KR102446076B1 - Composition for etching and manufacturing method of semiconductor device using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식각 조성물, 식각 방법 및 반도체 소자에 관한 것으로서, 상기 식각 조성물은 인산 및 무기산을 포함한다.
상기 식각 조성물은 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 선택적 식각을 가능하게 하고, 실리콘 첨가제를 생략하여 첨가제 기인 파티클 생성을 억제시키고, 무기산 혼합으로 인하여 용해도를 향상시키고, 용액의 끓는점을 올려 높은 온도로 가열이 가능하게 한다.The present invention relates to an etching composition, an etching method, and a semiconductor device, wherein the etching composition includes phosphoric acid and an inorganic acid.
The etching composition enables the selective etching of the silicon nitride film and the silicon oxide film, suppresses the generation of particles due to the additive by omitting the silicon additive, improves solubility due to mixing of inorganic acids, and raises the boiling point of the solution to be heated to a high temperature make it
Description
본 발명은 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 선택적 식각이 가능한 식각 조성물 및 이 식각 조성물을 이용한 식각 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an etching composition capable of selectively etching a silicon nitride film and a silicon oxide film, and a method of manufacturing a semiconductor device including an etching process using the etching composition.
반도체 제조 공정에 있어서, 실리콘 산화막(SiO2) 등의 산화막 및 실리콘 질화막(SiNx) 등의 질화막은 대표적인 절연막으로 각각 단독으로, 또는 1층 이상의 막들이 교대로 적층되어 사용된다. 또한, 이러한 산화막 및 질화막은 금속 배선 등의 도전성 패턴을 형성하기 위한 하드마스크로도 이용된다.In a semiconductor manufacturing process, an oxide film such as a silicon oxide film (SiO 2 ) and a nitride film such as a silicon nitride film (SiN x ) are used as representative insulating films, each alone or by alternately stacking one or more layers. In addition, these oxide films and nitride films are also used as hard masks for forming conductive patterns such as metal wiring.
상기 질화막을 제거하기 위한 습식 식각 공정에서는 일반적으로 탈이온수를 포함하는데, 상기 탈이온수는 식각율 감소 및 산화막에 대한 식각 선택성의 변화를 방지하기 위하여 첨가되는 것이나, 공급되는 탈이온수의 양의 미세한 변화에도 질화막 식각 제거 공정에 불량이 발생하는 문제가 있다.The wet etching process for removing the nitride layer generally includes deionized water. The deionized water is added to reduce an etch rate and prevent a change in etch selectivity for the oxide layer, but a slight change in the amount of deionized water to be supplied. There is also a problem in that defects occur in the etching removal process of the nitride film.
도 1a 및 1b는 플래시 메모리 소자의 소자 분리 공정을 나타내는 공정 단면도이다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a device isolation process of a flash memory device.
먼저 도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 터널산화막(11), 폴리실리콘막(12), 버퍼산화막(13) 및 패드질화막(14)을 차례로 형성한 후, 폴리실리콘막(12), 버퍼산화막(13) 및 패드질화막(14)을 선택적으로 식각하여 트렌치를 형성한다. 이어서, 트렌치를 갭필할 때까지 SOD 산화막(15)을 형성한 후, 패드질화막(14)을 연마정지막으로 하여 SOD 산화막(15)에 대해 CMP 공정을 실시한다.First, as shown in FIG. 1A , a
따라서, 반도체 제조 공정에서 산화막에 대하여 질화막을 선택적으로 식각하면서도 파티클 발생과 같은 문제점을 갖지 않는 고선택비의 식각 조성물이 요구되는 실정이다.Accordingly, there is a need for an etching composition having a high selectivity that does not have problems such as generation of particles while selectively etching a nitride film with respect to an oxide film in a semiconductor manufacturing process.
본 발명은 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 선택적 식각을 가능하게 하고, 실리콘 첨가제를 생략하여 첨가제 기인 파티클 생성을 억제시키고, 무기산 혼합으로 인하여 용해도를 향상시키고, 용액의 끓는점을 올려 높은 온도로 가열이 가능하게 하는 식각 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention enables selective etching of a silicon nitride film and a silicon oxide film, suppresses the generation of particles caused by the additive by omitting the silicon additive, improves solubility due to mixing of inorganic acids, and raises the boiling point of the solution to enable heating to a high temperature An object of the present invention is to provide an etching composition and a method of manufacturing a semiconductor device using the same.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 인산 및 무기산을 포함한다.The etching composition according to an embodiment of the present invention includes phosphoric acid and an inorganic acid.
상기 무기산은 황산, 발열 황산, 질산, 규산, 불산, 붕산, 염산, 과염소산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것일 수 있다.The inorganic acid may be any one selected from the group consisting of sulfuric acid, exothermic sulfuric acid, nitric acid, silicic acid, hydrofluoric acid, boric acid, hydrochloric acid, perchloric acid, and mixtures thereof.
상기 무기산은 바람직하게 황산인 것일 수 있다.The inorganic acid may preferably be sulfuric acid.
상기 무기산은 농도가 3 내지 75 %(v/v)인 것일 수 있다.The inorganic acid may have a concentration of 3 to 75% (v/v).
상기 식각 조성물은 인산 100 중량부에 대하여 무기산을 2 내지 80 중량부로 포함하는 것일 수 있다.The etching composition may include 2 to 80 parts by weight of inorganic acid based on 100 parts by weight of phosphoric acid.
상기 식각 조성물은 질화물 식각 속도(Å/min)와 산화물 식각 속도(Å/min)의 선택비가 40 : 1 내지 2000 : 1 (질화물 식각 속도 : 산화물 식각 속도)인 것일 수 있다.The etching composition may have a selectivity ratio of a nitride etch rate (Å/min) to an oxide etch rate (Å/min) of 40:1 to 2000:1 (nitride etch rate: oxide etch rate).
본 발명은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물을 이용하여 수행되는 식각 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device including an etching process performed using the etching composition according to an embodiment of the present invention.
상기 반도체 소자의 제조 방법은 상기 식각 공정에서 발생하는 파티클을 제거하는 후속 공정을 더 포함하며, 상기 후속 공정에서는 희석 불산 또는 APM(과산화 수소와 암모니아수의 혼합액)을 이용하여 파티클을 제거하는 것일 수 있다.The method of manufacturing the semiconductor device further includes a subsequent process of removing particles generated in the etching process, and in the subsequent process, the particles are removed using dilute hydrofluoric acid or APM (a mixture of hydrogen peroxide and aqueous ammonia). .
상기 식각 공정은 산화막에 대하여 질화막을 선택적으로 식각하는 것이고, 상기 질화막 식각 공정은 50 내지 300℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.The etching process may be to selectively etch the nitride layer with respect to the oxide layer, and the nitride layer etching process may be performed at a temperature of 50 to 300°C.
본 발명은 기판 상에 질화막을 형성하는 단계, 하드 마스크를 이용하여 상기 질화막에 트렌치를 형성하는 단계, 상기 트렌치를 매립하도록 산화막을 형성하는 단계, 상기 질화막을 연마 정지막으로 하여 상기 질화막이 노출될 때까지 화학적 기계적 평탄화 공정을 실시하는 단계, 그리고 상기 식각 조성물을 이용하여 습식 식각 공정에 의하여 상기 질화막을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.The present invention includes the steps of forming a nitride film on a substrate, forming a trench in the nitride film using a hard mask, forming an oxide film to fill the trench, and using the nitride film as a polishing stop film to expose the nitride film. There is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: performing a chemical mechanical planarization process until the etchant; and removing the nitride layer by a wet etching process using the etching composition.
본 발명에 따른 식각 조성물은 무기산을 이용한 실리콘 질화막의 E/R 상승 및 선택비 조절을 통해 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막을 선택적으로 식각할 수 있다.The etching composition according to the present invention can selectively etch the silicon nitride layer and the silicon oxide layer by increasing the E/R of the silicon nitride layer and controlling the selectivity using an inorganic acid.
본 발명에 따른 식각 조성물은 선택적 식각이 가능하여 기존 실리콘 첨가제를 대체할 수 있고, 실리콘 첨가제에서 기인하는 파티클 생성을 억제할 수 있다.The etching composition according to the present invention can be selectively etched, can replace the existing silicone additive, and can suppress the generation of particles resulting from the silicone additive.
본 발명에 따른 식각 조성물은 무기산들의 혼합물로 용해도가 좋다.The etching composition according to the present invention is a mixture of inorganic acids and has good solubility.
본 발명에 따른 식각 조성물은 황산을 첨가하여 용액의 끓는점 오름 현상을 통해 인산 단독의 끓는점 보다 높은 온도로 가열이 가능하다.The etching composition according to the present invention can be heated to a temperature higher than the boiling point of phosphoric acid alone through the boiling point increase of the solution by adding sulfuric acid.
본 발명의 식각 조성물을 이용한 반도체 소자의 제조 방법은 식각 속도를 조절할 수 있다.The method of manufacturing a semiconductor device using the etching composition of the present invention can control the etching rate.
도 1a 및 1b는 종래 기술에 따른 플래시 메모리 소자의 소자 분리공정을 나타내는 공정 단면도이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물을 이용한 식각 공정을 포함하는 플래시 메모리 소자의 소자 분리 공정을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 3a 내지 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물을 이용한 식각 공정을 포함하는 플래시 메모리 소자의 파이프 채널 형성 공정을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 식각 조성물을 이용한 식각 공정을 포함하는 상변화 메모리에서의 다이오드 형성 공정을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating a device isolation process of a flash memory device according to the related art.
2A to 2C are cross-sectional views illustrating a device isolation process of a flash memory device including an etching process using an etching composition according to an embodiment of the present invention.
3A to 3F are cross-sectional views illustrating a pipe channel forming process of a flash memory device including an etching process using an etching composition according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are cross-sectional views illustrating a diode formation process in a phase change memory including an etching process using an etching composition according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'comprise' or 'have' are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, and one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막 식각 조성물은 인산 및 무기산을 포함한다.The composition for etching a silicon oxide layer and a silicon nitride layer according to an embodiment of the present invention includes phosphoric acid and an inorganic acid.
상기 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막의 높은 식각 선택비를 얻기위하여 상기 인산을 사용할 수 있다. 상기 인산은 상기 식각 조성물 내에 수소 이온을 제공하여 식각을 촉진시키는 역할을 할 수 있다. 상기 무기산으로 인산을 사용하는 경우, 상기 인산은 80 내지 90 중량% 인산 수용액 일 수 있다. 상기 인산 수용액을 이용하는 경우, 질화막의 높은 선택비를 얻을 수 있다.The phosphoric acid may be used to obtain a high etch selectivity of the silicon oxide layer and the silicon nitride layer. The phosphoric acid may serve to promote etching by providing hydrogen ions in the etching composition. When phosphoric acid is used as the inorganic acid, the phosphoric acid may be 80 to 90 wt% aqueous solution of phosphoric acid. When the phosphoric acid aqueous solution is used, a high selectivity of the nitride film can be obtained.
무기산들의 혼합물로 이루어진 본 발명에 따른 식각 조성물은 용해도에 대한 장점을 가질 수 있다.An etching composition according to the present invention comprising a mixture of inorganic acids may have solubility advantages.
상기 무기산은 황산, 발열 황산, 질산, 규산, 불산, 붕산, 염산, 과염소산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The inorganic acid may be any one selected from the group consisting of sulfuric acid, exothermic sulfuric acid, nitric acid, silicic acid, hydrofluoric acid, boric acid, hydrochloric acid, perchloric acid, and mixtures thereof.
상기 무기산은 질화막을 식각하는 식각제로서 첨가되는 것이다.The inorganic acid is added as an etchant for etching the nitride layer.
상기 무기산은 황산인 것이 가장 바람직하다.The inorganic acid is most preferably sulfuric acid.
인산에 무기산, 특히 황산을 첨가하는 경우, 용액의 끓는점 오름 현상을 통해 인산 단독의 끓는점 보다 높은 온도로 가열이 가능하다. 이는 인산의 실리콘 질화막 식각에 있어 중요한 요소인 H2O 함량을 유지하면서 온도의 승온이 가능해져 보다 빠른 속도의 식각을 가능하게 한다.In the case of adding an inorganic acid, particularly sulfuric acid, to phosphoric acid, heating to a temperature higher than the boiling point of phosphoric acid alone is possible through the boiling point increase of the solution. This enables a faster etching rate by increasing the temperature while maintaining the H 2 O content, which is an important factor in phosphoric acid etching of the silicon nitride layer.
황산을 첨가하는 경우 황산의 산화 작용을 통해 식각 공정에서 발생하는 실리콘 이온이 실리카로 산화되어 파티클을 더 쉽게 유발할 수 있다. When sulfuric acid is added, silicon ions generated in the etching process are oxidized to silica through the oxidation action of sulfuric acid, which may cause particles more easily.
이에, 후속공정을 통하여 파티클을 제거해야 한다. 파티클을 제거 하기 위하여 희석 불산을 통한 파티클 제거, APM(과산화 수소와 암모니아수의 혼합액)을 통한 파티클 제거 공정을 추가함으로써 파티클을 제거 할 수 있다.Accordingly, it is necessary to remove the particles through a subsequent process. Particles can be removed by adding particle removal processes through dilute hydrofluoric acid and APM (mixture of hydrogen peroxide and ammonia water) to remove particles.
상기 무기산은 농도가 3 내지 75 %(v/v)일 수 있다.The inorganic acid may have a concentration of 3 to 75% (v/v).
상기 무기산 중에서 황산을 예로들면, 황산의 농도가 3 %(v/v) 미만이면 질화막의 식각속도가 증가하지 않아 선택비를 증가시킬 수 없고, 75 %(v/v)를 초과하여 과량의 황산이 인산과 혼합될 경우 실리콘 질화막의 식각요소인 인산의 농도가 줄어들어 실리콘 질화막의 식각 속도는 줄어들게 되나, 마찬가지로 실리콘 산화막의 식각속도가 줄어들어 결과적으로 고 선택비를 가지는 식각적 에칭이 가능하게 된다.For example, sulfuric acid among the inorganic acids, if the concentration of sulfuric acid is less than 3% (v/v), the etching rate of the nitride film does not increase, so that the selectivity cannot be increased, and the excess sulfuric acid exceeds 75% (v/v) When mixed with phosphoric acid, the concentration of phosphoric acid, which is an etching element of the silicon nitride film, is reduced, and thus the etching rate of the silicon nitride film is reduced.
상기 식각 조성물은 인산 100 중량부에 대하여 무기산을 2 내지 80 중량부로 포함하는 것일 수 있다.The etching composition may include 2 to 80 parts by weight of inorganic acid based on 100 parts by weight of phosphoric acid.
상기 무기산을 2 중량부 미만으로 포함하는 경우 질화막이 용이하게 제거되지 않을 수 있고, 파티클이 발생할 우려가 있으며, 80 중량부를 초과하여 포함하는 경우 질화막이 제거되지 않는 문제가 있을 수 있다.When the inorganic acid is included in an amount of less than 2 parts by weight, the nitride film may not be easily removed, there is a risk of generating particles, and when it contains more than 80 parts by weight, there may be a problem in that the nitride film is not removed.
상기 식각 조성물의 질화물 식각 속도(Å/min)와 산화물 식각 속도(Å/min)의 선택비가 40 : 1 내지 2000 : 1 (질화물 식각 속도 : 산화물 식각 속도) 일 수 있다. The selectivity between the nitride etch rate (Å/min) and the oxide etch rate (Å/min) of the etching composition may be 40:1 to 2000:1 (nitride etch rate: oxide etch rate).
에칭에서 선택이란 다른 두 물질간의 상대적인 에칭속도를 의미한다. 상기 실리콘 질화막에 대한 상기 실리콘 산화막의 식각 선택도는 상기 실리콘 질화막의 식각 속도에 대한 상기 실리콘 산화막 식각 속도의 비로서, 하기 수학식 1에 의하여 계산할 수 있다.In etching, selection refers to the relative etch rate between two different materials. The etch selectivity of the silicon oxide layer with respect to the silicon nitride layer is a ratio of the silicon oxide layer etch rate to the silicon nitride layer etch rate, and may be calculated by Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
상기 수학식 1에서, A는 실리콘 질화막의 식각 속도, B는 실리콘 산화막 식각 속도, C는 선택도이다.In Equation 1, A is the etching rate of the silicon nitride layer, B is the etching rate of the silicon oxide layer, and C is the selectivity.
상기 식각 조성물은 상기와 같이 산화막에 대한 질화막의 식각 선택비가 높은 특징을 가지므로, 산화막의 식각속도를 조절하여, 유효산화막 높이(EFH)를 용이하게 조절할 수 있다.Since the etching composition has a high etch selectivity of the nitride layer to the oxide layer as described above, the effective oxide layer height (EFH) can be easily adjusted by controlling the etching rate of the oxide layer.
상기 인산 및 무기산을 인산 100 중량부에 대하여 무기산을 25 중량부로 포함하는 경우, 상기 식각 조성물의 질화물 식각 속도(Å/min)와 산화물 식각 속도(Å/min)의 선택비는 400 : 1 이상 (질화물 식각 속도 :산화물 식각 속도)일 수 있고, 상기 조성물은 질화막의 선택적 제거에 매우 우수하여, 질화막의 선택적 제거가 요구되는 반도체 제조 공정, 플래시 메모리 소자의 소자 분리 공정, 3D 플래시 메모리 소자의 파이프 채널(pipe channel)형성 공정, 상변화 메모리의 다이오드 형성 공정 등의식각공정에서 효율을 향상시킬 수 있다.
When the phosphoric acid and the inorganic acid are included in an amount of 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the phosphoric acid, the selectivity of the nitride etch rate (Å/min) and the oxide etch rate (Å/min) of the etching composition is 400: 1 or more ( nitride etch rate: oxide etch rate), and the composition is very excellent in the selective removal of the nitride film, so that the semiconductor manufacturing process requiring the selective removal of the nitride film, the device isolation process of a flash memory device, the pipe channel of the 3D flash memory device Efficiency can be improved in an etching process such as a (pipe channel) forming process and a diode forming process of a phase change memory.
상기 식각 조성물은 인산 및 무기산 이외에 그 나머지 함량의 용매를 더 포함할 수 있다. 그 함량은 식각 조성물 총 중량이 100%가 되도록 잔량 포함할 수 있다. The etching composition may further include a solvent of the remaining content in addition to phosphoric acid and inorganic acid. The content may include the remaining amount such that the total weight of the etching composition is 100%.
상기 용매는 물, 알코올, 글리콜 에테르, 에테르, 에스테르, 케톤, 카보네이트, 아미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. The solvent may be any one selected from the group consisting of water, alcohol, glycol ether, ether, ester, ketone, carbonate, amide, and combinations thereof.
상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 이소프로탄올, n-프로판올, n-헥산올, n-옥탄올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 테트라 하이드로 푸르푸릴 알코올, 글리세린 등을 들 수 있고, 상기 글리콜 에테르로는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 프로피오네이트, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트 등을 들 수 있고, 상기 에테르로는 디에틸 에테르, 테트라하이드로푸란, 1,4-디옥산 등을 들 수 있고, 상기 에스테르로는 유산 에틸, 3-메톡시 프로피온산 메틸, 초산 메틸, 초산 에틸, γ-부티로락톤 등을 들 수 있고, 상기 케톤으로는 아세톤, 메틸 에틸 케톤 등을 들 수 있고, 상기 카보네이트로는 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 등을 들 수 있고, 아미드로는 N,N-디메틸 아세트아미드, N,N-디메틸 포름아미드 등을 들 수 있다.The alcohol is methanol, ethanol, isoprotanol, n-propanol, n-hexanol, n-octanol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, tetrahydrofurfuryl alcohol, and glycerin. Examples of the glycol ether include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether propionate, and ethylene glycol monomethyl ether. butyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, and the like. Examples of the ethers include diethyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, and the like, and the esters include ethyl lactate, 3-methoxy and methyl propionate, methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, and the like, and examples of the ketone include acetone and methyl ethyl ketone, and examples of the carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, and propylene. carbonate and the like, and examples of the amide include N,N-dimethyl acetamide and N,N-dimethyl formamide.
상기 물은 특별히 종류가 한정되는 것은 아니나, 탈이온수가 바람직하다.The type of water is not particularly limited, but deionized water is preferable.
상기 식각 조성물은 식각 성능을 향상시키기 위하여 당업계에서 통상적으로 사용되는 임의의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제로는 계면활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 등을 사용할 수 있다.The etching composition may further include any additives commonly used in the art to improve etching performance. As additives, surfactants, sequestering agents, corrosion inhibitors, and the like can be used.
또한, 상기 식각 조성물은 식각된 잔사를 제거하기 위하여 필요에 따라 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제로는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제를 모두 사용할 수 있다. 상기 양이온성 계면활성제로는 C8H17NH2 등의 아민류를 들 수 있고, 상기 음이온성 계면활성제로는 C8H17COOH 등의 탄화수소계 카르복시산, C8H17SO3H 등의 탄화수소계 술폰산, H(CF2)6COOH 등의 불소계 카르복시산을 들 수 있고, 비이온성 계면활성제로는 폴리옥시알킬렌알킬에테르 등의 에테르류를 들 수 있다.In addition, the etching composition may further include a surfactant if necessary in order to remove the etched residue. As the surfactant, all of an anionic surfactant, a cationic surfactant, or a nonionic surfactant may be used. Examples of the cationic surfactant include amines such as C 8 H 17 NH 2 , and the anionic surfactant includes hydrocarbon-based carboxylic acids such as C 8 H 17 COOH, and hydrocarbons such as C 8 H 17 SO 3 H A fluorine - type carboxylic acid, such as a sulfonic acid and H(CF2) 6COOH , is mentioned, As a nonionic surfactant, ethers, such as polyoxyalkylene alkyl ether, are mentioned.
상기 계면활성제는 상기 식각 조성물 전체에 대하여 0.01 내지 1 중량%로 포함될 수 있다. 상기 계면활성제의 함량이 0.01 중량% 미만이면 파티클이 발생하는 문제가 있을 수 있고, 1 중량%를 초과하는 경우 과량의 기포가 발생하여 공정 안정성에 문제가 있을 수 있다.
The surfactant may be included in an amount of 0.01 to 1 wt % based on the total amount of the etching composition. If the content of the surfactant is less than 0.01% by weight, there may be a problem that particles are generated, and if it exceeds 1% by weight, there may be a problem in process stability due to excessive bubble generation.
상기 식각 조성물은 pH 조절을 위하여 필요에 따라 알칼리성 화합물 또는 상기 불소 화합물 이외의 산을 더 첨가할 수 있다. 상기 알칼리성 화합물은 암모니아, 아민 또는 테트라 알킬 암모늄 수산화물, 함질소 복소환식 화합물일 수 있다. 상기 불소 화합물 이외의 산은 규산, 인산, 붕산, 염산, 황산, 질산, 과염소산 등의 무기산 또는 카르본산, 유기 아인산, 유기 술폰산 등의 유기산을 들 수 있다.In the etching composition, an alkaline compound or an acid other than the fluorine compound may be further added as needed to adjust the pH. The alkaline compound may be ammonia, an amine or tetraalkyl ammonium hydroxide, or a nitrogen-containing heterocyclic compound. Examples of acids other than the fluorine compound include inorganic acids such as silicic acid, phosphoric acid, boric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and perchloric acid, or organic acids such as carboxylic acid, organic phosphorous acid and organic sulfonic acid.
상기 식각 조성물은 금속 배선의 보호를 위하여 필요에 따라 트리아졸류, 이미다졸류, 티올 화합물 등의 부식 방지제를 더 포함할 수 있다.The etching composition may further include corrosion inhibitors such as triazoles, imidazoles, and thiol compounds as necessary to protect metal wiring.
상기 식각 조성물은 인산 및 무기산을 포함함으로써, 현저하게 높은 산화막에 대한 질화막의 식각 선택비를 나타내므로, 질화막 식각 공정에 이용될 수 있다.Since the etching composition contains phosphoric acid and inorganic acid, the etch selectivity of the nitride film to the oxide film is significantly high, and thus it can be used in the nitride film etching process.
따라서, 식각 공정에 있어서, 산화막의 식각을 최소화하여, 유효산화막 높이(EFH)를 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 질화막의 식각 선택적 제거 시에 산화막의 막질 손상이나 산화막의 식각으로 인한 전기적 특성 저하를 방지하고, 파티클 발생이 방지되어, 소자 특성을 향상시킬 수 있다
Therefore, in the etching process, the effective oxide layer height EFH can be easily adjusted by minimizing the etching of the oxide layer. In addition, when the nitride film is selectively removed by etching, it is possible to prevent deterioration of the film quality of the oxide film or deterioration of electrical properties due to etching of the oxide film, and prevent generation of particles, thereby improving device characteristics.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 상기 식각 조성물을 이용하여 수행되는 식각 공정을 포함한다.The method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention includes an etching process performed using the etching composition.
일 실시예에서, 이러한 식각 공정은 질화막을 식각하는 것을 특징으로 하며, 특히 산화막에 대하여 질화막을 선택적으로 식각하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the etching process is characterized in that the nitride film is etched, and in particular, the nitride film is selectively etched with respect to the oxide film.
상기 질화막은 실리콘 질화막, 예컨대 SiN막, SiON막 등을 포함할 수 있다.The nitride film may include a silicon nitride film, for example, a SiN film, an SiON film, or the like.
또한, 상기 산화막은 실리콘 산화막, 예컨대 SOD(Spin On Dielectric)막, HDP(High Density Plasma)막, 열산화막(thermal oxide), BPSG(Borophosphate Silicate Glass)막, PSG(Phospho Silicate Glass)막, BSG(Boro Silicate Glass)막, PSZ(Polysilazane)막, FSG(Fluorinated Silicate Glass)막, LP-TEOS(Low Pressure Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, PETEOS(Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, HTO(High Temperature Oxide)막, MTO(Medium Temperature Oxide)막, USG(Undopped Silicate Glass)막, SOG(Spin On Glass)막, APL(Advanced Planarization Layer)막, ALD(Atomic Layer Deposition)막, PE-산화막(Plasma Enhanced oxide), O3-TEOS(O3-Tetra Ethyl Ortho Silicate)막 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 일 이상의 막일 수 있다.In addition, the oxide film is a silicon oxide film, for example, a SOD (Spin On Dielectric) film, HDP (High Density Plasma) film, thermal oxide film, BPSG (Borophosphate Silicate Glass) film, PSG (Phospho Silicate Glass) film, BSG ( Boro Silicate Glass) film, PSZ (Polysilazane) film, FSG (Fluorinated Silicate Glass) film, LP-TEOS (Low Pressure Tetra Ethyl Ortho Silicate) film, PETEOS (Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate) film, HTO (High Temperature Oxide) film Film, MTO (Medium Temperature Oxide) film, USG (Undoped Silicate Glass) film, SOG (Spin On Glass) film, APL (Advanced Planarization Layer) film, ALD (Atomic Layer Deposition) film, PE-Oxide (Plasma Enhanced oxide) film , O3-TEOS (O3-Tetra Ethyl Ortho Silicate) film, and may be at least one film selected from the group consisting of combinations thereof.
상기 식각 조성물을 이용하는 식각 공정은 당업계에 주지된 습식 식각 방법, 예컨대 침지시키는 방법, 분사하는 방법 등에 의하여 이루어질 수 있다.The etching process using the etching composition may be performed by a wet etching method well known in the art, for example, an immersion method, a spraying method, and the like.
상기 식각 공정시 공정 온도는 50 내지 300℃, 바람직하게 100 내지 200℃의 범위일 수 있으며, 적정 온도는 다른 공정과 기타 요인을 고려하여 필요에 따라 변경될 수 있다.During the etching process, the process temperature may be in the range of 50 to 300 °C, preferably 100 to 200 °C, and the appropriate temperature may be changed as necessary in consideration of other processes and other factors.
이와 같이 상기 식각 조성물을 이용하여 수행되는 식각 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법에 따르면, 질화막과 산화막이 교대로 적층되거나 혼재되어 있는 경우 질화막에 대한 선택적 식각이 가능하다. 또한, 종래 식각 공정에서 문제가 되었던 파티클 발생을 방지하여 공정의 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device including an etching process performed using the etching composition, when the nitride layer and the oxide layer are alternately stacked or mixed, selective etching of the nitride layer is possible. In addition, it is possible to prevent the generation of particles, which has been a problem in the conventional etching process, thereby securing the stability and reliability of the process.
따라서, 이러한 방법은 반도체 소자 제조 공정에 있어서 산화막에 대하여 질화막의 선택적 식각이 필요한 여러 과정에 효율적으로 적용될 수 있다.Accordingly, this method can be efficiently applied to various processes requiring selective etching of a nitride film with respect to an oxide film in a semiconductor device manufacturing process.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물을 이용한 식각 공정을 포함하는 플래시 메모리 소자의 소자 분리 공정을 설명하기 위한 공정 단면도이다.2A to 2C are cross-sectional views illustrating a device isolation process of a flash memory device including an etching process using an etching composition according to an embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 기판(20) 상에 터널산화막(21), 폴리실리콘막(22), 버퍼산화막(23) 및 패드질화막(24)을 차례로 형성한다.Referring to FIG. 2A , a
이어서, 포토 및 식각 공정을 통해, 패드질화막(24), 버퍼산화막(23), 폴리실리콘막(22) 및 터널산화막(21)을 선택적으로 식각하여, 기판(20)의 소자 분리 영역을 노출시킨다.Subsequently, the
이어서, 패드질화막(24)을 마스크로 이용하여 노출된 기판(20)을 선택적으로 식각하여 표면으로부터 소정 깊이를 갖는 트렌치(25)를 형성한다.Subsequently, the exposed
도 2b를 참조하면, 트렌치(25)를 갭필할 때까지 기판(20)의 전면에 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD) 등을 이용하여 산화막(26)을 형성한다.Referring to FIG. 2B , an
이어서, 패드질화막(24)을 연마정지막으로 하여 산화막(26)에 대해 화학적 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 공정을 실시한다.Next, a chemical mechanical polishing (CMP) process is performed on the
이어서, 건식 식각을 이용하여 세정 공정을 실시한다.Then, a cleaning process is performed using dry etching.
도 2c를 참조하면, 본 발명에 따른 식각 조성물을 이용하는 습식 식각 공정에 의하여 패드질화막(24)을 선택적으로 제거한 후, 세정 공정에 의하여 버퍼산화막(23)을 제거한다. 이로써, 필드 영역에 소자분리막(26A)이 형성된다.Referring to FIG. 2C , after selectively removing the
도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 있어서는 산화막에 대한 질화막의 식각 선택비가 높은 고선택비의 식각 조성물을 이용함으로써 STI 패턴에 갭필된 산화막의 식각은 최소화하면서 충분한 시간 동안 질화막을 완전하게 선택적으로 제거할 수 있다. 이에 따라 EFH(유효 산화막 높이)를 용이하게 제어할 수 있고, 산화막 손상이나 식각에 의한 전기적 특성 저하 및 파티클 발생을 방지하여, 소자 특성을 향상시킬 수 있다.As shown in FIG. 2C , in the present invention, by using an etching composition having a high etching selectivity of the nitride film to the oxide film, the etching of the oxide film gap-filled in the STI pattern is minimized and the nitride film is completely and selectively selected for a sufficient time. can be removed Accordingly, it is possible to easily control the effective oxide film height (EFH), and it is possible to prevent deterioration of electrical characteristics and generation of particles due to damage to the oxide film or etching, thereby improving device characteristics.
상기 실시예는 플래시 메모리 소자에 대하여 설명되었으나, 본 발명에 따른 고선택비의 식각 조성물은 디램 소자의 소자 분리 공정에도 물론 적용 가능하다.Although the above embodiment has been described with respect to the flash memory device, the high selectivity etch composition according to the present invention is, of course, applicable to the device isolation process of the DRAM device.
도 3a 내지 3f는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 식각 조성물을 이용한 식각 공정을 포함하는 플래시 메모리 소자의 채널 형성 공정을 설명하기 위한 공정 단면도이다.3A to 3F are cross-sectional views illustrating a channel forming process of a flash memory device including an etching process using an etching composition according to another embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 기판(30) 상에 파이프 채널 형성을 위한 질화막(32)이 매립된 파이프 게이트 전극막(31)을 형성한다. 파이프 게이트 전극막(31)을 이루는 제1 및 제2 도전막(31A 및 31B)은 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리실리콘을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3A , a pipe
보다 구체적으로, 기판(30) 상에 제1 도전막(31A)을 형성하고, 제1도전막(31A) 상에 질화막을 증착하고 이 질화막을 패터닝하여 파이프 채널 형성을 위한 질화막(32)을 형성한 후, 질화막(32)에 의하여 드러나는 제1 도전막(31A) 상에 제2 도전막(31B)을 형성한다. 이 제1 및 제2 도전막(31A 및 31B)이 파이프 게이트 전극막(31)을 이룬다.More specifically, a first
이어서, 상기 공정 결과물 상에 수직 방향으로 적층되는 복수개의 메모리 셀 형성을 위하여 제1 층간절연막(33) 및 제1 게이트 전극막(34)을 교대로적층한다. Next, a first
이하, 설명의 편의를 위하여, 제1 층간절연막(33) 및 제1 게이트 전극막(34)이 교대로 적층된 구조물을 셀 게이트 구조물(CGS)이라 하기로 한다.Hereinafter, for convenience of description, a structure in which the first
여기서, 제1 층간절연막(33)은 복수층의 메모리 셀 간 분리를 위한 것으로, 예를 들어, 산화막을 포함할 수 있고, 제1 게이트 전극막(34)은 예를들어, 불순물이 도핑된 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 6층의 제1게이트 전극막(34)이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the first
이어서, 셀 게이트 구조물(CGS)을 선택적으로 식각하여 질화막(32)을 노출시키는 한 쌍의 제1 및 제2 홀(H1, H2)을 형성한다. 제1 및 제2 홀(H1, H2)은 메모리 셀의 채널 형성을 위한 공간이다.Subsequently, the cell gate structure CGS is selectively etched to form a pair of first and second holes H1 and H2 exposing the
도 3b를 참조하면, 제1 및 제2 홀(H1, H2) 내에 매립되는 질화막(35)을 형성한다. 이 질화막(35)은 후술하는 트렌치 형성 공정(도 3c 참조)에서 제1 및 제2 홀(H1, H2)에 의하여 제1 게이트 전극막(34)이 노출되어 있는 경우 발생할 수 있는 발생할 수 있는 손상을 방지하기 위한 것이다.Referring to FIG. 3B , a
도 3c를 참조하면, 복수층의 제1 게이트 전극막(34)이 제1 및 제2홀(H1, H2) 별로 분리되도록, 한 쌍의 제1 및 제2 홀(H1, H2) 사이의 셀 게이트 구 조물(CGS)을 선택적으로 식각하여 트렌치(S)를 형성한다.Referring to FIG. 3C , the cell between the pair of first and second holes H1 and H2 is such that the plurality of layers of the first
도 3d를 참조하면, 트렌치(S) 내에 매립되는 희생막(36)을 형성한다.Referring to FIG. 3D , a
도 3e를 참조하면, 상기 공정 결과물 상에, 선택 트랜지스터의 형성을 위하여 제2 층간절연막(37), 제2 게이트 전극막(38) 및 제2 층간절연막(37)을 순차적으로 형성한다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 제2 층간절연막(37), 제2 게이트 전극막(38) 및 제2 층간절연막(37)의 적층 구조물을 선택 게이트 구조물(SGS)이라 한다.Referring to FIG. 3E , a second
제2 층간절연막(37)은 예를 들어, 산화막을 포함할 수 있고, 제2 게이트 전극막(38)은 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리실리콘을 포함할 수 있다.The second
이어서, 선택 게이트 구조물(SGS)을 선택적으로 식각하여 한 쌍의 제1 및 제2 홀(H1, H2)에 매립된 질화막(35)을 노출시키는 제3 및 제4 홀(H3, H4)을 형성한다. 제3 및 제4 홀(H3, H4)은 선택 트랜지스터의 채널이 형성될 영역이다.Next, the selection gate structure SGS is selectively etched to form third and fourth holes H3 and H4 exposing the
도 3f를 참조하면, 제3 및 제4 홀(H3, H4)에 의하여 드러나는 질화막(35) 및 그 하부의 질화막(32)을 본 발명에 따른 식각 조성물을 이용하는 습식 식각 공정에 의하여 선택적으로 제거한다.Referring to FIG. 3F , the
본 공정 결과, 메모리 셀의 채널막이 형성될 한 쌍의 셀 채널 홀(H5, H6)과, 셀 채널 홀(H5, H6) 하부에 배치되어 이들을 상호 연결시키는 파이프 채널 홀(H7)이 형성된다. 이 때, 본 발명에 따른 고선택비의 식각 조성물을 이용함으로써, 산화막의 손실 없이 충분한 시간 동안 질화막을 완전하게 선택적으로 제거하여, 프로파일의 손실 없이 파이프 채널을 정확하게 형성할 수 있다. 또한, 종래 문제시되었던 파티클 발생을 방지할 수 있어 공정의 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.As a result of this process, a pair of cell channel holes H5 and H6 in which a channel layer of a memory cell is to be formed, and a pipe channel hole H7 disposed under the cell channel holes H5 and H6 to interconnect them are formed. At this time, by using the etching composition having a high selectivity according to the present invention, the nitride film can be completely and selectively removed for a sufficient time without loss of the oxide film, so that the pipe channel can be accurately formed without loss of the profile. In addition, it is possible to prevent the generation of particles, which has been a problem in the prior art, it is possible to secure the stability and reliability of the process.
이후 후속 공정, 예를 들어 플로팅 게이트 형성 공정 및 컨트롤 게이트 형성 공정 등을 수행하여 플래시 메모리 소자를 형성한다.Thereafter, a subsequent process, for example, a floating gate forming process and a control gate forming process, is performed to form a flash memory device.
도 4a 및 4b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 식각 조성물을 이용한 식각 공정을 포함하는 상변화 메모리 소자에서의 다이오드 형성 공정을 설명하기 위한 공정 단면도이다.4A and 4B are cross-sectional views illustrating a diode formation process in a phase change memory device including an etching process using an etching composition according to another embodiment of the present invention.
도 4a를 참조하면, 기판(40) 상에 도전 영역(41)을 노출하는 개구부를 갖는 절연구조물이 제공된다. 도전 영역(41)은 예컨대 n+불순물 영역일 수 있다.Referring to FIG. 4A , an insulating structure having an opening exposing the
이어서, 개구부를 일부 매립하도록 폴리실리콘막(42)을 형성한 후, 불순물을 이온 주입하여 다이오드를 형성한다.Next, a
이어서, 폴리실리콘막(42) 상부에 티타늄실리사이드막(43)을 형성한다. 티타늄실리사이드막(43)은, 티타늄막을 형성한 후 폴리실리콘막(42)과 반응하도록 열처리함으로써 형성될 수 있다.Next, a
이어서, 티타늄실리사이드막(43) 상부에 티타늄질화막(44) 및 질화막(45)을 순서대로 형성한다.Subsequently, a
이어서, 하드마스크를 이용한 건식 식각 공정을 수행하여 형성된 다이오드 사이의 고립된 공간에 산화막(46)을 형성한 후, CMP 공정을 수행하여 각각 분리된 하부전극의 1차 구조를 형성한다.Next, an
도 4b를 참조하면, 상기 공정 결과물에 본 발명에 따른 식각 조성물을 이용하는 습식 식각 공정을 실시하여, 상부의 질화막(45)을 선택적으로 제거한다. 이와 같이, 질화막 제거 시에 본 발명에 따른 고선택비의 식각 조성물을 이용 함으로써, 산화막의 손실 없이 충분한 시간 동안 질화막을 완전하게 선택적으로 제거할 수 있다. 또한, 산화막의 막질 손상이나 산화막의 식각으로 인한 전기적 특성 저하 및 파티클 발생을 방지하여, 소자 특성을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 4B , a wet etching process using the etching composition according to the present invention is performed on the process result to selectively remove the
이어서, 질화막(45)이 제거된 공간에 티타늄을 증착하여 하부전극을 형성한다.Next, titanium is deposited in the space where the
전술한 공정 외에도, 본 발명의 식각 조성물을 이용하여 수행되는 식각 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조방법은 특히 질화막의 선택적 제거가 요구되는 공정, 예를 들어, 질화막과 산화막이 교대로 적층되거나 혼재되어 있는 경우 질화막에 대한 선택적 식각이 요구되는 공정에 효율적으로 적용 가능하다.
In addition to the above-described process, the method of manufacturing a semiconductor device including an etching process performed using the etching composition of the present invention is a process requiring the selective removal of a nitride film, for example, a nitride film and an oxide film are alternately stacked or mixed. If there is, it can be efficiently applied to a process requiring selective etching of the nitride film.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반도체 소자는 상기 식각 조성물을 이용하는 식각 방법에 의하여 제조된다. 상기 반도체 소자의 종류는 본 발명에서 특별히 한정되지 않는다. A semiconductor device according to another embodiment of the present invention is manufactured by an etching method using the etching composition. The type of the semiconductor device is not particularly limited in the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
[ [ 제조예production example 1: One: 식각etching 조성물의 제조] Preparation of composition]
<< 실시예Example 1> 1>
인산 82 g, 3% 황산 3 g, 계면활성제 0.001 g 및 나머지 함량의 물을 혼합하여 식각 조성물을 제조하였다.An etching composition was prepared by mixing 82 g of phosphoric acid, 3 g of 3% sulfuric acid, 0.001 g of a surfactant, and the remaining amount of water.
<< 실시예Example 2 내지 6> 2 to 6>
하기 표 1과 같이 황산의 농도를 변화시켜 첨가한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, except that the concentration of sulfuric acid was changed and added as shown in Table 1 below.
<< 비교예comparative example 1> 1>
하기 표 1과 같이 황산을 첨가하지 않은 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
It was carried out in the same manner as in Example 1, except that sulfuric acid was not added as shown in Table 1 below.
[[ 실험예Experimental example 1] One]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 식각 조성물에 대하여, 식각되어 상기 식각 조성물 내에 포함된 실리콘 산화물의 함량에 따른 식각 속도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1 및 도 1에 정리하였다. 구체적으로, 비이커에 상기 제조된 식각 조성물을 투입하여 15 내지 40 ℃ 온도에 도달했을 때 실리콘 산화막이 형성된 기판을 상기 가열된 식각 조성물에 각각 20 분 동안 침지하여 식각 속도를 측정하였다. For the etching compositions prepared in Examples and Comparative Examples, the etching rate was measured according to the amount of silicon oxide contained in the etching composition after etching, and the results are summarized in Table 1 and FIG. 1 below. Specifically, when the prepared etching composition was put into a beaker and reached a temperature of 15 to 40° C., the substrate on which the silicon oxide film was formed was immersed in the heated etching composition for 20 minutes, respectively, to measure the etching rate.
상기 표 1을 참조하면, 상기 평가결과와 같이 황산을 약 3 % 정도 추가하였을 때 끓는점 오름에 의해 인산의 끓는점이 157 ℃에서 160 ℃로 상승한 것을 확인하였고, 이때 실리콘 질화막의 에칭 속도가 증가하게 되어 선택비 상승의 효과가 발생하게 되는 것을 확인하였다.Referring to Table 1, it was confirmed that the boiling point of phosphoric acid increased from 157 ° C. to 160 ° C. due to the boiling point increase when sulfuric acid was added by about 3% as shown in the evaluation result. At this time, the etching rate of the silicon nitride film was increased. It was confirmed that the effect of increasing the selectivity ratio occurred.
또한, 5 % 이상의 황산이 추가될 경우, 끓는점 오름 현상으로 온도가 과도하게 올라, 평가 온도를 157 ℃로 유지하며 평가하였으며, 이때 상대적으로 적은 인산함량으로 인해 황산의 농도가 증가할수록 실리콘 질화막의 식각속도는 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 또한 실리콘 질화막의 식각속도 감소와 함께 실리콘 산화막의 식각속도로 함께 감소하게되었고, 이를통해 실리콘 질화막과 실리콘 산화막의 선택적 식각이 가능하다는 것을 알 수 있었다.
In addition, when 5% or more of sulfuric acid is added, the temperature is excessively increased due to the boiling point rise, and the evaluation temperature is maintained at 157 ° C. It was observed that the speed decreased. In addition, the etching rate of the silicon oxide film decreased along with the decrease in the etching rate of the silicon nitride film, and it was found that selective etching of the silicon nitride film and the silicon oxide film was possible through this.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the
Claims (10)
상기 황산은 농도가 3 내지 75 %(v/v)인 것인 식각 조성물.phosphoric acid and sulfuric acid;
The etching composition of the sulfuric acid concentration of 3 to 75% (v / v).
상기 식각 조성물은 인산 100 중량부에 대하여 황산을 2 내지 80 중량부로 포함하는 것인 식각 조성물.The method of claim 1,
The etching composition is an etching composition comprising 2 to 80 parts by weight of sulfuric acid based on 100 parts by weight of phosphoric acid.
상기 식각 조성물은 질화물 식각 속도(Å/min)와 산화물 식각 속도(Å/min)의 선택비가 40 : 1 내지 2000 : 1 (질화물 식각 속도 : 산화물 식각 속도)인 식각 조성물.The method of claim 1
The etching composition has a selectivity ratio of a nitride etch rate (Å/min) to an oxide etch rate (Å/min) of 40: 1 to 2000: 1 (nitride etch rate: oxide etch rate).
상기 반도체 소자의 제조 방법은 상기 식각 공정에서 발생하는 파티클을 제거하는 후속 공정을 더 포함하며,
상기 후속 공정에서는 희석 불산 또는 APM(과산화 수소와 암모니아수의 혼합액)을 이용하여 파티클을 제거하는 것인 반도체 소자의 제조 방법.8. The method of claim 7,
The method of manufacturing the semiconductor device further includes a subsequent process of removing particles generated in the etching process,
In the subsequent process, the particles are removed using dilute hydrofluoric acid or APM (a mixture of hydrogen peroxide and aqueous ammonia).
상기 식각 공정은 산화막에 대하여 질화막을 선택적으로 식각하는 것이고, 상기 질화막 식각 공정은 50 내지 300℃의 온도에서 수행되는 것인 반도체 소자의 제조 방법.8. The method of claim 7,
The etching process is to selectively etch the nitride film with respect to the oxide film, and the nitride film etching process is performed at a temperature of 50 to 300 ℃ method of manufacturing a semiconductor device.
기판 상에 질화막을 형성하는 단계,
하드 마스크를 이용하여 상기 질화막에 트렌치를 형성하는 단계,
상기 트렌치를 매립하도록 산화막을 형성하는 단계,
상기 질화막을 연마 정지막으로 하여 상기 질화막이 노출될 때까지 화학적 기계적 평탄화 공정을 실시하는 단계, 그리고
상기 식각 조성물을 이용하여 습식 식각 공정에 의하여 상기 질화막을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
forming a nitride film on the substrate;
forming a trench in the nitride film using a hard mask;
forming an oxide film to fill the trench;
performing a chemical mechanical planarization process using the nitride film as a polishing stop film until the nitride film is exposed, and
and removing the nitride layer by a wet etching process using the etching composition.
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