KR101643655B1 - 실리콘 산화막 식각액 - Google Patents

실리콘 산화막 식각액 Download PDF

Info

Publication number
KR101643655B1
KR101643655B1 KR1020150002734A KR20150002734A KR101643655B1 KR 101643655 B1 KR101643655 B1 KR 101643655B1 KR 1020150002734 A KR1020150002734 A KR 1020150002734A KR 20150002734 A KR20150002734 A KR 20150002734A KR 101643655 B1 KR101643655 B1 KR 101643655B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon oxide
weight
parts
film
silicon
Prior art date
Application number
KR1020150002734A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160085569A (ko
Inventor
이명호
정태수
문재웅
Original Assignee
주식회사 이엔에프테크놀로지
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 이엔에프테크놀로지 filed Critical 주식회사 이엔에프테크놀로지
Priority to KR1020150002734A priority Critical patent/KR101643655B1/ko
Publication of KR20160085569A publication Critical patent/KR20160085569A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101643655B1 publication Critical patent/KR101643655B1/ko

Links

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
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
    • H01L21/31055—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step the removal being a chemical etching step, e.g. dry etching
    • H01L21/31056—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step the removal being a chemical etching step, e.g. dry etching the removal being a selective chemical etching step, e.g. selective dry etching through a mask

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

본 발명은, 실리콘 산화막을 선택적으로 식각할 수 있는 실리콘 산화막 식각액을 제공한다. 본 발명에 따른 실리콘 산화막 식각액에 의하면, 실리콘막 부식 방지제를 함유함에 따라, 반도체 패턴 구조 형성시 실리콘막에 손상을 주지 않으면서 실리콘 산화막을 식각할 수 있으므로 각종 반도체 소자 공정에 유용하게 쓰일 수 있다.

Description

실리콘 산화막 식각액 {Solution for etching silicon oxide layer}
본 발명은 실리콘 산화막 식각액에 관한 것으로, 반도체 제조 공정에 있어서, 실리콘막에 영향을 주지 않고 실리콘 산화막을 선택적으로 식각할 수 있는 실리콘 산화막 식각액에 관한 것이다.
TFT-LCD 등과 같은 박막 디스플레이 장치의 제조 공정에서는 전기회로 설계에 있어 금속 배선간 전기적인 고립을 위하여 실리콘 산화막 혹은 질화막을 사용하게 된다. 실리콘 산화막 또는 질화막은 필요에 의해서 일정한 형태로 식각되는데, 이때 HF 및 NH4F를 포함하는 식각액이 사용된다.
반도체나 박막 디스플레이 제조공정에서 회로 기판 형성시 게이트 및 소스/드레인 금속 소자의 전기적 고립을 목적으로 형성된 실리콘 산화막에서 접점용 금속 형성에 필요한 콘택 홀이 형성될 수 있도록 일부 실리콘 산화막을 식각하는 용도로 상기 식각액이 사용될 수 있다.
이와 같은 종래의 실리콘 산화막 식각법의 경우, 직접적으로 금속 소자 또는 실리콘이 노출되지 않은 상태에서 사용되거나, 산화막과 금속층 및 실리콘 막 간에 배리어 막이 있는 상태에서 사용되어 금속층과 실리콘막에 직접적인 영향을 주지 않게 된다. 그러나 일반적으로 실리콘 질화막을 사용하는 일부 배리어 막의 미세구멍(pin hole) 혹은 직접적인 손상에 의하여 내부 금속막과 실리콘막에 영향을 주는 문제가 발생되기도 한다.
이러한 문제에 대한 개선으로 일부 첨가제를 적용하여 금속막에 대한 부식을 방지하는 경우도 있지만, 그 효과가 충분하지 못한 경우가 대부분이며, 실리콘 부식 방지에 대해서는 개시하고 있지 않다.
금속막 및 실리콘의 부식 방지의 한 방법으로 식각액의 조성이 아닌 공정 조건을 조절하여 식각액의 접촉 시간을 줄이는 방법이 알려져 있지만, 이는 실리콘 산화막의 비식각(unetch) 불량 등의 문제를 역으로 가져오게 되므로 후 공정에 영향을 주어 근본적인 해결책이 되지는 못하고 있다. 따라서, 실리콘 산화막 식각시 금속막과 하부 실리콘을 보호할 수 있는 식각액이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는,
단일 또는 패턴 구조에 있어서, 실리콘막에 대한 손상을 주지 않고, 실리콘 산화막을 선택적으로 식각할 수 있는 실리콘 산화막 식각액을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
실리콘 산화막 식각액 100 중량부를 기준으로,
다가 히드록시기 함유 실리콘 부식방지제 0.01 내지 10중량부;
질소 함유 할로겐화물 0.1 내지 40중량부;
무기산 및 유기산 중 1종 이상의 화합물 0.1 내지 50중량부; 및
잔량의 물;을 포함하는 실리콘 산화막 식각액을 제공한다.
본 발명에 따른 실리콘 산화막 식각액에 의하면, 직접 노출되는 실리콘막 또는 금속막과 그 하부에 형성된 것인 실리콘막 패턴 구조에 있어서, 실리콘 막에 영향을 주지 않고 실리콘 산화막을 선택적으로 식각할 수 있는 식각액을 제공함으로써 실리콘막을 보호하는 것이 가능해지고 또한 금속막 부식 방지제를 추가적으로 포함함으로써 직접 부식 및 갈바닉 부식을 효율적으로 제어할 수 있게 된다. 따라서 상기 실리콘 산화막 식각액은 각종 반도체 소자 제조시 유용하게 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 실리콘 산화막 식각액 100중량부를 기준으로, 다가 히드록시기 함유 실리콘 부식방지제 0.01 내지 10중량부; 질소 함유 할로겐화물 0.1 내지 40중량부; 무기산 및 유기산 중 1종 이상의 화합물 0.1 내지 50중량부; 및 잔량의 물;을 포함하는 실리콘 산화막 식각액을 제공한다.
상기 실리콘 산화막 식각액은 실리콘을 기재로 하는 반도체 제조용 기판에서의 실리콘 산화막 식각시, 직접 노출되는 실리콘막 또는 금속막과 그 하부 실리콘막에 형성된 것인 패턴 구조에서 실리콘 막 표면을 보호함으로써 실리콘의 부식을 보다 효율적으로 제어할 수 있는 역할을 수행할 수 있으며, 그 결과 실리콘 산화막을 선택적으로 식각 처리할 수 있다.
일 태양에 따르면, 상기 식각액은 다가 히드록시기 함유 실리콘 부식방지제를 필수적으로 포함하며, 이 성분은 실리콘 표면에 대한 이동이 쉽고, 실리콘 표면에 보호 피막을 형성하여 실리콘 표면이 식각액과 접촉하는 것을 방해함으로써 상기 실리콘막을 부식으로부터 보호할 수 있게 된다.
이와 같은 실리콘 부식방지제에 포함되는 히드록시기로서는 다가의 히드록시기가 사용될 수 있으며, 여기서 "다가"라는 용어는 다수의 히드록시기가 포함되어 있는 경우를 나타내며, 상기 실리콘 부식 방지제가 화합물인 경우의 다가 히드록시기로서는 예를 들어 2 내지 20개의 히드록시기가 포함될 수 있다. 다만, 본 명세서에서 상기 실리콘 부식방지제에 포함되는 히드록시기는 카르복실기(-COOH)에 포함된 OH와는 구별되는 것으로 해석되어야 한다.
일 구현예에 따르면, 상기 다가 히드록시기 함유 실리콘 부식방지제로서는 탄소수 1 내지 30의 화합물, 예를 들어 히드록시기 함유 유기산, 글라이콜류 화합물, 당류(sugars) 화합물, 당산류(saccharic acids) 화합물, 당알코올류(sugar alcohols) 화합물, 이들의 중합체 또는 이들의 2종 이상 혼합물을 사용할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 히드록시기 함유 유기산은, 예를 들어 아스콜빈산 또는 시트르산 등을 하나 이상 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 글라이콜류 화합물은, 예를 들어 트리에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸디글리콜, 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리프로필렌글리콜 등을 하나 이상 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 당류 화합물은 예를 들어, 글루코스, 자일로스, 프럭토스, 만노스 및 아라비노스 등을 하나 이상 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 당산류 화합물은, 예를 들어 글루콘산, 만누론산, 알기닌산 등을 하나 이상 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 당알코올류 화합물은, 예를 들어 락티톨, 솔비톨, 만니톨, 아이소말트(Isomalt), 자일리톨, 리비톨 등을 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 실리콘 부식 방지제에 포함할 수 있는 상기 히드록시기 함유 유기산, 글라이콜류 화합물, 당류 화합물, 당산류 화합물, 당알코올류 화합물은 중합되어 중합체로 사용될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 다가 히드록시기 함유 실리콘 부식 방지제로서는 아스콜빈산, 솔비톨, 글루코스, 글리세린 및 폴리에틸렌 글리콜 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 다가 히드록시기 함유 실리콘 부식 방지제에 포함되는 화합물에 존재하는 하나 이상의 수소원자는 다른 치환기로 치환될 수 있으며, 예를 들어 할로겐원자, 카르복실기, 티올기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 헤테로알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알킬카르보닐기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐카르보닐기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 탄소수 2 내지 20의 헤테로알케닐기, 탄소수 2 내지 20의 헤테로알키닐기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 7 내지 30의 아릴알킬기 등으로 치환될 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 다가 히드록시기 함유 실리콘 부식방지제는 상기 실리콘 산화막 식각액 100중량부를 기준으로 0.01 내지 10중량부의 함량으로 포함될 수 있고, 예를 들어 0.01 내지 5중량부, 또는 0.01 내지 3중량부의 함량으로 사용할 수 있으며, 이와 같은 범위에서 실리콘 산화막에 대한 식각 성질의 저하 없이 충분한 착물 형성능을 제공할 수 있게 된다.
일구현예에 따르면, 상기 실리콘 산화막 식각액은 산 성분으로서 무기산, 유기산 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 무기산은 보조 산화제로서 사용될 수 있으며, 금속 이온과 반응하여 식각률이 감소하는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 아울러, 무기산의 함량에 따라 식각 속도를 제어할 수 있게 된다. 이와 같은 무기산으로는, 예를 들어 불화수소산, 염산, 황산, 질산 및 인산으로 이루어진 군 중에서 하나 이상을 사용할 수 있으며, 이들 중 불화수소산이 식각 효율 측면에서 바람직할 수 있다.
상기 유기산은 카르복실기 또는 술폰산기를 함유하는 유기산을 예시할 수 있으며, 이들 카르복실기 또는 술폰산기의 산소가 가지고 있는 비공유전자쌍에 의하여 금속과 착체를 형성할 수 있으며, 이러한 유기산의 비공유전자쌍의 성질에 의하여 금속과 유기산이 착체를 형성하는 경우 입체장애 효과를 나타내므로 금속의 산화력을 감소시켜 금속막의 식각을 저해하는 역할을 수행할 수도 있다. 또한 이러한 유기산을 포함함으로써 식각량, 식각 속도, 및 식각 균일성을 개선하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 유기산으로서는 포름산, 아세트산 및 메탄 술폰산 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
또한 상기 무기산과 유기산은 각각 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 각 무기산과 유기산의 혼합 비율은 무기산 및 유기산을 각각 1:9 내지 9:1의 중량비로 할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 실리콘 산화막 식각액 100중량부를 기준으로, 상기 무기산, 유기산 또는 이들의 혼합물은 0.1 내지 50중량부의 함량으로 사용될 수 있으며, 예를 들어 0.1 내지 30 중량부, 혹은 0.5 내지 10중량부를 사용할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 실리콘 산화막 식각액은 질소 함유 할로겐화물을 포함할 수 있으며, 이 성분은 실리콘 산화막을 식각하는 주성분 또는 식각 보조제일 수 있다.
구체적으로, 상기 질소 함유 할로겐화물은 불화암모늄, 불화수소암모늄, 염화암모늄 등을 포함할 수 있다. 상기 질소 함유 할로겐화물의 할로겐 성분은 실리콘 성분을 용해시킬 수 있으므로 이로 인해 실리콘 산화막의 식각 속도를 조절하는 역할을 수행할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 질소 함유 할로겐화물의 함량은 상기 실리콘 산화막 식각액 100중량부를 기준으로 0.1 내지 40중량부, 예를 들어 5 내지 30 중량부, 혹은 10 내지 30중량부의 함량으로 사용할 수 있으며, 이와 같은 범위에서 실리콘 산화막의 식각을 충분히 수행할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 무기산, 유기산 또는 이들의 혼합물; 및 상기 질소 함유 할로겐화물의 함량을 조절하여 실리콘 산화막의 식각 속도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 질소 함유 할로겐화물(B) 대비 상기 무기산, 유기산 또는 이들의 혼합물(A)의 중량비(A/B)는 0.01 내지 1, 또는 0.05 내지 0.5의 범위를 가질 수 있다.
상기 금속막 부식 방지제로는 질소 함유 화합물을 포함할 수 있으며, 예를 들어 함질소 헤테로고리 화합물, 아민기 함유 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 질소 함유 화합물은 방향족 고리 내에 질소원자를 적어도 하나 포함하는 화합물로서, 상기 질소원자가 슬러리 내에서 수소이온으로 해리될 수 있는 수소원자와 직접 결합된 것인 화합물을 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면 상기 금속막 부식방지제는 트리아진계 화합물을 포함할 수 있으며 또한 아졸계 화합물로서 트리아졸 화합물, 벤조트리아졸 화합물, 이미다졸 화합물, 테트라졸 화합물, 티아졸 화합물, 옥사졸 화합물 및 피라졸 화합물 등을 포함할 수 있고 이들 화합물은 각각 독립적으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 금속막 부식방지제가 포함할 수 있는 아졸계 화합물의 예로서는 트리아졸, 1H-1,2,3-트리아졸, 1,2,3-트리아졸-4,5-디카르복실산, 1,2,4-트리아졸, 1-H-1,2,4-트리아졸-3-티올, 3-아미노-트리아졸 등을 들 수 있으며 이들 화합물은 각각 독립적으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아졸계 화합물의 다른 예로 벤조트리아졸 화합물이 있으며, 벤조트리아졸, 1-아미노-벤조트리아졸, 1-하이드록시-벤조트리아졸, 5-메틸-1H-벤조트리아졸, 벤조트리아졸-5-카르복실산 등을 들 수 있다. 이들은 각각 독립적으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아졸계 화합물의 또 다른 예로 이미다졸 화합물의 예로서는 이미다졸, 1-메틸 이미다졸, 벤지미다졸, 1-메틸-벤지미다졸, 2-메틸-벤지미다졸, 5-메틸-벤지미다졸 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아졸계 화합물의 다른 예로 테트라졸 화합물이 있으며 1H-테트라졸, 1H-테트라졸-5-아세트산, 5-아미노-테트라졸 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아졸계 화합물의 또 다른 예로 티아졸 화합물이 있으며 벤조티아졸, 2-메틸-벤조티아졸, 2-아미노-벤조티아졸, 6-아미노-벤조티아졸, 2-메르캅토-벤조티아졸 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아졸계 화합물의 또 다른 예로 옥사졸 화합물이 있으며 이소옥사졸, 벤조 옥사졸, 2-메틸-벤조옥사졸, 2-메르캅토-벤조옥사졸 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아졸계 화합물의 다른 예로 피라졸 화합물이 있으며 피라졸, 4-피라졸-카르복실산 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 상기 금속막 부식방지제에 포함할 수 있는 화합물의 예로 싸이올계 화합물을 들 수 있으며 2-머캅토에탄올, 1-머캅토2,3프로판디올 등의 화합물을 사용할 수 있으며 상기 부식방지제는 기재된 바에 한정되지는 않는다.
또한 일구현예에 따르면 상기 금속막 부식 방지제로서는 메틸피리딘 및 시스테아민 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 실리콘 산화막 식각액에서 상기 금속막 부식 방지제의 함량은 식각액 100중량부를 기준으로 0.01 내지 10중량부, 또는 0.1 내지 3중량부일 수 있으며, 이와 같은 범위에서 금속막 부식을 충분히 방지할 수 있게 된다.
상기 금속막 부식 방지제는 또한 갈바닉 부식 현상을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 갈바닉 부식이란 전해질 내에 상이한 두 종의 금속이 서로 접촉할 경우 전위차가 발생되면서 금속 간 전류가 흐름으로 인해 내식성이 큰 음극 쪽 금속의 부식은 억제되고 활성이 큰 양극 쪽 금속의 부식이 촉진되는 것으로 상기 금속막 부식 방지제에 의해 서로 다른 금속막을 적용하는 전기 소자에 상기 금속막에 부식 방지막이 형성됨으로써 이러한 갈바닉 부식 현상을 방지할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 실리콘 산화막 식각액은 용매로서 물을 포함할 수 있다. 상기 물은 일반적으로 반도체 공정용 탈이온수를 사용할 수 있다. 예를 들어, 사용되는 물은 18 MΩ/㎝ 이상의 순도를 가질 수 있으며, 상기 실리콘 산화막 식각액 100중량부를 기준으로 98중량부 이하, 예를 들어 20 내지 95중량부로 포함될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 실리콘 산화막 식각액은 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제는 적용 표면에 대해 젖음성(wetting property)을 향상시켜 상기 실리콘 산화막 식각액이 골고루 작용할 수 있도록 하고, 첨가제의 거품 특성 개선 및 기타 유기 첨가제에 대한 용해성을 높이기 위해 추가적으로 첨가될 수 있다.
상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제로 이루어지는 군 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제는 수용액 상태에서 이온을 생성하지 않는 이유로 다른 유형의 계면 활성제와 혼합 첨가하여 사용할 수 있다. 비이온성 계면활성제는 예를 들어, 에톡시레이티드 리니어 알코올, 에톡시레이티드 알킬 페놀, 지방산 에스테르, 아민 및 아마이드 유도체, 알킬폴리글리코사이드, 산화에틸렌-산화프로필렌 혼성 중합체, 폴리알콜 및 에톡시레이티드 폴리알콜, 싸이올 및 메르캅탄 파생 화합물을 포함할 수 있다.
상기 음이온성 계면활성제는 황산염, 술폰산염, 유기인산계열, 사르코신, 알킬 아미노산, 라우릴 사르코시네이트를 포함할 수 있으며, 예를 들어 알킬 에스테르 황산염, 알킬 에톡시 에테르 황산염, 도데실 벤젠 술폰산염, 알킬 벤젠 술폰산염, 알파-올레핀 술폰산염, 리그노 술폰산염, 술포-카르복실 화합물을 포함할 수 있다.
상기 양이온성 계면활성제는 음전하 기질에 흡착이 가능하며 이로 인해 정전기 방지 및 유연제의 역할을 할 수 있다. 또한 고형 입자의 분산제, 부유집진제, 소수성제, 부식방지제의 역할을 할 수 있다. 양이온성 계면활성제는 예를 들어 패티 아민, 4급 암모늄, 리니어 디아민, n-도데실 피리디늄 클로라이드, 이미다졸 및 몰포린 화합물을 포함할 수 있다.
상기 양쪽성 계면활성제는 동일 분자 중에 음이온성과 양이온성으로 해리될 수 있고, 일정한 등전점을 가지며, 예를 들어 암포카복실레이트, 알킬 베타인, 알킬아미도 베타인, 알킬아미도 설타인, 암포포스페이트, 포스포베타인, 피로포스포베타인, 카르복시알킬 알킬 폴리아민을 포함할 수 있다.
상기 계면활성제로서는 예를 들어 아세틸렌디올, 알킬아민, 알킬카르복실산 및 플루로닉 계열 중합체 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 플루로닉 계열 중합체는 예를 들어, 에틸렌옥사이드와 프로필렌옥사이드의 블록공중합체 등을 포함할 수 있다.
상기 실리콘 산화막 식각액에 포함할 수 있는 계면활성제는 당업계에 일반적으로 사용되는 것일 수 있으며, 상기 기재된 계면활성제에 제한되지는 않는다.
한편 상기 계면활성제의 함량이 적절하게 첨가되지 못하는 경우 상기 실리콘 산화막 식각액의 젖음성 향상, 첨가제의 거품 특성 개선 및 기타 유기 첨가제에 대한 용해성을 높이는 효과를 기대할 수 없거나 또는 용해도의 문제로 인해 계면활성제 석출 문제가 발생할 수 있다. 따라서 상기 계면활성제는 상기 실리콘 산화막 식각액 100중량부를 기준으로 0.0005 내지 5중량부의 함량으로 첨가할 수 있으며, 예를 들어 비이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 0.001 내지 2 중량부 첨가함으로서 실리콘 산화막의 식각을 수행할 수 있다.
또한, 상기 일구현예에 따른 실리콘 산화막 식각액에 유기용제를 추가로 첨가할 수 있다. 상기 유기용제는 상기 계면활성제와 같이 젖음성 및 유기 첨가제에 대한 용해성 향상의 역할을 할 수 있으며, 경우에 따라서 제품의 저온 보관에 따른 보관 안정성을 개선시킬 수 있다. 상기 유기용제는 알코올계 화합물로서 메탄올, 에탄올 등으로부터 선택되는 1종 혹은 2종 이상을 포함할 수 있다. 상기 유기용제의 함량은 상기 실리콘 산화막 식각액 100중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부일 수 있다. 예를 들어 상기 유기용제는 0.2 내지 5 중량부일 수 있고, 10 중량부 이상인 경우에는 실리콘 산화막을 패터닝하고 있는 유기층(포토레지스트 패턴)에 대해 침식 문제를 야기할 수 있다.
또한 상기 실리콘 산화막 식각액에 대한 식각 대상물이 되는 실리콘 산화막은 고온 환경에서 실리콘 산화막을 형성하는 열 산화막, 반응 가스로서 TEOS 가스를 사용하여 플라즈마 처리에 의해 실리콘 산화막을 형성한 P-TEOS막으로 한정되지 않고, LP-TEOS(Low-Pressure TEOS)막, SOG(Spin On Glass)막, NSG(Non Doped Silicate Glass)막, BSG(Boro Silicate Glass)막, PSG(Phospho Silicate Glass)막, BPSG(Boro Phospho Silicate Glass)막, SiN막 등의 산화막에 대해서도 적용할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 실리콘 산화막 식각액은 반도체 구조의 소자를 제조하는 공정, 예를 들어 고집적도를 갖는 반도체 막에서의 게이트 전극 형성 공정 중 실리콘을 기질로 하는 반도체 제조용 기판에서 실리콘 산화막을 선택적으로 식각하는데에 유용하게 사용할 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 실시예를 가질 수 있는 바, 이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 실시예를 도면에 예시하고 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물로 이해되어야 한다.
실시예 1 내지 8, 비교예 1 내지 7
하기 표 1에 기재된 성분 함량으로 각 성분을 혼합하여 실시예 1 내지 8의 실리콘 산화막 식각액 및 비교예 1 내지 7의 실리콘 산화막 식각액을 제조하였다(잔량은 물).
실시예 및 비교예 HF/NH4F 조성
(중량 %)		 실리콘 부식 방지제
(중량 %)		 금속막 부식 방지제
(중량 %)
HF NH4F 종류 함량 종류 함량
실시예 1 2.5 25 AC 0.6
실시예 2 2.5 25 Sor 0.6
실시예 3 2.5 25 Glu 0.6
실시예 4 2.5 25 Gly 0.6
실시예 5 2.5 25 PEG 0.6
실시예 6 2.5 25 PEG 0.6 CA 0.2
실시예 7 7 20 PEG 0.6
실시예 8 20 20 PEG 0.6
비교예 1 2.5 25
비교예 2 2.5 25 CA 0.2
비교예 3 7 20
비교예 4 20 20
비교예 5 2.5 25 Glut 0.6
비교예 6 2.5 25 EDTA 0.6
비교예 7 2.5 25 MI 0.6
CA : 시스테아민,
AC : 아스콜빈산,
Sor: 솔비톨,
Glu : 글루코스,
Gly : 글리세린
PEG : 폴리에틸렌글리콜 (PEG-200),
Glut : 글루타민산 (히드록시기 불포함)
EDTA : 에틸렌디아민테트라아세트산 (히드록시기 불포함)
MI : 1,2-디메틸이미다졸 (히드록시기 불포함)
실험예 1: 부식 특성 평가
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7에서 제조한 실리콘 산화막 식각액의 부식 특성을 평가하기 위하여 실리콘 산화막의 식각 속도, 실리콘막에 대한 부식 특성을 비교하였다.
a. 실리콘 산화막의 식각속도 평가
실리콘 산화막 식각속도 평가에 이용된 시편은 실리콘 웨이퍼에 실리콘 산화막(thermal oxide)을 단일막으로 형성한 후, 20mm x 30mm 크기로 잘라서 사용하였다. 상기 실리콘 산화막 식각속도를 평가하기 위하여 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7에 의해 제조된 실리콘 산화막 식각액 100g을 투명 플라스틱 용기에 채우고, 항온 수조를 이용하여 25℃ 온도로 맞춰 미리 준비한 평가 시편을 식각 속도에 따라 시간을 조절하여 식각 처리한 후, 막 두께를 비접촉식 박막 두께 측정기(ST-2000DLXn, K-MAC사)를 이용하여 측정하였다.
b. 실리콘 부식 평가
부식 평가에 사용된 시편은 실리콘 단일막과 실리콘을 기질로 하는 금속 적층막으로 구분하여 준비하였다. 상기 실리콘 단일막은 베어 실리콘 웨이퍼를 사용하였으며, 상기 실리콘을 기질로 하는 금속 적층막은 실리콘 웨이퍼에 텅스텐(W) / 티타늄질화막(TiNx) / 코발트실리사이드(CoSix) / 폴리실리콘(Poly Si, 하부막)을 순차적으로 적층하여 사용하였다. 상기 실리콘 단일막과, 실리콘을 기질로 하는 금속 적층막은 평가시 20mm x 30mm 크기로 잘라서 사용하였다.
상기 부식 평가에 대한 측정은 상기 실리콘 산화막 식각 속도의 평가에 대한 측정과 동일하게 하였다.
시편의 부식 특성은 주사 전자 현미경(SEM, S-4800, Hitachi사)을 이용하여 실리콘 단일막의 표면 상태를 관찰 함으로써 기호로 표시하였으며, 실리콘을 기질로 하는 금속 적층막의 부식 속도는 처리 시간을 기준으로 Å/min 단위로 환산하여 표기하였다.
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7에 대한 실리콘 산화막 식각 속도, 실리콘 단일막 표면 상태 및 실리콘을 기질로 하는 금속 적층막 부식 속도의 평가 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
Figure 112015001904509-pat00001
- 단일막 표면 상태에 대한 평가 기준
X: 매우 불량
△: 불량
○: 양호
◎: 매우 양호
상기 표 2와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 부식 방지제를 포함하는 실시예 1 내지 8의 경우, 실리콘 산화막에 대한 식각 속도를 유지하면서도 실리콘막에 대한 부식이 거의 발생하지 않았다. 그에 따라 실리콘 단일막 및 금속 적층막에 대한 상태가 매우 양호함을 확인할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 실리콘 산화막 식각액은 실리콘을 보호하면서 실리콘 산화막에 대해 선택적인 식각 공정을 수행할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술한 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 상기 기재된 특정한 실시예에 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.

Claims (12)

  1. 실리콘 산화막 식각액 100중량부를 기준으로,
    다가 히드록시기 함유 실리콘 부식방지제 0.1 내지 3중량부;
    질소 함유 할로겐화물 5 내지 30중량부;
    무기산 및 유기산 중 1종 이상의 화합물 0.5 내지 10중량부; 및
    잔량의 물;을 포함하며,
    상기 다가 히드록시기 함유 실리콘 부식방지제가 아스콜빈산, 솔비톨, 글루코스, 자일로스, 만노스 및 폴리에틸렌글리콜 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인 실리콘 산화막 식각액.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 질소 함유 할로겐화물이 불화암모늄 또는 불화수소암모늄인 것인 실리콘 산화막 식각액.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 질소 함유 할로겐화물(B) 대비 상기 무기산, 유기산 또는 이들의 혼합물(A)의 중량비(A/B)가 0.01 내지 1인 것인 실리콘 산화막 식각액.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막 식각액이 이 식각액 100중량부를 기준으로 금속막 부식방지제 0.01 내지 10중량부를 더 포함하는 것인 실리콘 산화막 식각액.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 금속막 부식방지제가 함질소 헤테로고리 화합물, 아민기 함유 화합물 또는 이들의 혼합물인 것인 실리콘 산화막 식각액.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막 식각액이 이 식각액 100중량부를 기준으로 유기용제 0.1 내지 10중량부를 더 포함하는 것인 실리콘 산화막 식각액.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막 식각액이 이 식각액 100중량부를 기준으로 계면활성제 0.1 내지 5중량부를 더 포함하는 것인 실리콘 산화막 식각액.
  12. 실리콘 산화막 식각액을 사용하는 반도체 소자의 식각방법에 있어서,
    제1항 및 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 실리콘 산화막 식각액을 사용하여, 실리콘막, 실리콘 산화막 및 금속막의 적층막 중 실리콘 산화막을 선택적으로 식각하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 식각방법.
KR1020150002734A 2015-01-08 2015-01-08 실리콘 산화막 식각액 KR101643655B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150002734A KR101643655B1 (ko) 2015-01-08 2015-01-08 실리콘 산화막 식각액

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150002734A KR101643655B1 (ko) 2015-01-08 2015-01-08 실리콘 산화막 식각액

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160085569A KR20160085569A (ko) 2016-07-18
KR101643655B1 true KR101643655B1 (ko) 2016-07-28

Family

ID=56679640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150002734A KR101643655B1 (ko) 2015-01-08 2015-01-08 실리콘 산화막 식각액

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101643655B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102595547B1 (ko) * 2016-11-01 2023-10-30 주식회사 이엔에프테크놀로지 실리콘 식각액 조성물
KR102398593B1 (ko) * 2017-05-02 2022-05-17 주식회사 이엔에프테크놀로지 실리콘 질화막에 대한 선택적 에칭을 위한 식각 조성물
KR102546609B1 (ko) * 2018-07-13 2023-06-23 오씨아이 주식회사 실리콘 기판 식각 용액

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100703014B1 (ko) * 2005-10-26 2007-04-06 삼성전자주식회사 실리콘 산화물 식각액 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
KR100823461B1 (ko) * 2007-05-11 2008-04-21 테크노세미켐 주식회사 실리콘산화막 및 실리콘질화막 식각용 식각액 조성물

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101344629B1 (ko) * 2007-03-09 2013-12-26 동우 화인켐 주식회사 실리콘 산화막에 대한 선택적 에칭액 조성물
KR20090030702A (ko) * 2007-09-20 2009-03-25 주식회사 하이닉스반도체 절연막 제거용 식각 조성물

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100703014B1 (ko) * 2005-10-26 2007-04-06 삼성전자주식회사 실리콘 산화물 식각액 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
KR100823461B1 (ko) * 2007-05-11 2008-04-21 테크노세미켐 주식회사 실리콘산화막 및 실리콘질화막 식각용 식각액 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160085569A (ko) 2016-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI659088B (zh) 蝕刻組成物
KR100860367B1 (ko) 금속실리사이드막 대비 실리콘 산화막에 대한 상대적인 식각 선택성이 향상된 식각용액
KR20150126637A (ko) 티타늄 나이트라이드를 선택적으로 에칭하기 위한 조성물 및 방법
KR20120066950A (ko) 식각액, 이를 이용한 표시 장치 및 그 제조 방법
EP3697866B1 (en) Etching compositions
KR20160019878A (ko) 실리콘 산화막 에칭액
KR20150124540A (ko) 식각액 및 이를 이용한 표시 장치의 제조 방법
KR102595547B1 (ko) 실리콘 식각액 조성물
KR101643655B1 (ko) 실리콘 산화막 식각액
CN114258424A (zh) 蚀刻组合物
KR20160002312A (ko) 식각 조성물, 식각 방법 및 전자 소자
CN113278975A (zh) 铜钼蚀刻剂组合物，铜钼膜层的蚀刻方法与显示面板
CN114144508A (zh) 蚀刻组合物
TW202043438A (zh) 蝕刻組成物
KR102179756B1 (ko) 질화 금속막 식각액 조성물
KR102506218B1 (ko) 질화티타늄 막의 식각액 조성물
KR101790494B1 (ko) 실리콘 산화막 에칭액
TW202113039A (zh) 蝕刻組成物
CN113454267A (zh) 蚀刻组合物
EP3850123B1 (en) Etching compositions
KR20190030458A (ko) 세정액 조성물
KR100906502B1 (ko) 금속실리사이드막 대비 실리콘 산화막에 대한 상대적인식각 선택성이 향상된 식각용액
KR20090042216A (ko) 금속실리사이드막 대비 실리콘 산화막에 대한 상대적인 식각 선택성이 향상된 식각용액
KR20190033886A (ko) 다층구조 금속막의 불소 프리 식각액 조성물 및 이를 이용한 다층구조 금속막의 식각 방법
KR20160094640A (ko) 티타늄막 식각액 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190124

Year of fee payment: 4