゾチアゾリル等と、これらが接合した類似体がある。 Non-limiting examples of heteroaryl include furyl, tetrahydrofuryl, pyrrolyl, pyrrolidinyl, thienyl, tetrahydrothienyl, oxazolyl, iso- xazolyl ( isoxazolyl, triazolyl, thiazolyl, isothiazolyl, pyrazolyl, pyrazolidinyl, oxadiazolyl iazolyl), thiadiazolyl, imidazolyl, imidazolinyl, pyridyl ( pyridyl), pyridaziyl, triazinyl, piperidinyl, morpholinyl, thiomorpholinyl, pyrazinyl , piperainyl, pyrimidinyl, naphthyridinyl, benzofuranyl, Benzothienyl, indolyl, indolinyl, indolizinyl, indazolyl, quinolidinyl, quinolinyl, isoquinolinyl, cinnolinyl, phthalazinyl, quinazolinyl, quinoxalinyl, pteridinyl ridinyl), quinuclidinyl, cabazoyl, acridinyl , phenazinyl, phenothizinyl, phenoxazinyl, furinyl, benzimidazolyl, benzothiazolyl, and their conjugated analogues.
本願におけるアラルキルは、アリールがアルキルの炭素に置換された形態の作用基であって、-(CH2)nArの総称である。アラルキルの例として、ベンジル(-CH2C6H5)又はフェネチル(-CH2CH2C6H5)等がある。 Aralkyl in the present application is a functional group in which aryl is substituted on a carbon alkyl, and is a general term for -(CH 2 ) n Ar. Examples of aralkyl include benzyl (-CH 2 C 6 H 5 ) or phenethyl (-CH 2 CH 2 C 6 H 5 ).
本願におけるシクロアルキル(cycloalkyl)又はヘテロ原子を含むシクロアルキル(heterocycloalkyl)は、他に定義されない限り、それぞれアルキル又はヘテロアルキルの環状構造と理解されてもよい。 Cycloalkyl or heterocycloalkyl in this application, unless otherwise defined, may be understood as a cyclic structure of alkyl or heteroalkyl, respectively.
シクロアルキルの非制限的な例としては、シクロペンチル、シクロヘキシル、1-シクロヘキセニル、3-シクロヘキセニル、及びシクロヘプチル等がある。 Non-limiting examples of cycloalkyl include cyclopentyl, cyclohexyl, 1-cyclohexenyl, 3-cyclohexenyl, cycloheptyl, and the like.
ヘテロ原子を含むシクロアルキルの非制限的な例としては、1-(1,2,5,6-テトラヒドロピリジル)、1-ピペリジニル、2-ピペリジニル、3-ピペリジニル、4-モルホリニル、3-モルホリニル、テトラヒドロフラン-2-イル、テトラヒドロフラン-3-イル、テトラヒドロチエン-2-イル、テトラヒドロチエン-3-イル、1-ピペラジニル、及び2-ピペラジニル等がある。 Non-limiting examples of cycloalkyl containing heteroatoms include 1-(1,2,5,6-tetrahydropyridyl), 1-piperidinyl, 2-piperidinyl, 3-piperidinyl, 4-morpholinyl, 3-morpholinyl, Examples include tetrahydrofuran-2-yl, tetrahydrofuran-3-yl, tetrahydrothien-2-yl, tetrahydrothien-3-yl, 1-piperazinyl, and 2-piperazinyl.
また、シクロアルキル又はヘテロ原子を含むシクロアルキルは、ここにシクロアルキル、ヘテロ原子を含むシクロアルキル、アリール又はヘテロアリールが接合するか、共有結合で連結された形態を有してもよい。 Further, cycloalkyl or cycloalkyl containing a hetero atom may have a form in which cycloalkyl, cycloalkyl containing a hetero atom, aryl or heteroaryl is joined or connected by a covalent bond.
上述したシリコン添加剤は、シリコン基板エッチング溶液のうち100~10,000ppmで存在することが好ましい。 The silicon additives described above are preferably present in the silicon substrate etching solution at 100 to 10,000 ppm.
シリコン基板エッチング溶液のうちシリコン添加剤が100ppm未満で存在する場合、エッチング条件下で、シリコン添加剤から分解して放出されたシラン化合物の量が少な過ぎて、シリコン酸化膜対シリコン窒化膜に対する選択比の増加効果が薄い。 If the silicon additive is present at less than 100 ppm in the silicon substrate etch solution, the amount of silane compounds decomposed and released from the silicon additive under the etching conditions will be too small, making the choice for silicon oxide versus silicon nitride films The effect of increasing the ratio is weak.
一方、シリコン基板エッチング溶液のうちシリコン添加剤が10,000ppmを超える場合、エッチング条件下で、シリコン添加剤から分解して放出されたシラン化合物の量が多くなり過ぎて、シリコン酸化膜のみならず、シリコン窒化膜のエッチング速度まで低下する問題が生じ得る。また、エッチング溶液のうちシラン化合物は、自らシリコン系パーティクルのソースとして作用し得る。 On the other hand, when the silicon additive in the silicon substrate etching solution exceeds 10,000 ppm, the amount of silane compounds decomposed and released from the silicon additive becomes too large under the etching conditions, resulting in not only a silicon oxide film but also a silicon oxide film. , a problem may arise in which the etching rate of the silicon nitride film decreases. Furthermore, the silane compound in the etching solution can itself act as a source of silicon-based particles.
本発明の一実施例によるシリコン基板エッチング溶液は、シリコン添加剤を用いることによって低下するシリコン窒化膜のエッチング速度を補償するとともに、全体的なエッチング工程の効率を向上させるためにフッ素含有化合物をさらに含んでいてもよい。 A silicon substrate etching solution according to an embodiment of the present invention further includes a fluorine-containing compound to compensate for the silicon nitride etching rate reduced by using silicon additives and to improve the efficiency of the overall etching process. May contain.
本願におけるフッ素含有化合物は、フッ素イオンを解離させる任意の形態のあらゆる化合物を指す。 Fluorine-containing compounds in this application refer to any compound in any form that dissociates fluorine ions.
一実施例において、フッ素含有化合物は、フッ化水素、フッ化アンモニウム、重フッ化アンモニウム、及びフッ化水素アンモニウムから選択される少なくとも一つである。 In one embodiment, the fluorine-containing compound is at least one selected from hydrogen fluoride, ammonium fluoride, ammonium bifluoride, and ammonium hydrogen fluoride.
また、他の実施例において、フッ素含有化合物は、有機系カチオンとフッ素系アニオンとがイオン結合した形態の化合物であってもよい。 Furthermore, in another example, the fluorine-containing compound may be a compound in which an organic cation and a fluorine anion are ionically bonded.
例えば、フッ素含有化合物は、アルキルアンモニウムとフッ素系アニオンとがイオン結合した形態の化合物であってもよい。ここで、アルキルアンモニウムは、少なくとも一つのアルキル基を有するアンモニウムであって、最大4つのアルキル基を有してもよい。アルキル基に対する定義は、前述したとおりである。 For example, the fluorine-containing compound may be a compound in which an alkylammonium and a fluorine-based anion are ionically bonded. Here, alkylammonium is ammonium having at least one alkyl group, and may have up to four alkyl groups. The definition of the alkyl group is as described above.
さらに他の例において、フッ素含有化合物は、アルキルピロリウム、アルキルイミダゾリウム、アルキルピラゾリウム、アルキルオキサゾリウム、アルキルチアゾリウム、アルキルピリジニウム、アルキルピリミジニウム、アルキルピリダジニウム、アルキルピラジニウム、アルキルピロリジニウム、アルキルホスホニウム、アルキルモホリニウム、及びアルキルピペリジニウムから選択される有機系カチオンと、フルオロホスファート、フルオロアルキル-フルオロホスファート、フルオロボラート、及びフルオロアルキル-フルオロボラートから選択されるフッ素系アニオンとがイオン結合した形態のイオン性液体であってもよい。 In yet other examples, the fluorine-containing compound is alkylpyrrolium, alkylimidazolium, alkylpyrazolium, alkyloxazolium, alkylthiazolium, alkylpyridinium, alkylpyrimidinium, alkylpyridazinium, alkylpyrazolium, an organic cation selected from dinium, alkylpyrrolidinium, alkylphosphonium, alkylmophorinium, and alkylpiperidinium; and fluorophosphate, fluoroalkyl-fluorophosphate, fluoroborate, and fluoroalkyl-fluoroborate. The ionic liquid may be in the form of an ionic bond with a fluorine-based anion selected from lattice.
シリコン基板エッチング溶液のうち、フッ素含有化合物として一般に使用されるフッ化水素又はフッ化アンモニウムに比べて、イオン性液体状に提供されるフッ素含有化合物は、高い沸点及び分解温度を有するところ、高温で行われるエッチング工程中に分解されることによって、エッチング溶液の組成を変化させるおそれが少ないという利点がある。 Compared to hydrogen fluoride or ammonium fluoride, which are commonly used as fluorine-containing compounds in silicon substrate etching solutions, fluorine-containing compounds provided in the form of ionic liquids have higher boiling points and decomposition temperatures; It has the advantage that there is little risk of changing the composition of the etching solution due to decomposition during the etching process.
本発明の他の側面によれば、上述したシリコン基板エッチング溶液を用いて行われるエッチング工程を含む半導体素子の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including an etching process performed using the silicon substrate etching solution described above.
本製造方法によれば、少なくともシリコン窒化膜(SIxNy)を含むシリコン基板上において、上述したエッチング溶液を用いてシリコン窒化膜に対する選択的なエッチング工程を行うことで半導体素子を製造することが可能である。 According to this manufacturing method, a semiconductor element is manufactured by performing a selective etching process on a silicon nitride film using the above-mentioned etching solution on a silicon substrate containing at least a silicon nitride film (SI x N y ). is possible.
半導体素子の製造に用いられるシリコン基板は、シリコン窒化膜を含むか、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を共に含んでいてもよい。また、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜が共に含まれたシリコン基板の場合、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜が交互に積層するか、異なる領域に積層した形態であってもよい。 A silicon substrate used for manufacturing a semiconductor device may include a silicon nitride film, or may include both a silicon oxide film and a silicon nitride film. Further, in the case of a silicon substrate containing both a silicon oxide film and a silicon nitride film, the silicon oxide film and the silicon nitride film may be alternately stacked or stacked in different regions.
本発明による半導体素子の製造方法は、フラッシュメモリ素子の素子分離工程、ディーラム素子の素子分離工程、又は相変化メモリ素子でのダイオード形成工程のうち、シリコン酸化膜に対する損失なしに、シリコン窒化膜の選択的な除去が要求される工程ステップにおいて、上述したシリコン基板エッチング溶液を用いることで行われてもよい。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention provides a method for manufacturing a silicon nitride film without loss to a silicon oxide film in an element isolation process of a flash memory element, an element isolation process of a DELAM element, or a diode formation process of a phase change memory element. Process steps requiring selective removal may be performed using the silicon substrate etching solution described above.
以下では、本発明の具体的な実施例を示す。ただし、下記に記載の実施例は、本発明を具体的に例示するか説明するためのものに過ぎず、これによって本発明が制限されてはならない。 Below, specific examples of the present invention will be shown. However, the examples described below are merely for specifically illustrating or explaining the present invention, and the present invention should not be limited thereby.
シリコン基板エッチング溶液の組成
実施例1
リン酸85重量%、下記の化5で表されるシリコン添加剤1,000ppm及び残量の水を混合してシリコン基板エッチング溶液を製造した。
Composition of silicon substrate etching solution
Example 1
A silicon substrate etching solution was prepared by mixing 85% by weight of phosphoric acid, 1,000 ppm of a silicon additive represented by the following formula 5, and the remaining amount of water.
[化5]
[C5]
実施例2
下記の化6で表されるシリコン添加剤5,000ppmを用いたことを除いては、実施例1と同様にシリコン基板エッチング溶液を製造した。
Example 2
A silicon substrate etching solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that 5,000 ppm of a silicon additive represented by the following chemical formula 6 was used.
[化6]
[C6]
実施例3
下記の化7で表されるシリコン添加剤を用いたことを除いては、実施例1と同様にシリコン基板エッチング溶液を製造した。
Example 3
A silicon substrate etching solution was produced in the same manner as in Example 1, except that a silicon additive represented by the following chemical formula 7 was used.
[化7]
[C7]
実施例4
下記の化8で表されるシリコン添加剤を用いたことを除いては、実施例1と同様にシリコン基板エッチング溶液を製造した。
Example 4
A silicon substrate etching solution was produced in the same manner as in Example 1, except that a silicon additive represented by the following chemical formula 8 was used.
[化8]
[C8]
実施例5
90ppmのシリコン添加剤を用いたことを除いては、実施例1と同様にシリコン基板エッチング溶液を製造した。
Example 5
A silicon substrate etching solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that 90 ppm of silicon additive was used.
実施例6
11,000ppmのシリコン添加剤を用いたことを除いては、実施例2と同様にシリコン基板エッチング溶液を製造した。
Example 6
A silicon substrate etching solution was prepared as in Example 2, except that 11,000 ppm of silicon additive was used.
実施例7
下記の化9で表されるシリコン添加剤を用いたことを除いては、実施例1と同様にシリコン基板エッチング溶液を製造した。
Example 7
A silicon substrate etching solution was produced in the same manner as in Example 1, except that a silicon additive represented by the following chemical formula 9 was used.
[化9]
[C9]
比較例1
シリコン添加剤を用いていないことを除いては、実施例1と同様にシリコン基板エッチング溶液を製造した。
Comparative example 1
A silicon substrate etching solution was produced in the same manner as in Example 1, except that no silicon additive was used.
比較例2
シリコン添加剤としてトリエトキシシランを用いたことを除いては、実施例1と同様にシリコン基板エッチング溶液を製造した。
Comparative example 2
A silicon substrate etching solution was produced in the same manner as in Example 1, except that triethoxysilane was used as the silicon additive.
比較例3
下記の化10で表されるシリコン添加剤を用いたことを除いては、実施例1と同様にシリコン基板エッチング溶液を製造した。
Comparative example 3
A silicon substrate etching solution was produced in the same manner as in Example 1, except that a silicon additive represented by the following chemical formula 10 was used.
[化10]
[C10]
実験例1
各実施例及び比較例による組成を有するシリコン基板エッチング溶液を165℃に加熱した後、それぞれ500Å厚さのシリコン酸化膜(thermal oxide layer)及びシリコン窒化膜を加熱されたエッチング溶液に3分間浸漬してエッチングした。このとき、165℃に加熱されたエッチング溶液のpHは、2.0~2.5範囲内に測定された。
Experimental example 1
After heating the silicon substrate etching solution having the composition according to each example and comparative example to 165° C., a silicon oxide layer (thermal oxide layer) and a silicon nitride layer each having a thickness of 500 Å were immersed in the heated etching solution for 3 minutes. It was etched. At this time, the pH of the etching solution heated to 165° C. was measured to be within the range of 2.0 to 2.5.
エッチング前及びエッチング後のシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の厚さは、エリプソメトリ(Nano-View,SE
MG-1000;Ellipsometery)を利用して測定しており、測定の結果は、5回の測定結果の平均値である。エッチング速度は、エッチング前及びエッチング後のシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の厚さの差をエッチング時間(3分)で割って算出した数値である。
The thickness of the silicon oxide film and silicon nitride film before and after etching was measured using ellipsometry (Nano-View, SE
MG-1000 (Ellipsometry) was used for measurement, and the measurement results are the average value of the results of 5 measurements. The etching rate is a value calculated by dividing the difference in thickness between the silicon oxide film and the silicon nitride film before and after etching by the etching time (3 minutes).
また、エッチングを完了した後、エッチング溶液を粒子大きさ分析機で分析して、エッチング溶液内に存在するシリコン系パーティクルの平均直径を測定した。 Further, after completing the etching, the etching solution was analyzed using a particle size analyzer to measure the average diameter of silicon-based particles present in the etching solution.
測定されたエッチング速度及びエッチング溶液のうちシリコン系パーティクルの平均直径は、下記の表1に示した。 The measured etching rates and average diameters of silicon-based particles in the etching solution are shown in Table 1 below.
[表1]
[Table 1]
表1の結果を参考すれば、比較例1にように、別途シリコン添加剤を用いていない場合に比べて、比較例2のように、シリコン添加剤としてエッチング溶液のうちシリコン濃度を増加させることができるシラン化合物を用いた場合、シリコン酸化膜に対するエッチング速度を低くして、結果としてシリコン酸化膜対シリコン窒化膜に対するエッチング選択比を向上させることが可能である。ただし、比較例2のように、シリコン添加剤として通常の鎖状のシラン化合物を用いる場合、シリコン系パーティクルが成長したことを確認することができる。 Referring to the results in Table 1, compared to Comparative Example 1 in which no separate silicon additive is used, it is possible to increase the silicon concentration in the etching solution as a silicon additive, as in Comparative Example 2. When using a silane compound capable of forming a silicon oxide film, it is possible to lower the etching rate for a silicon oxide film and, as a result, improve the etching selectivity ratio for a silicon oxide film to a silicon nitride film. However, when a normal chain-shaped silane compound is used as a silicon additive as in Comparative Example 2, it can be confirmed that silicon-based particles have grown.
一方、実施例1~実施例4によれば、環状のシラン化合物を用いることにより、エッチング条件下でシラン化合物(シリック酸)が分解されるようにする。このように、エッチング溶液内へ遅延して放出されたシラン化合物(シリック酸)によって調節されたエッチング溶液のうちシリコン濃度によってシリコン酸化膜に対するエッチング速度を低くして、結果としてシリコン酸化膜対シリコン窒化膜に対するエッチング選択比が向上することを確認することができる。 On the other hand, according to Examples 1 to 4, by using a cyclic silane compound, the silane compound (silic acid) is decomposed under the etching conditions. In this way, the etching rate of the silicon oxide film is lowered depending on the silicon concentration of the etching solution adjusted by the silane compound (silic acid) released into the etching solution with a delay, resulting in a difference between the silicon oxide film and the silicon nitride film. It can be confirmed that the etching selectivity to the film is improved.
また、実施例1~実施例4によれば、シラン化合物(シリック酸)は、エッチング溶液内へ遅延して放出されることにより、エッチング溶液のうちシラン化合物(シリック酸)の濃度が増加し過ぎることを防ぐことができる。これにより、比較例2及び比較例3と異なって、数マイクロメートル単位のシリコン系パーティクルが成長しないことを確認することができる。 Further, according to Examples 1 to 4, the silane compound (silic acid) is released into the etching solution in a delayed manner, so that the concentration of the silane compound (silic acid) in the etching solution increases too much. This can be prevented. As a result, it can be confirmed that, unlike Comparative Examples 2 and 3, silicon-based particles on the order of several micrometers do not grow.
一方、実施例5によるエッチング溶液のうちシリコン添加剤の含量は、90ppmであり、実施例1~実施例4に比べて、エッチング溶液のうちシリコン添加剤の含量が相対的に少なくて、シリコン酸化膜に対するエッチング速度の減少効果が薄いことを確認することができる。 On the other hand, the content of the silicon additive in the etching solution according to Example 5 was 90 ppm, and compared to Examples 1 to 4, the content of the silicon additive in the etching solution was relatively small. It can be confirmed that the effect of reducing the etching rate on the film is weak.
また、実施例6によるエッチング溶液のうちシリコン添加剤の含量は、11,000ppmであり、実施例1~実施例4に比べて、エッチング溶液のうちシリコン添加剤の含量が多過ぎて、返ってシリコン酸化膜上にシリコン添加剤が蒸着して、シリコン酸化膜のエッチング速度の測定が不可能であることを確認することができる。 In addition, the content of silicon additive in the etching solution according to Example 6 was 11,000 ppm, which was too large compared to Examples 1 to 4. It can be confirmed that the silicon additive is deposited on the silicon oxide film, making it impossible to measure the etching rate of the silicon oxide film.
以上、本発明の一実施例について説明したが、該技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載した本発明の思想から脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除又は追加等によって本発明を多様に修正及び変更することができ、これも本発明の権利範囲内に含まれる。
Although one embodiment of the present invention has been described above, a person having ordinary knowledge in the technical field will be able to add or add constituent elements without departing from the spirit of the present invention as described in the claims. The present invention can be modified and modified in various ways through changes, deletions, additions, etc., and these are also within the scope of the rights of the present invention.
Claims (7)
無機酸水溶液;及び、
下記の化1で表されるシリコン添加剤;
を含む、
シリコン基板エッチング溶液:
[化1]
ここで、
Zは、下記の化2で表され、
[化2]
X1及びX2は、それぞれ独立に酸素又は硫黄であり、
R1~R4は、それぞれ独立に水素、C1-C10アルキル、C6-C12シクロアルキル、少なくとも一つのヘテロ原子を含むC2-C10ヘテロアルキル、C2-C10アルケニル、C2-C10アルキニル、C1-C10ハロアルキル、C1-C10アミノアルキル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル及びヒドロキシ、アミノ、ハロゲン、スルホン、ホスホニック、フォスフォリック、チオール、アルコキシ、アマイド、エステル、酸無水物、ハロゲン化アシル、シアノ、カルボキシル及びアゾールから選択され、Y1~Y4は、それぞれ独立に水素、C1-C10アルキル、C6-C12シクロアルキル、少なくとも一つのヘテロ原子を含むC2-C10ヘテロアルキル、C2-C10アルケニル、C2-C10アルキニル、C1-C10ハロアルキル、C1-C10アミノアルキル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル及びヒドロキシ、アミノ、ハロゲン、スルホン、ホスホニック、フォスフォリック、チオール、アルコキシ、アマイド、エステル、酸無水物、ハロゲン化アシル、シアノ、カルボキシル及びアゾールから選択され、nは、1~5の間の常数である。 A silicon substrate etching solution for etching a silicon nitride film,
an inorganic acid aqueous solution; and
A silicone additive represented by the following chemical formula 1;
including,
Silicon substrate etching solution:
[Chemical formula 1]
here,
Z is represented by the following chemical formula 2,
[Chemical 2]
X 1 and X 2 are each independently oxygen or sulfur,
R 1 to R 4 are each independently hydrogen, C 1 -C 10 alkyl, C 6 -C 12 cycloalkyl, C 2 -C 10 heteroalkyl containing at least one heteroatom, C 2 -C 10 alkenyl, C 2 - C10 alkynyl, C1 - C10 haloalkyl , C1- C10 aminoalkyl, aryl, heteroaryl, aralkyl and hydroxy, amino, halogen, sulfone, phosphonic, phosphoric, thiol, alkoxy, amide, ester, selected from acid anhydrides, acyl halides, cyanos, carboxyls and azoles, and Y 1 to Y 4 are each independently hydrogen, C 1 -C 10 alkyl, C 6 -C 12 cycloalkyl, at least one heteroatom Including C 2 -C 10 heteroalkyl, C 2 -C 10 alkenyl, C 2 -C 10 alkynyl, C 1 -C 10 haloalkyl, C 1 -C 10 aminoalkyl, aryl, heteroaryl, aralkyl and hydroxy, amino, halogen , sulfone, phosphonic, phosphoric, thiol, alkoxy, amide, ester, acid anhydride, acyl halide, cyano, carboxyl and azole, and n is a constant between 1 and 5.
請求項1に記載のシリコン基板エッチング溶液。 The inorganic acid aqueous solution is an aqueous solution containing at least one inorganic acid selected from sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, silicic acid, hydrofluoric acid, boric acid, hydrochloric acid, perchloric acid, phosphoric anhydride, pyrophosphoric acid, and polyphosphoric acid. is,
The silicon substrate etching solution according to claim 1.
請求項1に記載のシリコン基板エッチング溶液。 The silicon additive is included in the silicon substrate etching solution in an amount of 100 to 10,000 ppm.
The silicon substrate etching solution according to claim 1.
請求項1に記載のシリコン基板エッチング溶液。 The silicon substrate etching solution further includes at least one fluorine-containing compound selected from hydrogen fluoride, ammonium fluoride, ammonium bifluoride, and ammonium hydrogen fluoride.
The silicon substrate etching solution according to claim 1.
請求項1に記載のシリコン基板エッチング溶液。 The silicon substrate etching solution further includes a fluorine-containing compound in which an organic cation and a fluorine anion are ionically bonded.
The silicon substrate etching solution according to claim 1.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180131880A KR102571430B1 (en) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | Etching solution for silicon substrate and method for preparing semiconductor device using the same |
KR10-2018-0131880 | 2018-10-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020072274A JP2020072274A (en) | 2020-05-07 |
JP7397628B2 true JP7397628B2 (en) | 2023-12-13 |
Family
ID=70495583
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019198826A Active JP7397628B2 (en) | 2018-10-31 | 2019-10-31 | Silicon substrate etching solution and method for manufacturing semiconductor devices using the same |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7397628B2 (en) |
KR (1) | KR102571430B1 (en) |
CN (1) | CN111117625B (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102488503B1 (en) * | 2020-09-21 | 2023-01-13 | 재원산업 주식회사 | Composition for etching nitride film and method of forming semiconductor pattern using the same |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010515245A (en) | 2006-12-21 | 2010-05-06 | アドバンスド テクノロジー マテリアルズ,インコーポレイテッド | Compositions and methods for selective removal of silicon nitride |
CN107573940A (en) | 2016-07-04 | 2018-01-12 | Oci有限公司 | Silicon nitride film etching solution |
US20180163130A1 (en) | 2016-12-14 | 2018-06-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Etching composition and method for fabricating semiconductor device by using the same |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101316054B1 (en) * | 2008-08-08 | 2013-10-10 | 삼성전자주식회사 | Composition for etching silicon oxide layer and method for etching silicon oxide layer using the same |
JP5782279B2 (en) * | 2011-01-20 | 2015-09-24 | 株式会社Screenホールディングス | Substrate processing method and substrate processing apparatus |
KR101809192B1 (en) * | 2011-12-16 | 2017-12-15 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Composition for etching and manufacturing method of semoconductor device using the same |
KR102242951B1 (en) * | 2014-08-12 | 2021-04-22 | 주식회사 이엔에프테크놀로지 | Solution for etching silicon oxide layer |
US20160181116A1 (en) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | Lam Research Corporation | Selective nitride etch |
KR102545802B1 (en) * | 2015-12-04 | 2023-06-21 | 솔브레인 주식회사 | Composition for etching and manufacturing method of semiconductor device using the same |
KR102507051B1 (en) * | 2016-05-04 | 2023-03-07 | 오씨아이 주식회사 | Etching solution for silicon nitride layer |
KR20170130665A (en) * | 2016-05-18 | 2017-11-29 | 오씨아이 주식회사 | Method for etching silicon substrate |
KR102079043B1 (en) * | 2016-05-27 | 2020-02-20 | 오씨아이 주식회사 | Etching solution for silicon nitride layer |
KR102079041B1 (en) * | 2016-07-04 | 2020-02-20 | 오씨아이 주식회사 | Etching solution for silicon substrate |
KR102079042B1 (en) * | 2016-07-04 | 2020-02-20 | 오씨아이 주식회사 | Etching solution for silicon substrate |
KR101778893B1 (en) * | 2016-10-13 | 2017-09-15 | 오씨아이 주식회사 | Etching solution for silicon substrate |
KR102534841B1 (en) * | 2016-12-26 | 2023-05-19 | 솔브레인 주식회사 | Composition for etching and manufacturing method of semiconductor device using the same |
KR20180084210A (en) * | 2017-01-16 | 2018-07-25 | 동우 화인켐 주식회사 | Non-phosphoric acid based composition for etching silicon nitride layer |
KR101828437B1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-03-29 | 주식회사 디엔에스 | A Composition for Wet Etching to Silicon Nitride |
-
2018
- 2018-10-31 KR KR1020180131880A patent/KR102571430B1/en active IP Right Grant
-
2019
- 2019-10-31 JP JP2019198826A patent/JP7397628B2/en active Active
- 2019-10-31 CN CN201911051517.2A patent/CN111117625B/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010515245A (en) | 2006-12-21 | 2010-05-06 | アドバンスド テクノロジー マテリアルズ,インコーポレイテッド | Compositions and methods for selective removal of silicon nitride |
CN107573940A (en) | 2016-07-04 | 2018-01-12 | Oci有限公司 | Silicon nitride film etching solution |
US20180163130A1 (en) | 2016-12-14 | 2018-06-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Etching composition and method for fabricating semiconductor device by using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111117625A (en) | 2020-05-08 |
KR20200049063A (en) | 2020-05-08 |
CN111117625B (en) | 2022-08-23 |
JP2020072274A (en) | 2020-05-07 |
KR102571430B1 (en) | 2023-08-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102507051B1 (en) | Etching solution for silicon nitride layer | |
KR102079043B1 (en) | Etching solution for silicon nitride layer | |
KR102079041B1 (en) | Etching solution for silicon substrate | |
KR102079042B1 (en) | Etching solution for silicon substrate | |
KR102273127B1 (en) | Silicon nitride layer etching composition and etching method using the same | |
JP7397628B2 (en) | Silicon substrate etching solution and method for manufacturing semiconductor devices using the same | |
KR102345211B1 (en) | Silicon nitride layer etching composition and etching method using the same | |
JP2021072437A (en) | Silicon nitride film etching solution and method of producing semiconductor element using the same | |
JP7397643B2 (en) | Silicon substrate etching solution and method for manufacturing semiconductor devices using the same | |
JP7397676B2 (en) | Silicon substrate etching solution and method for manufacturing semiconductor devices using the same | |
JP7321006B2 (en) | Silicon substrate etching solution | |
KR20180117234A (en) | Method for preparing etching solution | |
KR102335965B1 (en) | Silicon nitride layer etching composition | |
JP7390808B2 (en) | silicon substrate etching solution | |
KR20180066332A (en) | Etching solution for silicon substrate | |
JP7489242B2 (en) | Silicon nitride film etching solution and method for manufacturing semiconductor device using same | |
KR20200137502A (en) | Etching solution for silicon substrate and method for preparing semiconductor device using the same | |
JP2021015968A (en) | Silicon nitride film etching solution and production method thereof | |
JP2021015969A (en) | Silicon nitride film etching solution and manufacturing method for semiconductor devices using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221012 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230606 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230904 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231114 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231201 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7397628 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |