KR20080060018A - Composition for wet-etching process of semicondutor device and method for forming metal-line including wet-etching process using the same - Google Patents

Composition for wet-etching process of semicondutor device and method for forming metal-line including wet-etching process using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20080060018A
KR20080060018A KR1020060134074A KR20060134074A KR20080060018A KR 20080060018 A KR20080060018 A KR 20080060018A KR 1020060134074 A KR1020060134074 A KR 1020060134074A KR 20060134074 A KR20060134074 A KR 20060134074A KR 20080060018 A KR20080060018 A KR 20080060018A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wet etching
film
formula
acid
etching composition
Prior art date
Application number
KR1020060134074A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이근수
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
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 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020060134074A priority Critical patent/KR20080060018A/en
Publication of KR20080060018A publication Critical patent/KR20080060018A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/04Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
    • C09K13/06Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid with organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment 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
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604Chemical etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

A composition for wet etching of a semiconductor device is provided to uniformly etching an interlayer dielectric without generating a difference in height during wet etching for forming metal interconnections, thereby improving the yield and quality of a semiconductor device. A composition for wet etching of a semiconductor device is based on an aqueous acid solution, and further comprises a surfactant represented by the following formula 1 as an additive. In formula 1, R is H, a C8-C20 alkyl or alkylaryl group; m is an integer of 5-50; and n is an integer of 3-50. The aqueous acid solution comprises at least one acid selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, acetic acid and a combination thereof.

Description

반도체 소자의 습식 식각용 조성물 및 이를 이용한 습식 식각 공정 단계를 포함하는 금속 배선 형성 방법{Composition for Wet-Etching Process of Semicondutor Device and Method for Forming Metal-line Including Wet-Etching Process Using the Same}Composition for Wet-Etching Process of Semicondutor Device and Method for Forming Metal-line Including Wet-Etching Process Using the Same}

도 1은 본 발명의 실시예 5에 따른 습식 식각 공정 후의 금속 배선의 SEM 사진이다.1 is a SEM photograph of a metal wiring after the wet etching process according to Example 5 of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예 6에 따른 습식 식각 공정 후의 금속 배선의 SEM 사진이다.FIG. 2 is a SEM photograph of the metal wiring after the wet etching process according to Example 6 of the present invention.

본 발명은 반도체 소자의 습식 식각용 조성물 및 이를 이용한 습식 식각 공정 단계를 포함하는 금속 배선 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wet etching composition of a semiconductor device and a method for forming a metal wiring comprising a wet etching process step using the same.

반도체 소자의 응용 분야가 확대되어 감에 따라, 집적도가 증가하고, 동작 속도가 빨라진 반도체 소자를 제조하기 위한 연구가 다양하게 이루어지고 있다.As the field of application of semiconductor devices expands, various studies have been made to manufacture semiconductor devices having increased integration and faster operation speeds.

하지만, 반도체 소자의 고집적화가 진행됨에 따라 금속배선의 폭 및 콘택 면적이 감소하여 콘택 저항을 비롯한 금속배선의 저항은 증가하게 된다. 또한, 금속 배선 및 콘택플러그 간의 간격이 좁아짐에 따라 금속배선을 절연시키는 층간절연막에 기인하는 기생 캐패시턴스가 증가하게 되었다. However, as the integration of semiconductor devices proceeds, the width and contact area of the metal wirings decrease, thereby increasing the resistance of the metal wirings including the contact resistance. In addition, as the gap between the metal wiring and the contact plug becomes narrower, parasitic capacitance due to the interlayer insulating film that insulates the metal wiring increases.

이에, 금속배선의 저항을 낮추고 기생 캐패시턴스를 낮춰 고속 동작 속도를 갖는 고집적 반도체 소자를 구현하기 위한 다양한 공정 기술들이 연구되고 적용되고 있다. 그 일환으로서, 금속배선 물질로는 보다 높은 전기전도도를 갖는 고전도 금속 물질을 적용하는 한편, 상기 금속배선 간의 층간절연막 물질로서는 매립 특성이 우수하고 낮은 유전율을 갖는 저유전막을 사용하려는 시도가 이루어지고 있다. Accordingly, various process technologies have been researched and applied to implement a highly integrated semiconductor device having a high operating speed by lowering resistance of metal wiring and lowering parasitic capacitance. As part of this, an attempt is made to use a high dielectric metal material having a higher electrical conductivity as the metal wiring material, while using a low dielectric film having excellent buried characteristics and a low dielectric constant as the interlayer insulating film material between the metal wirings. have.

일반적으로, 금속배선의 재료로서는 알루미늄(Al) 대신 전기전도도가 매우 우수하고, 증착 및 식각이 용이할 뿐만 아니라, 유전율이 높은 구리(Cu)가 현재 가장 적합한 물질로 알려져 있다. In general, as a material for metal wiring, copper (Cu), which has excellent electrical conductivity instead of aluminum (Al), is easy to deposit and etch, and has a high dielectric constant, is currently known as the most suitable material.

한편, 반도체 소자의 디자인 룰이 감소함에 따라 저항이 증가하므로, RC delay나 전력 소모를 낮춰 동작 속도 향상을 가져오기 위해, 이웃한 금속 배선 사이의 기생 용량을 감소시키는 절연막 물질로서 산화막(SiO2)과 HSQ(Hydrogen Silesquioxane) 계열의 SOD(Spin on Dielectric) 물질 등 유전상수(k) 값이 약 3 이하인 저유전막을 사용한다. On the other hand, since the resistance increases as the design rule of the semiconductor device decreases, an oxide film (SiO 2 ) as an insulating material for reducing parasitic capacitance between adjacent metal wires in order to reduce the RC delay or power consumption, thereby improving the operation speed. And low dielectric films with dielectric constants (k) of about 3 or less, such as SQ (Spin on Dielectric) materials of the HSQ (Hydrogen Silesquioxane) series.

보다 구체적으로, 종래의 금속배선 형성 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 공정을 살펴보면, 먼저, 하부 금속배선 등의 하부 구조물이 형성된 웨이퍼를 마련한 후, 상기 웨이퍼 상에 하부 구조물을 덮는 절연막으로서 산화막과 저유전막의 적층막을 형성하고, 상기 절연막에 대한 식각 공정을 통해 하부 구조물을 노출시키 는 콘택홀을 형성한다. 그 다음, 상기 콘택홀을 매립하는 금속막을 증착하여 금속 배선을 형성한다. More specifically, in the manufacturing process of a semiconductor device including a conventional metallization forming process, first, a wafer on which a lower structure such as a lower metal interconnection is formed is prepared, and then an oxide film and a low layer as an insulating film covering the lower structure on the wafer. A laminated film of a dielectric film is formed, and a contact hole for exposing a lower structure is formed through an etching process for the insulating film. Next, a metal film filling the contact hole is deposited to form a metal wiring.

이때, 절연막에 대한 식각 공정은 건식 식각 공정 또는 습식 식각 공정이 실시되고 있다. 하지만, 상기 절연막에 대한 건식 식각 공정 시에 식각 두께가 불균일하여, 식각 공정 완료 후 형성된 콘택홀 입구가 항아리처럼 되는 보우잉(bowing) 현상이 발생하며, 이에 따라, 콘택홀 매립 시에 단차피복성(step coverage)이 나빠서 매립 특성이 좋지않다. At this time, the etching process for the insulating film is a dry etching process or a wet etching process is performed. However, since the etching thickness is uneven during the dry etching process for the insulating layer, a bowing phenomenon occurs in which the contact hole inlet formed after the completion of the etching process becomes like a jar, and thus, the step coverage property when the contact hole is buried. (step coverage) is bad, so the landfill characteristics are not good.

이에, 현재 양산 공정에서는 산 수용액을 이용한 습식 식각 공정이 적용되고 있다. 하지만, 상기 산 수용액에 대한 산화막과 저유전막의 습식 식각 속도가 1 : 1.4로 큰 차이를 가지기 때문에, 동시에 식각 되지 않아 물질 간에 단차(topology)가 유발된다. 따라서 후속 공정을 안정하게 수행할 수 없다.Thus, in the mass production process, a wet etching process using an acid aqueous solution is applied. However, since the wet etching rates of the oxide film and the low dielectric film with respect to the acid aqueous solution have a large difference of 1: 1.4, the etching is not performed at the same time, thereby causing a topology between the materials. Therefore, subsequent processes cannot be stably performed.

본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 안출된 발명으로서, 산(acid) 수용액을 주성분으로 포함하면서, 첨가제로 계면활성제를 더 포함하는 습식 식각용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to improve the above problems, and an object of the present invention is to provide a wet etching composition further comprising a surfactant as an additive while containing an acid (acid) aqueous solution as a main component.

또한, 본 발명에서는 상기 습식 식각용 조성물을 이용한 세정 공정 단계를 포함하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for forming a metal wiring of a semiconductor device comprising a cleaning process step using the wet etching composition.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 산 수용액을 주성분으로 하고, 첨가제로서 하기 화학식 1로 표시되는 계면활성제를 더 포함하는 습식 식각용 조성 물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composition for wet etching, further comprising a surfactant represented by the following formula (1) as an acid aqueous solution as a main component.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112006096541229-PAT00001
Figure 112006096541229-PAT00001

상기 식에서, Where

R은 H, C8-C20의 알킬 그룹 또는 알킬아릴 그룹이고,R is H, an alkyl group or an alkylaryl group of C 8 -C 20 ,

m은 5 내지 50 중에서 선택되는 정수이며,m is an integer selected from 5 to 50,

n은 3 내지 50 중에서 선택되는 정수이다.n is an integer selected from 3-50.

상기 산 수용액은 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 불산(HF), 아세트산(CH3COOH) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 산을 산 수용액 총 질량에 대해 1~40wt%로 포함한 것이다. 이때, 상기 불산의 경우 암모니아 수용액(NH4OH)과 같은 완충용액으로 농도를 조절할 수 있다.The acid aqueous solution may include at least one acid selected from the group consisting of sulfuric acid (H 2 SO 4 ), nitric acid (HNO 3 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), hydrofluoric acid (HF), acetic acid (CH 3 COOH), and combinations thereof. It contains 1 to 40wt% of the total mass of the aqueous acid solution. At this time, in the case of the hydrofluoric acid, the concentration may be adjusted with a buffer solution such as aqueous ammonia solution (NH 4 OH).

또한, 상기 화학식 1의 화합물에 있어서, R은 바람직하게 수소, 부틸벤질, 옥틸(octyl), 옥틸 페닐(octyl phenyl), 노닐(nonyl), 노닐 페닐(nonyl phenyl), 데실(decyl), 데실 페닐(decyl phenyl), 운데실(undecyl), 운데실 페닐(undecyl phenyl), 도데실 (dodecyl) 또는 도데실 페닐(dodecyl phenyl) 등을 들 수 있으며, 더욱 구체적으로는 대한민국 특허등록공보 10-576477에 개시된 바와 같은 하기 화학식 1a 및 1b의 화합물을 들 수 있다.In addition, in the compound of Formula 1, R is preferably hydrogen, butylbenzyl, octyl, octyl phenyl, nonyl, nonyl phenyl, nonyl phenyl, decyl, decyl phenyl (decyl phenyl), undecyl (undecyl), undecyl phenyl (undecyl phenyl), dodecyl (dodecyl) or dodecyl phenyl (dodecyl phenyl), and the like, and more specifically in Korean Patent Registration Publication No. 10-576477 And compounds of the formulas 1a and 1b as disclosed.

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure 112006096541229-PAT00002
Figure 112006096541229-PAT00002

[화학식 1b][Formula 1b]

Figure 112006096541229-PAT00003
Figure 112006096541229-PAT00003

상기 식에서, m은 5 내지 50 중에서 선택되는 정수이다.Wherein m is an integer selected from 5 to 50.

상기 습식 식각용 조성물에 있어서, 계면활성제인 화학식 1의 화합물의 함량은 전체 습식 식각용 조성물에 대해 50∼10,000ppm, 바람직하게는 50∼1,000ppm, 더욱 바람직하게는 300∼700ppm을 포함한다.In the wet etching composition, the content of the compound of Formula 1, which is a surfactant, is 50 to 10,000 ppm, preferably 50 to 1,000 ppm, and more preferably 300 to 700 ppm with respect to the total wet etching composition.

만약, 상기 화학식 1의 화합물이 50ppm 이하로 포함되는 경우에는 식각 선택비 개선 효과가 미미하고, 10,000ppm 이상으로 포함되는 경우에는 식각 공정 후 기판 상에 거품이 많이 생성되는 문제가 발생된다.If the compound of Formula 1 is included in 50ppm or less, the effect of improving the etching selectivity is insignificant, and in the case where the compound of Formula 1 is included in 10,000ppm or more, a lot of bubbles are generated on the substrate after the etching process.

또한, 본 발명에서는 상기 조성물을 0.2㎛ 필터로 여과함으로써 세정액 조성물을 제조한다. Moreover, in this invention, the said composition is filtered with a 0.2 micrometer filter, and a washing | cleaning liquid composition is manufactured.

본 발명에서는 또한 상기 습식 식각용 조성물을 이용한 습식 식각 공정을 포함하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법을 제공한다:The present invention also provides a method for forming a metal wiring of a semiconductor device comprising a wet etching process using the wet etching composition:

하부 금속 배선 구조가 형성된 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계; Providing a semiconductor wafer having a lower metal wiring structure formed thereon;

상기 웨이퍼 상에 산화막을 형성하는 단계; Forming an oxide film on the wafer;

상기 산화막 상에 산화막보다 보다 유전상수가 작은 제1 저유전막을 형성하는 단계; 및Forming a first low dielectric film having a lower dielectric constant than the oxide film on the oxide film; And

상기 산화막 및 제1 저유전막의 적층막으로 이루어진 절연막에 대한 습식 식각 공정을 실시하여 하부 금속 배선이 노출된 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법. And performing a wet etching process on the insulating film formed of the laminated film of the oxide film and the first low dielectric film to form a contact hole in which the lower metal wiring is exposed.

상기 본 발명의 방법은 상기 제1 저유전막 상에 상기 제1 저유전막 보다 유전상수가 작은 제2 및 제3의 저유전막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include forming second and third low dielectric layers on the first low dielectric layer, the second and third low dielectric layers having a lower dielectric constant than the first low dielectric layer.

또한, 상기 방법은 콘택홀 형성 후, 금속막을 매립하여 다층 금속 배선을 형성하는 단계를 더 포함한다.The method may further include forming a multilayer metal wiring by filling a metal film after forming the contact hole.

이때, 상기 산화막은 절연막 총 두께의 20∼80% 두께로 형성한다.In this case, the oxide film is formed to a thickness of 20 to 80% of the total thickness of the insulating film.

상기 제1 저유전막은 HSQ 또는 MSQ 막을 이용하여 절연막 총 두께의 20∼80% 두께로 형성한다.The first low dielectric film is formed to a thickness of 20 to 80% of the total thickness of the insulating film using an HSQ or MSQ film.

또한, 상기 습식 식각 공정은 실온에서 습식 식각용 조성물에 웨이퍼를 300∼500초 동안 침지하는 방법으로 수행된다.In addition, the wet etching process is performed by immersing the wafer in the wet etching composition at room temperature for 300 to 500 seconds.

이와 같이, 본 발명에서는 종래 산화막과 저유전막의 적층막에 대한 습식 식각 공정에 사용되는 산 수용액 대신 첨가제로 계면활성제를 포함하는 습식 식각용 조성물을 제공하고, 이를 이용한 습식 식각 공정 단계를 실시함으로써, 금속 배선 형성 시에 절연막으로 사용하는 산화막과 저유전막인 HSQ 막을 1 : 1의 동일한 속도로 식각 할 수 있어 물질 간 단차 발생을 방지할 수 있다. As described above, the present invention provides a wet etching composition including a surfactant as an additive instead of an aqueous acid solution used in a wet etching process for a laminated film of a conventional oxide film and a low dielectric film, and by performing a wet etching process step using the same, The oxide film used as the insulating film and the HSQ film, which is a low dielectric film, can be etched at the same speed of 1: 1, so that the generation of step difference between materials can be prevented.

더욱이, 본 발명에서는 상기 습식 식각용 조성물을 사용함에 있어서, 하부에 유전상수가 상대적으로 높은 저유전막을 형성하고 상부로 올라갈수록 유전상수가 상대적으로 낮은 저유전막을 다층으로 형성한 적층구조의 절연막을 사용함으로써, 종래의 단층 구조의 저유전막을 사용하는 경우에 비해 절연막의 경도를 높일 수 있다.Further, in the present invention, in using the wet etching composition, an insulating film having a laminated structure in which a low dielectric film having a relatively high dielectric constant is formed at a lower portion thereof and a low dielectric film having a relatively low dielectric constant is formed as a multilayer as the upper portion thereof is raised. By using it, the hardness of an insulating film can be made high compared with the case of using the low dielectric film of the conventional single layer structure.

또한, 본 발명에서는 상기 습식 세정 공정 단계를 포함하는 금속 배선 형성 방법을 이용하여 제조된 반도체소자를 제공한다.In addition, the present invention provides a semiconductor device manufactured using the metallization forming method comprising the wet cleaning process step.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 단 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples. However, the examples are only to illustrate the invention and the present invention is not limited by the following examples.

실시예 1. 본 발명의 습식 식각용 조성물의 제조(1) Example 1 Preparation of Wet Etching Composition of the Present Invention (1)

NHF4F (35wt%), HF (0.5wt%) 및 H3PO4 (1Wt%)로 혼합하여 제조한 10L의 산 수용액에 상기 화학식 1a의 계면활성제(5g)(500ppm)를 실온에서 첨가한 후, 얻어진 혼합 용액을 0.2㎛ PTFF 필터로 여과하여 본 발명의 습식 식각용 조성물을 얻었다.To 10 L of an aqueous acid solution prepared by mixing NHF 4 F (35 wt%), HF (0.5 wt%) and H 3 PO 4 (1 Wt%), surfactant (5 g) (500 ppm) of Formula 1a was added at room temperature. Thereafter, the obtained mixed solution was filtered with a 0.2 μm PTFF filter to obtain a wet etching composition of the present invention.

실시예 2. 본 발명의 습식 식각용 조성물의 제조(2)Example 2. Preparation of Wet Etch Composition of the Present Invention (2)

NHF4F (35wt%), HF (0.5wt%) 및 H3PO4 (1Wt%)로 혼합하여 제조한 10L의 산 수용액에 상기 화학식 1b의 계면활성제(5g)(500ppm)를 실온에서 첨가한 후, 얻어진 혼합 용액을 0.2㎛ PTFF 필터로 여과하여 본 발명의 습식 식각용 조성물을 얻었다.To 10 L of an aqueous solution prepared by mixing NHF 4 F (35 wt%), HF (0.5 wt%) and H 3 PO 4 (1 Wt%), the surfactant (5 g) (500 ppm) of Formula 1b was added at room temperature. Thereafter, the obtained mixed solution was filtered with a 0.2 μm PTFF filter to obtain a wet etching composition of the present invention.

실험예 1. 본 발명의 습식 식각용 조성물의 표면 장력 측정Experimental Example 1. Measurement of the surface tension of the wet etching composition of the present invention

상기 실시예 1의 습식 식각용 조성물 내에 백금과 이리듐의 원형링을 침지하 였다가, 서서히 올리면서 액체 표면과 링 사이의 표면 장력을 측정하였다. 이때 사용한 장치는 K9 (독일 Kruss 사제조)를 사용하였다. 상기 실시예 1의 조성물의 표면 장력은 26.2 dyne s/cm2 였다.The circular ring of platinum and iridium was immersed in the wet etching composition of Example 1, and the surface tension between the liquid surface and the ring was measured while gradually raising. The device used was K9 (manufactured by Kruss, Germany). The surface tension of the composition of Example 1 was 26.2 dyne s / cm 2 .

실험예 2. 본 발명의 습식 식각용 조성물의 표면 장력 측정Experimental Example 2. Measurement of the surface tension of the wet etching composition of the present invention

상기 실시예 2의 습식 식각용 조성물 내에 백금과 이리듐의 원형링을 침지하였다가, 서서히 올리면서 액체 표면과 링 사이의 표면 장력을 측정하였다. 이때 사용한 장치는 K9를 사용하였다. 상기 실시예 2의 조성물의 표면 장력은 22.3 dyne s/cm2 였다.The circular ring of platinum and iridium was immersed in the wet etching composition of Example 2, and the surface tension between the liquid surface and the ring was measured while gradually raising. The device used at this time used K9. The surface tension of the composition of Example 2 was 22.3 dyne s / cm 2 .

실시예 3. 산화막과 HSQ막의 식각 선택비 차이 비교Example 3 Comparison of Etch Selectivity Differences between Oxide and HSQ Films

15000Å 두께의 산화막이 도포된 제1 시편과 1000Å 두께의 HSQ막이 도포된 제2 시편을 상기 실시예 1의 습식 식각용 조성물에 각각 360초간 실온에서 침지한 다음, 증류수로 세척하고 초기 두께에서 제거된 각각의 막의 두께를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 하기 표 2로 알 수 있듯이 본 발명의 습식 식각용 조성물에서 산화막 : HSQ 막의 식각 속도는 거의 1 : 1로 유사한 것을 알 수 있다. The first specimen coated with an oxide film having a thickness of 15000Å and the second specimen coated with an HSQ film having a thickness of 1000Å were respectively immersed in the wet etching composition of Example 1 for 360 seconds at room temperature, washed with distilled water, and removed from the initial thickness. The thickness of each film was measured and shown in Table 1 below. As can be seen in Table 2, the etching rate of the oxide film: HSQ film in the wet etching composition of the present invention can be seen that almost 1: 1 similar.

[표 1]TABLE 1

초기 두께 (Å)Initial thickness (Å) 제거 후 두께 (Å)Thickness after removal (Å) 제거 속도 Removal rate 산화막Oxide film 1500015000 86008600 600 Å/sec600 Å / sec HSQHSQ 1000010000 45704570 905 Å/sec905 Å / sec

실시예 4. 산화막과 HSQ막의 식각 선택비 차 비교Example 4 Comparison of etching selectivity difference between oxide film and HSQ film

15000Å 두께의 산화막이 도포된 제1 시편과 15000Å 두께의 HSQ막이 도포된 제2 시편을 상기 실시예 2의 습식 식각용 조성물에 실온에서 각각 360초간 침지한 다음, 증류수로 세척하고 초기 두께에서 제거된 각각의 막의 두께를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 2로 알 수 있듯이 본 발명의 습식 식각용 조성물에서 산화막 : HSQ 막의 식각 속도는 거의 1 : 1로 유사한 것을 알 수 있다. The first specimen coated with an oxide film having a thickness of 15000 kPa and the second specimen coated with an HSQ film having a thickness of 15000 kPa were immersed in the wet etching composition of Example 2 for 360 seconds at room temperature, and then washed with distilled water and removed from the initial thickness. The thickness of each film was measured and shown in Table 2 below. As can be seen in Table 2, the etching rate of the oxide film: HSQ film in the wet etching composition of the present invention can be seen that almost 1: 1 similar.

[표 2]TABLE 2

초기 두께 (Å)Initial thickness (Å) 제거 후 두께 (Å)Thickness after removal (Å) 제거 속도 Removal rate 산화막Oxide film 1500015000 99309930 845Å/sec845 Å / sec HSQHSQ 1000010000 49604960 840Å/sec840 Å / sec

비교예 1. 산화막과 HSQ막의 식각 선택비 차 비교Comparative Example 1. Comparison of etching selectivity difference between oxide film and HSQ film

15000Å 두께의 산화막이 도포된 제1 시편과 10000Å 두께의 HSQ막이 도포된 제2 시편을 HF (0.5wt%)/NH4F(46wt%) 산 수용액에 실온에서 각각 360초간 침지한 다음, 증류수로 세척하고 초기 두께에서 제거된 각각의 막의 두께를 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. 하기 표 3으로 알 수 있는 바와 같이 산화막 : HSQ 막의 식각 속도가 1 : 1.4 로 HSQ 막의 속도가 더 높은 것을 알 수 있다. The first specimen coated with an oxide film having a thickness of 15000 kPa and the second specimen coated with an HSQ film having a thickness of 10000 kPa were immersed in an aqueous solution of HF (0.5 wt%) / NH 4 F (46 wt%) for 360 seconds at room temperature, followed by distilled water. The thickness of each membrane washed and removed at the initial thickness is measured and shown in Table 3 below. As can be seen in Table 3 below, the etching rate of the oxide film: HSQ film is 1: 1.4, and the rate of the HSQ film is higher.

[표 3]TABLE 3

초기 두께 (Å)Initial thickness (Å) 제거 후 두께 (Å)Thickness after removal (Å) 제거 속도 Removal rate 산화막Oxide film 1500015000 94209420 930Å/sec930 Å / sec HSQHSQ 1000010000 60166016 664Å/sec664 Å / sec

실시예 5.Example 5.

상부에 100Å의 산화막이 도포된 금속 배선이 구비된 웨이퍼를 상기 실시예 1의 조성물에 400초간 침지한 후, 증류수로 세정하였다. 얻어진 웨이퍼를 TEM 및 AFM으로 측정한 결과, 상부 산화막이 완전하게 제거되었음을 확인할 수 있었다(도 1 참조). The wafer with a metal wiring coated with an oxide film of 100 Å on the top was immersed in the composition of Example 1 for 400 seconds, and then washed with distilled water. As a result of measuring the obtained wafer by TEM and AFM, it was confirmed that the upper oxide film was completely removed (see FIG. 1).

실시예 6.Example 6.

상부에 100Å의 산화막이 도포된 금속 배선이 구비된 웨이퍼를 상기 실시예 2의 조성물에 400초간 침지한 후, 증류수로 세정하였다. 얻어진 웨이퍼를 TEM 및 AFM으로 측정한 결과, 상부 산화막이 이 완전하게 제거되었음을 확인할 수 있었다(도 2 참조). The wafer with a metal wiring coated with an oxide film of 100 에 at the top was immersed in the composition of Example 2 for 400 seconds, and then washed with distilled water. As a result of measuring the obtained wafer by TEM and AFM, it was confirmed that the upper oxide film was completely removed (see FIG. 2).

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 산 수용액과 계면활성제를 포함하는 습식 식각용 조성물을 제공하고, 이를 금속 배선 형성을 위한 절연막 습식 공정에 이용함으로써, 단차없이 절연막을 균일하게 제거할 수 있으므로, 반도체 소자의 수율 및 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention provides a composition for wet etching comprising an aqueous solution of an acid and a surfactant, and by using this in an insulating film wet process for forming a metal wiring, the insulating film can be uniformly removed without a step, and thus the semiconductor The yield and characteristics of the device can be improved.

Claims (15)

산(acid) 수용액을 주성분으로 하고, Based on acid aqueous solution, 첨가제로서 하기 화학식 1의 화합물로 표시되는 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 식각용 조성물:A wet etching composition comprising a surfactant represented by the compound of formula 1 as an additive: [화학식 1][Formula 1]
Figure 112006096541229-PAT00004
Figure 112006096541229-PAT00004
상기 식에서, Where R은 H, C8-C20의 알킬 그룹 또는 알킬아릴 그룹이고,R is H, an alkyl group or an alkylaryl group of C 8 -C 20 , m은 5 내지 50 중에서 선택되는 정수이며,m is an integer selected from 5 to 50, n은 3 내지 50 중에서 선택되는 정수이다.n is an integer selected from 3-50.
제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산 수용액은 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 불산(HF), 아세트산(CH3COOH) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 산을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 식각용 조성물.The acid aqueous solution may include at least one acid selected from the group consisting of sulfuric acid (H 2 SO 4 ), nitric acid (HNO 3 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), hydrofluoric acid (HF), acetic acid (CH 3 COOH), and combinations thereof. Wet etching composition comprising a. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 산은 산 수용액 총 질량에 대해 1~40wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 습식 식각용 조성물.The acid is wet etching composition, characterized in that contained in 1 to 40wt% with respect to the total mass of the acid aqueous solution. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 R은 수소, 부틸벤질, 옥틸, 옥틸 페닐, 노닐, 노닐 페닐, 데실, 데실 페닐, 운데실, 운데실 페닐, 도데실 또는 도데실 페닐인 것을 특징으로 하는 습식 식각용 조성물.Wherein R is hydrogen, butylbenzyl, octyl, octyl phenyl, nonyl, nonyl phenyl, decyl, decyl phenyl, undecyl, undecyl phenyl, dodecyl or dodecyl phenyl. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 1a 또는 화학식 1b로 표시되는 것을 특징으로 하는 습식 식각용 조성물.The compound of formula 1 is a wet etching composition, characterized in that represented by the formula (1a) or formula (1b). [화학식 1a][Formula 1a]
Figure 112006096541229-PAT00005
Figure 112006096541229-PAT00005
[화학식 1b][Formula 1b]
Figure 112006096541229-PAT00006
Figure 112006096541229-PAT00006
상기 식에서, Where m은 5 내지 50 중에서 선택되는 정수이며,m is an integer selected from 5 to 50, n은 3 내지 50 중에서 선택되는 정수이다.n is an integer selected from 3-50.
제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 m은 5 내지 20 중에서 선택되는 정수이며, n은 5 내지 10 중에서 선택되는 정수인 것을 특징으로 하는 습식 식각용 조성물.M is an integer selected from 5 to 20, n is a wet etching composition, characterized in that an integer selected from 5 to 10. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 화학식 1의 화합물의 함량은 전체 습식 식각용 조성물에 대해 50∼10,000ppm인 것을 특징으로 하는 습식 식각용 조성물.The content of the compound of Formula 1 is a wet etching composition, characterized in that 50 to 10,000ppm with respect to the total wet etching composition. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 화학식 1의 화합물의 함량은 전체 습식 식각용 조성물에 대해 50∼1,000ppm인 것을 특징으로 하는 습식 식각용 조성물.The content of the compound of Formula 1 is a wet etching composition, characterized in that 50 to 1,000ppm relative to the total wet etching composition. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 화학식 1의 화합물의 함량은 전체 습식 식각용 조성물에 대해 300∼700ppm인 것을 특징으로 하는 습식 식각용 조성물.The content of the compound of Formula 1 is a wet etching composition, characterized in that 300 to 700ppm relative to the total wet etching composition. 하부 금속 배선 구조가 형성된 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계; Providing a semiconductor wafer having a lower metal wiring structure formed thereon; 상기 웨이퍼 상에 산화막을 형성하는 단계; Forming an oxide film on the wafer; 상기 산화막 상에 산화막보다 보다 유전상수가 작은 제1 저유전막을 형성하는 단계; 및Forming a first low dielectric film having a lower dielectric constant than the oxide film on the oxide film; And 상기 산화막 및 제1 저유전막의 적층막으로 이루어진 절연막에 대하여 청구항 1항 기재의 습식 식각용 조성물을 이용한 습식 식각 공정을 실시하여 하부 금속 배선이 노출된 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법. And performing a wet etching process using the wet etching composition of claim 1 on the insulating film formed of the laminated film of the oxide film and the first low dielectric film to form a contact hole in which the lower metal wiring is exposed. A metal wiring formation method of a semiconductor element. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 방법은 상기 제1 저유전막 형성 단계 후에, The method after the first low dielectric film forming step, 상기 제1 저유전막상에 상기 제1 저유전막 보다 유전상수가 작은 제2 및 제3의 저유전막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법. And forming second and third low dielectric films on the first low dielectric film, the second and third low dielectric films having a lower dielectric constant than the first low dielectric film. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 산화막은 절연막 총 두께의 20∼80% 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법. And the oxide film is formed to a thickness of 20 to 80% of the total thickness of the insulating film. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제1 저유전막은 HSQ 또는 MSQ 막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법. And the first low dielectric film is formed of an HSQ or MSQ film. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 제1 저유전막은 절연막 총 두께의 20∼80% 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법. And the first low dielectric film is formed to a thickness of 20 to 80% of the total thickness of the insulating film. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 습식 식각 공정은 실온에서 청구항 제1항 기재의 조성물에 웨이퍼를 300∼500초 동안 침지하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법. The wet etching process is a method of forming a metal wiring of a semiconductor device, characterized in that the method is immersed in the composition of claim 1 for 300 to 500 seconds at room temperature.
KR1020060134074A 2006-12-26 2006-12-26 Composition for wet-etching process of semicondutor device and method for forming metal-line including wet-etching process using the same KR20080060018A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060134074A KR20080060018A (en) 2006-12-26 2006-12-26 Composition for wet-etching process of semicondutor device and method for forming metal-line including wet-etching process using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060134074A KR20080060018A (en) 2006-12-26 2006-12-26 Composition for wet-etching process of semicondutor device and method for forming metal-line including wet-etching process using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080060018A true KR20080060018A (en) 2008-07-01

Family

ID=39812715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060134074A KR20080060018A (en) 2006-12-26 2006-12-26 Composition for wet-etching process of semicondutor device and method for forming metal-line including wet-etching process using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20080060018A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100711526B1 (en) Process for the fabrication of a semiconductor device having copper interconnects
KR101380487B1 (en) Etching solution for silicon nitride layer
TWI416282B (en) Composition for removing a photoresist residue and polymer residue, and residue removal process using same
US20060097220A1 (en) Etching solution and method for removing low-k dielectric layer
KR20080089507A (en) Highly selective doped oxide etchant
US20100084277A1 (en) Composition for copper plating and associated methods
KR20070015500A (en) Cleaning solutions and etchants and methods for using same
US7521407B2 (en) Remover composition
CN101641767A (en) The etching post-treatment agent of silicon insulating film, the manufacture method and the semiconductor device of semiconductor device
KR102602860B1 (en) Insulation layer etchant composition and method of forming pattern using the same
CN105575887A (en) Interconnection structure formation method
JPH09246221A (en) Cleaning solution for semiconductor substrate and cleaning method using this solution
DE102019117894A1 (en) ETCH STOP LAYER WITH HIGH BREAKTHROUGH VOLTAGE
DE102018126993A1 (en) SURFACE CHANGE LAYER FOR FORMING A CONDUCTIVE FEATURE
KR101453088B1 (en) Etchant composition and method for fabricating metal pattern
TWI594315B (en) Etching method, and method of producing semiconductor substrate product and semiconductor device using the same
JP4930095B2 (en) Wet etching method and semiconductor device manufacturing method
JP2008172193A (en) Etchant composition for preventing leaning of capacitor and method of manufacturing capacitor using the same
JPWO2008111134A1 (en) Surface hydrophobized film, surface hydrophobized film forming material, wiring layer, semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor device
KR20080060018A (en) Composition for wet-etching process of semicondutor device and method for forming metal-line including wet-etching process using the same
KR100393362B1 (en) Cleaning Agent for Semiconductor Device and Method of Fabricating Semiconductor Device
KR102443313B1 (en) Insulation layer etchant composition comprising the silane compound and method of forming pattern using the same
KR20090030702A (en) Etchant for removing insulating layer
CN112885773A (en) Semiconductor structure and manufacturing method thereof
JP2003257952A (en) Insulation film etchant

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination