KR20110043994A - Filler for semiconductor capacitor and method for manufacturing semiconductor capacitor using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 캐패시터용 충전제 및 상기 충전제를 사용한 반도체 캐패시터의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a filler for semiconductor capacitors and a method for producing a semiconductor capacitor using the filler.
반도체 기술이 점점 발달함에 따라 더 작은 크기의 반도체 칩에 집적도를 높이고 성능이 개선된 고집적 및 고속화 반도체 메모리 셀에 대한 연구가 계속되고 있다. 특히 반도체 메모리 셀 중에서 정보의 입력 및 출력이 자유롭고 대용량으로 구현될 수 있는 디램(dynamic random access memory, DRAM)이 널리 이용되고 있다.As semiconductor technology develops, research on high density and high speed semiconductor memory cells with higher integration density and improved performance in smaller size semiconductor chips continues. In particular, dynamic random access memory (DRAM), which can freely input and output information and can be implemented in a large capacity, is widely used among semiconductor memory cells.
디램은 하나의 모스 트랜지스터(MOS transistor)와 하나의 캐패시터(capacitor)를 포함하는 복수의 단위 셀로 이루어진다. 이 중에서 캐패시터는 두 개의 전극과 그 사이에 위치하는 유전체층을 포함하는데, 캐패시터의 용량은 유전율, 유전체층의 두께 및 캐패시터를 형성하는 전극의 면적 등에 따라 결정될 수 있다. The DRAM includes a plurality of unit cells including one MOS transistor and one capacitor. Among them, the capacitor includes two electrodes and a dielectric layer positioned therebetween, and the capacitance of the capacitor may be determined according to the dielectric constant, the thickness of the dielectric layer, and the area of the electrode forming the capacitor.
한편, 반도체 칩의 크기가 점점 작아짐에 따라 캐패시터의 크기 또한 작아지고 이에 따라 축적 용량을 충분히 확보할 수 있는 캐패시터가 요구된다. 이러한 캐패시터를 구현하기 위한 방안으로, 캐패시터의 수평 면적은 감소시키는 대신 수직 면적을 증가시킴으로써 캐패시터의 전체적인 유효 면적을 늘리는 방법이 있다. 이러한 방법으로 캐패시터를 형성하는 경우, 좁은 수평 면적에 비하여 상대적으로 높이가 높은 전극들을 효과적으로 형성하기 위하여 몰드 및 상기 몰드용 형성된 갭(gap)을 채우는 충전제가 사용될 수 있다.On the other hand, as the size of the semiconductor chip gradually decreases, the size of the capacitor also decreases, and accordingly, a capacitor capable of sufficiently securing the storage capacity is required. In order to implement such a capacitor, there is a method of increasing the overall effective area of the capacitor by increasing the vertical area instead of decreasing the horizontal area of the capacitor. In the case of forming the capacitor in this manner, a filler filling the mold and the formed gap for the mold may be used to effectively form electrodes having a relatively high height as compared to a narrow horizontal area.
본 발명의 일 구현예는 충전성 및 평탄성이 우수하고 현상성 및 보관 안정성 이 개선된 반도체 캐패시터의 갭필용 충전제를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a filler for gap fill of a semiconductor capacitor having excellent fillability and flatness and improved developability and storage stability.
본 발명의 다른 구현예는 상기 충전제를 사용한 반도체 캐패시터의 제조 방법을 제공한다. Another embodiment of the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor capacitor using the filler.
본 발명의 일 구현예에 따른 반도체 캐패시터용 충전제는 말단에 화학식 1로 표현되는 3차 알킬옥시카르보닐기(tertiary alkyloxycarbonyl)를 가진다.Filler for a semiconductor capacitor according to an embodiment of the present invention has a tertiary alkyloxycarbonyl group (tertiary alkyloxycarbonyl) represented by the formula (1) at the end.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3는 서로 같거나 다르며, C1 내지 C3의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.In
상기 3차 알킬옥시카르보닐기는 t-부틸옥시카르보닐기(t-butyloxycarbonyl)를 포함할 수 있다.The tertiary alkyloxycarbonyl group may include a t-butyloxycarbonyl group (t-butyloxycarbonyl).
상기 실리콘계 중합체는 화학식 2로 표현될 수 있다.The silicone-based polymer may be represented by Chemical Formula 2.
[화학식 2][Formula 2]
{(R4SiO1 .5)a(HSiO1 .5)b(R5SiO1 .5)c(Ar(CH2)nSiO1 .5)d}m {(R 4 SiO 1 .5) a (HSiO 1 .5) b (
상기 화학식 2에서 a+b+c+d=1, 0.1≤a≤1.0, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.9, 0≤d≤0.9, R4는 -(CH2)x(CO2)CR1R2R3, x는 1 내지 6의 정수, R1 내지 R3는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R5는 C1 내지 C12의 치환 또는 비치환된 알킬기, Ar은 C6 내지 C20의 치환 또는 비치환된 아릴기, n은 0 내지 2의 정수, m은 12 내지 2,000일 수 있다.In
상기 실리콘계 중합체는 화학식 3으로 표현될 수 있다.The silicone-based polymer may be represented by Chemical Formula 3.
[화학식 3](3)
{(R6SiO1 .5)e(HSiO1 .5)f(R7SiO1 .5)g(Ar(CH2)nSiO1 .5)h(SiO1 .5(CH2)nSiO1 .5)i}m {(R 6 SiO 1 .5) e (HSiO 1 .5) f (
상기 화학식 3에서, e+f+g+h+i=1, 0.1≤e≤1.0, 0≤f≤0.9, 0≤g≤0.9, 0≤h≤0.9, 0≤i≤0.9, R6은 -(CH2)x(CO2)CR1R2R3, x는 1 내지 6의 정수, R1 내지 R3는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R7은 C1 내지 C12의 치환 또는 비치환된 알킬기, Ar은 C6 내지 C20의 치환 또는 비치환된 아릴기, n은 0 내지 2의 정수, m은 12 내지 2,000일 수 있다.In
상기 반도체 캐패시터용 충전제는 열산 발생제 및 용매를 더 포함할 수 있다.The filler for the semiconductor capacitor may further include a thermal acid generator and a solvent.
상기 실리콘계 중합체, 상기 열산 발생제 및 상기 용매는 각각 상기 충전제 의 총 함량에 대하여 각각 1 내지 50중량%, 0.01 내지 25중량% 및 잔부로 포함될 수 있다. 본 발명의 다른 구현예에 따른 반도체 캐패시터의 제조 방법은 반도체 기판 위에 갭(gap)을 가지는 몰드를 형성하는 단계, 상기 반도체 기판 및 상기 몰드 위에 도전층을 형성하는 단계, 상기 갭 및 상기 도전층 위에 충전제를 도포하여 충전층을 형성하는 단계, 상기 충전층을 열처리하는 단계, 상기 충전층의 일부를 현상하여 상기 갭에 채워진 충전 패턴을 형성하는 단계, 상기 도전층의 일부를 제거하여 복수의 제1 전극으로 분리하는 단계, 상기 몰드 및 상기 충전 패턴을 제거하는 단계, 상기 제1 전극 위에 유전체층을 형성하는 단계, 그리고 상기 유전체층 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 충전제는 말단에 화학식 1로 표현되는 3차 알킬옥시카르보닐기(tertiary alkyloxycarbonyl)를 가지는 실리콘계 중합체를 포함할 수 있다.The silicone-based polymer, the thermal acid generator and the solvent may be included in amounts of 1 to 50% by weight, 0.01 to 25% by weight and the balance, respectively, based on the total content of the filler. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor capacitor, the method including forming a mold having a gap on a semiconductor substrate, forming a conductive layer on the semiconductor substrate and the mold, on the gap and the conductive layer. Applying a filler to form a filling layer, heat treating the filling layer, developing a portion of the filling layer to form a filling pattern filled in the gap, and removing a portion of the conductive layer to form a plurality of first layers Separating into an electrode, removing the mold and the charging pattern, forming a dielectric layer on the first electrode, and forming a second electrode on the dielectric layer, wherein the filler is formula (1) at the end; It may include a silicone-based polymer having a tertiary alkyloxycarbonyl group represented by.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3는 서로 같거나 다르며, C1 내지 C3의 치환 또는 비치환된 알킬기일 수 있다.In Formula 1, R 1 to R 3 may be the same as or different from each other, and may be a substituted or unsubstituted alkyl group of C1 to C3.
상기 3차 알킬옥시카르보닐기는 t-부틸옥시카르보닐기(t-butyloxycarbonyl)를 포함할 수 있다.The tertiary alkyloxycarbonyl group may include a t-butyloxycarbonyl group (t-butyloxycarbonyl).
상기 실리콘계 중합체는 화학식 2로 표현될 수 있다.The silicone-based polymer may be represented by
[화학식 2][Formula 2]
{(R4SiO1 .5)a(HSiO1 .5)b(R5SiO1 .5)c(Ar(CH2)nSiO1 .5)d}m {(R 4 SiO 1 .5) a (
상기 화학식 2에서 a+b+c+d=1, 0.1≤a≤1.0, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.9, 0≤d≤0.9, R4는 -(CH2)x(CO2)CR1R2R3, x는 1 내지 6의 정수, R1 내지 R3는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R5는 C1 내지 C12의 치환 또는 비치환된 알킬기, Ar은 C6 내지 C20의 치환 또는 비치환된 아릴기, n은 0 내지 2의 정수, m은 12 내지 2,000일 수 있다.In
상기 실리콘계 중합체는 화학식 3으로 표현될 수 있다.The silicone-based polymer may be represented by
[화학식 3](3)
{(R6SiO1 .5)e(HSiO1 .5)f(R7SiO1 .5)g(Ar(CH2)nSiO1 .5)h(SiO1 .5(CH2)nSiO1 .5)i}m {(R 6 SiO 1 .5) e (
상기 화학식 3에서, e+f+g+h+i=1, 0.1≤e≤1.0, 0≤f≤0.9, 0≤g≤0.9, 0≤h≤0.9, 0≤i≤0.9, R6은 -(CH2)x(CO2)CR1R2R3, x는 1 내지 6의 정수, R1 내지 R3는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R7은 C1 내지 C12의 치환 또는 비치환된 알킬기, Ar은 C6 내지 C20의 치환 또는 비치환된 아릴기, n은 0 내지 2의 정수, m은 12 내지 2,000일 수 있다.In
상기 충전제는 열산 발생제 및 용매를 더 포함하고, 상기 실리콘계 중합체, 상기 열산 발생제 및 상기 용매는 상기 충전제의 총 함량에 대하여 각각 1 내지 50 중량%, 0.01 내지 25중량% 및 잔부로 포함될 수 있다.The filler further includes a thermal acid generator and a solvent, wherein the silicone-based polymer, the thermal acid generator and the solvent may be included in an amount of 1 to 50% by weight, 0.01 to 25% by weight and the balance based on the total content of the filler. .
상기 충전층을 열처리하는 단계는 160 내지 240℃에서 수행할 수 있다.The heat treatment of the packed layer may be performed at 160 to 240 ° C.
상기 몰드 및 상기 충전 패턴을 제거하는 단계는 불소 함유 용액을 사용할 수 있다.Removing the mold and the filling pattern may use a fluorine-containing solution.
본 발명의 구현예에 따른 충전제는 상온에서 보관 안정성이 우수하여 장기간 보관하여도 분자량이 크게 변하지 않아 공정 신뢰성을 높일 수 있고, 소정의 열처리에 의해 현상성을 개선할 수 있다. 또한 높은 종횡비를 가지는 갭에 대한 충전성이 우수하여 미세한 갭에도 양호하게 채워질 수 있고, 공기 보이드나 틈 없이 균일하고 조밀하게 채울 수 있으며 막 표면의 평탄성 또한 우수하다. The filler according to the embodiment of the present invention has excellent storage stability at room temperature, so that even if stored for a long time, the molecular weight does not change significantly, thereby increasing process reliability and improving developability by a predetermined heat treatment. In addition, it has excellent fillability to a gap having a high aspect ratio, so that it can be filled well even in fine gaps, and can be filled uniformly and densely without air voids or gaps, and also has excellent flatness of the film surface.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인 산이나 그의 염, 알킬기, C2 내지 C16의 알케닐기, C2 내지 C16의 알키닐기, 아릴기, C7 내지 C13의 아릴알킬기, C1 내지 C4의 옥시알킬기, C1 내지 C20의 헤테로알킬기, C3 내지 C20의 헤테로아릴알킬기, 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15의 사이클로알키닐기, 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise defined herein, 'substituted' means that a hydrogen atom in a compound is a halogen atom (F, Br, Cl, or I), a hydroxyl group, an alkoxy group, a nitro group, a cyano group, an amino group, an azido group, an amino group Dino group, hydrazino group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or salt thereof, sulfonic acid group or salt thereof, phosphoric acid or salt thereof, alkyl group, alkenyl group of C2 to C16, C2 to C16 alkynyl group, aryl group, C7 to C13 arylalkyl group, C1 to C4 oxyalkyl group, C1 to C20 heteroalkyl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalkenyl group, C6 to C15 C15 is substituted with a substituent selected from a cycloalkynyl group, a heterocycloalkyl group, and a combination thereof.
또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.In addition, unless otherwise defined herein, "hetero" means containing 1 to 3 heteroatoms selected from N, O, S and P.
이하 본 발명의 일 구현예에 따른 반도체 캐패시터용 충전제를 설명한다.Hereinafter, a filler for a semiconductor capacitor according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 일 구현예에 따른 충전제는 실리콘계 중합체를 포함하며, 상기 실리콘계 중합체는 말단에 3차 알킬옥시카르보닐기(tertiary alkyl oxycarbonyl)를 가진다.Filler according to an embodiment of the present invention comprises a silicone-based polymer, the silicone-based polymer has a tertiary alkyl oxycarbonyl (tertiary alkyl oxycarbonyl) at the end.
상기 3차 알킬옥시카르보닐기는 화학식 1로 표현될 수 있다:The tertiary alkyloxycarbonyl group may be represented by Formula 1:
[화학식 1][Formula 1]
여기서 R1 내지 R3는 서로 같거나 다르며, C1 내지 C3의 알킬기에서 선택된다.Wherein R 1 to R 3 are the same as or different from each other, and are selected from alkyl groups of C1 to C3.
이 중에서, 3차 알킬옥시카르보닐기는 상기 R1 내지 R3가 메틸기인 t-부틸옥시카르보닐기(t-butyloxycarbonyl)일 수 있다. Among these, the tertiary alkyloxycarbonyl group is R 1 To R 3 may be a t-butyloxycarbonyl group in which a methyl group (t-butyloxycarbonyl).
3차 알킬옥시카르보닐기는 실리콘계 중합체의 말단에 도입되어 실리콘계 중합체의 반응성을 감소시키는 보호기로 작용할 수 있다. 이에 따라 실리콘계 중합체가 상온에서 쉽게 반응하여 분자량 등의 특성이 변화하는 것을 방지함으로써 우수한 보관 안정성을 나타낼 수 있다. Tertiary alkyloxycarbonyl groups can be introduced at the ends of the silicone-based polymer to act as protecting groups to reduce the reactivity of the silicone-based polymer. Accordingly, the silicone polymer can be easily reacted at room temperature to prevent the characteristics such as molecular weight from changing, thereby exhibiting excellent storage stability.
이는 실리콘계 중합체의 말단에 히드록시기(-OH)와 같은 반응기를 가지는 경우에 상온에서 히드록시기들 사이에 천천히 자가 축합반응(self-condensation)이 일어나 중합체의 분자량을 증가시켜 보관 안정성을 저해하는 것과 같은 문제점을 해소할 수 있는 것으로, 상온에서 장기간 보관하여도 분자량이 크게 변화되지 않아 공정 신뢰성을 도모할 수 있다.This causes problems such as slow self-condensation between hydroxy groups at room temperature when the reactor has a reactor such as hydroxy group (-OH) at the end of the silicone-based polymer, which increases the molecular weight of the polymer and impairs storage stability. It can be eliminated, and even after long-term storage at room temperature, the molecular weight does not change significantly, and process reliability can be attained.
또한 3차 알킬옥시카르보닐기는 소정 온도에서 열처리에 의하여 하기 반응식 1과 같이 카르복실기로 전환될 수 있다:In addition, the tertiary alkyloxycarbonyl group may be converted to a carboxyl group as shown in
[반응식 1]
상기 반응식 1에서, R1 내지 R3는 상기 화학식 1에서 정의와 같다.In
이러한 카르복실기는 알칼리 수용액과 같은 현상액에 일정한 속도로 용해되는 성질을 가지므로 반도체 캐패시터 형성 과정 중 원하는 속도로 현상될 수 있다. 또한 상술한 바와 같이 상기 실리콘계 중합체는 보관 안정성이 우수하므로 장기간 보관한 후에도 현상 속도가 크게 변화하지 않아 공정의 신뢰성을 높일 수 있다.Since the carboxyl group has a property of dissolving at a constant rate in a developer such as an aqueous alkali solution, the carboxyl group may be developed at a desired rate during the process of forming a semiconductor capacitor. In addition, as described above, the silicone-based polymer has excellent storage stability, so that the development speed does not change significantly even after long-term storage, thereby increasing the reliability of the process.
상기 실리콘계 중합체는 실리콘을 가지는 단위체를 포함하면 특히 한정되지 않으나, 그 중에서 실록산계 중합체일 수 있다. 실록산계 중합체는 예컨대 폴리실세스퀴옥산(polysilsesquioxane) 화합물일 수 있다.The silicone-based polymer is not particularly limited as long as it includes a unit having silicon, and may be a siloxane-based polymer. The siloxane based polymer may be a polysilsesquioxane compound, for example.
폴리실세스퀴옥산 화합물의 일 예는 화학식 2로 표현될 수 있다:One example of a polysilsesquioxane compound may be represented by Formula 2:
[화학식 2][Formula 2]
{(R4SiO1 .5)a(HSiO1 .5)b(R5SiO1 .5)c(Ar(CH2)nSiO1 .5)d}m {(R 4 SiO 1 .5) a (
상기 화학식 2에서, a+b+c+d=1, 0.1≤a≤1.0, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.9, 0≤d≤0.9, R4는 -(CH2)x(CO2)CR1R2R3, x는 1 내지 6의 정수, R1 내지 R3는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R5는 C1 내지 C12의 치환 또는 비치환된 알킬기, Ar은 C6 내지 C20의 치환 또는 비치환된 아릴기, n은 0 내지 2의 정수, m은 12 내지 2,000일 수 있다.In
폴리실세스퀴옥산 화합물의 다른 예는 화학식 3으로 표현될 수 있다:Another example of a polysilsesquioxane compound can be represented by Formula 3:
[화학식 3](3)
{(R6SiO1 .5)e(HSiO1 .5)f(R7SiO1 .5)g(Ar(CH2)nSiO1 .5)h(SiO1 .5(CH2)nSiO1 .5)i}m {(R 6 SiO 1 .5) e (
상기 화학식 3에서, e+f+g+h+i=1, 0.1≤e≤1.0, 0≤f≤0.9, 0≤g≤0.9, 0≤h ≤0.9, 0≤i≤0.9, R6은 -(CH2)x(CO2)CR1R2R3, x는 1 내지 6의 정수, R1 내지 R3는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R7은 C1 내지 C12의 치환 또는 비치환된 알킬기, Ar은 C6 내지 C20의 치환 또는 비치환된 아릴기, n은 0 내지 2의 정수, m은 12 내지 2,000일 수 있다.In
상기 실리콘계 중합체는 약 1,000 내지 30,000의 중량평균분자량(Mw)을 가질 수 있으며, 그 중에서 약 1,000 내지 10,000의 중량평균분자량(Mw)을 가지는 경우 충전성 측면에서 유리하다.The silicone-based polymer may have a weight average molecular weight (Mw) of about 1,000 to 30,000, and in the case of having a weight average molecular weight (Mw) of about 1,000 to 10,000, it is advantageous in terms of filling.
상기 실리콘계 중합체는 충전제의 총 함량에 대하여 약 1 내지 50중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함되는 경우, 충전제가 도전층의 재질 및 표면에 관계없이 홀이 있는 부분과 없는 부분 간의 단차 없이 평탄하고 고르게 형성될 수 있으며 홀 내에 간극(void) 없이 매끄럽게 충전될 수 있다.The silicone-based polymer may be included in about 1 to 50% by weight relative to the total content of the filler. When included in the above range, the filler may be formed flat and evenly without a step between the part with and without the hole, regardless of the material and surface of the conductive layer, and may be smoothly filled without a void in the hole.
상기 충전제는 열산 발생제(thermal acid generator, TAG)를 더 포함할 수 있다.The filler may further include a thermal acid generator (TAG).
열산 발생제는 상기 실리콘계 중합체의 현상성을 개선하기 위한 첨가제로, 상기 실리콘계 중합체가 비교적 낮은 온도에서 현상될 수 있도록 한다. The thermal acid generator is an additive for improving the developability of the silicone-based polymer, and allows the silicone-based polymer to be developed at a relatively low temperature.
열산 발생제는 열에 의해 산(H+)을 발생할 수 있는 화합물이면 특히 한정되지 않으나, 약 90℃ 이상에서 활성화되어 충분한 산을 발생하며 휘발성이 낮은 것을 선택할 수 있다. 이러한 열산 발생제는 예컨대 니트로벤질 토실레이트, 니트로벤질 벤젠술포네이트, 페놀 술포네이트 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.The thermal acid generator is not particularly limited as long as it is a compound capable of generating an acid (H + ) by heat. However, the thermal acid generator may be activated at about 90 ° C. or higher to generate sufficient acid, and may have low volatility. Such thermal acid generators can be selected, for example, from nitrobenzyl tosylate, nitrobenzyl benzenesulfonate, phenol sulfonate and combinations thereof.
열산 발생제는 충전제의 총 함량에 대하여 약 0.01 내지 25중량%로 포함될 수 있으며, 상기 범위로 포함되는 경우 비교적 낮은 온도에서 실리콘계 중합체가 현상될 수 있는 동시에 코팅성을 개선할 수 있다. The thermal acid generator may be included in an amount of about 0.01 to 25% by weight based on the total content of the filler, and when included in the above range, the silicone-based polymer may be developed at a relatively low temperature, and at the same time, the coating property may be improved.
상기 충전제는 계면 활성제를 더 포함할 수 있다. The filler may further comprise a surfactant.
계면 활성제는 특히 한정되지 않으며, 예컨대 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌세틸에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌노닐페놀에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬알릴에테르류, 폴리옥시에틸렌·폴리옥시프로필렌블럭코폴리머류, 솔비탄모노라우레이트, 솔비탄모노팔미테이트, 솔비탄모노스테아레이트, 솔비탄모노올레이에트, 폴리옥시에틸렌솔비탄모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄트리올레이에이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄트리스테아레이트 등의 폴리옥시에틸렌솔비탄지방산 에스테르 등의 노니온계 계면활성제, 에프톱EF301, EF303, EF352((주)토켐프로덕츠 제조), 메가팩F171, F173(다이닛폰잉크(주) 제조), 프로라드FC430, FC431(스미토모쓰리엠(주) 제조), 아사히가드AG710, 샤프론S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106(아사히가라스(주) 제조) 등의 불소계 계면활성제, 오르가노실록산폴리머 KP341(신에쯔카가쿠고교(주) 제조) 등과 기타 실리콘계 계면활성제를 들 수 있다. Surfactant is not specifically limited, For example, polyoxyethylene alkyl ethers, such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene nonyl phenol ether Polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, polyoxyethylene sorbita Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as tanmonostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate and polyoxyethylene sorbitan tristearate, F-top EF301, EF303, EF352 Products), Megapack F171, F173 (manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.), Prorad FC430, FC431 (Sumitomo ThreeM Co., Ltd.) Fluorine-based surfactants such as Asahi Guard AG710, Saffron S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), and organosiloxane polymer KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) Note) manufactured) and other silicone surfactants.
계면활성제는 충전제의 총 함량에 대하여 약 0.001 내지 10중량%로 포함될 수 있으며, 상기 범위로 포함되는 경우 용액의 분산성을 개선하는 동시에 막 형성시 막 두께의 균일성 및 충전성을 높일 수 있다.The surfactant may be included in an amount of about 0.001 to 10% by weight based on the total content of the filler. When the surfactant is included in the above range, the dispersibility of the solution may be improved, and the uniformity and fillability of the film thickness may be increased during film formation.
상기 성분들은 용매에 용해된 용액 형태일 수 있다.The components may be in the form of a solution dissolved in a solvent.
유기 용매는 상술한 성분들을 용해할 수 있는 화합물이면 특히 한정되지 않으며, 예컨대 메탄올, 에탄올 등의 알코올류; 디클로로에틸 에테르, n-부틸 에테르, 디이소아밀 에테르, 메틸페닐 에테르, 테트라히드로퓨란 등의 에테르류; 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 등의 글리콜 에테르류; 메틸 셀로솔브 아세테이트, 에틸 셀로솔브 아세테이트, 디에틸 셀로솔브 아세테이트 등의 셀로솔브 아세테이트류; 메틸에틸 카르비톨, 디에틸 카르비톨, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르 등의 카르비톨류; 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트 등의 프로필렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화 수소류; 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케논, 메틸-n-아밀케톤, 2-헵타논 등의 케톤류; 초산 에틸, 초산-n-부틸, 초산 이소부틸 등의 포화 지방족 모노카르복실산 알킬 에스테르류; 젖산 메틸, 젖산 에틸 등의 젖산 에스테르류; 옥시 초산 메틸, 옥시 초산 에틸, 옥시 초산 부틸 등의 옥시 초산 알킬 에스테르류; 메톡시 초산 메틸, 메톡시 초산 에틸, 메톡시 초산 부틸, 에톡시 초산 메틸, 에톡시 초산 에틸 등의 알콕시 초산 알킬 에스테르류; 3-옥시 프로피온산 메틸, 3-옥시 프로피온산 에틸 등의 3-옥시 프로피온산 알킬에스테르류; 3-메톡시 프로피온산 메틸, 3-메톡시 프로피온산 에틸, 3-에톡시 프로피온산 에틸, 3-에톡시 프로피온산 메틸 등의 3-알콕시 프로피 온산 알킬 에스테르류; 2-옥시 프로피온산 메틸, 2-옥시 프로피온산 에틸, 2-옥시 프로피온산 프로필 등의 2-옥시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-메톡시 프로피온산 메틸, 2-메톡시 프로피온산 에틸, 2-에톡시 프로피온산 에틸, 2-에톡시 프로피온산 메틸 등의 2-알콕시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-옥시-2-메틸 프로피온산 메틸, 2-옥시-2-메틸 프로피온산 에틸 등의 2-옥시-2-메틸 프로피온산 에스테르류, 2-메톡시-2-메틸 프로피온산 메틸, 2-에톡시-2-메틸 프로피온산 에틸 등의 2-알콕시-2-메틸 프로피온산 알킬류의 모노옥시 모노카르복실산 알킬 에스테르류; 2-히드록시 프로피온산 에틸, 2-히드록시-2-메틸 프로피온산 에틸, 히드록시 초산 에틸, 2-히드록시-3-메틸 부탄산 메틸 등의 에스테르류; 피루브산 에틸 등의 케톤산 에스테르류 등의 화합물이 있으며, 또한, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸포름아닐라드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 디메틸술폭시드, 벤질에틸에테르, 디헥실에테르, 아세트닐아세톤, 이소포론, 카프론산, 카프릴산, 1-옥탄올, 1-노난올, 벤질알코올, 초산 벤질, 안식향산 에틸, 옥살산 디에틸, 말레인산 디에틸, γ-부티로락톤, 탄산 에틸렌, 탄산 프로필렌, 페닐 셀로솔브 아세테이트 등의 고비점 용매를 첨가할 수도 있다. 이 중에서 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸-3-에톡시 프로피오네이트, 메틸-3-메톡시 프로피오네이트, 사이클로펜타논, 사이클로헥사논, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜디메틸에테르아세테이트, 1-메톡시-2-프로판올, 에틸 락테이트, 시클로펜타논 및 히드록시초산에틸에서 선택된 하나 이상을 선택할 수 있다. The organic solvent is not particularly limited as long as it is a compound capable of dissolving the above-mentioned components, and examples thereof include alcohols such as methanol and ethanol; Ethers such as dichloroethyl ether, n-butyl ether, diisoamyl ether, methylphenyl ether and tetrahydrofuran; Glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether; Cellosolve acetates such as methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate and diethyl cellosolve acetate; Carbitols such as methyl ethyl carbitol, diethyl carbitol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methylethyl ether and diethylene glycol diethyl ether; Propylene glycol alkyl ether acetates such as propylene glycol methyl ether acetate and propylene glycol propyl ether acetate; Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; Ketones such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butylkenone, methyl-n-amyl ketone and 2-heptanone ; Saturated aliphatic monocarboxylic acid alkyl esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate and isobutyl acetate; Lactic acid esters such as methyl lactate and ethyl lactate; Oxy acetic acid alkyl esters such as methyl oxy acetate, oxy ethyl acetate and oxy butyl acetate; Alkoxy acetate alkyl esters, such as methoxy methyl acetate, methoxy ethyl acetate, methoxy butyl acetate, ethoxy methyl acetate, and ethoxy ethyl acetate; 3-oxy propionic acid alkyl esters such as methyl 3-oxy propionate and ethyl 3-oxypropionate; 3-alkoxy propionic acid alkyl esters such as 3-methoxy methyl propionate, 3-methoxy ethyl propionate, 3-ethoxy ethyl propionate and 3-ethoxy methyl propionate; 2-oxy propionic acid alkyl esters such as 2-oxy methyl propionate, 2-oxy ethyl propionate and 2-oxy propionic acid propyl; 2-alkoxy propionic acid alkyl esters such as 2-methoxy methyl propionate, 2-methoxy ethyl propionate, 2-ethoxy ethyl propionate and 2-ethoxy methyl propionate; 2-oxy-2-methyl propionic acid esters, such as 2-oxy-2-methyl methyl propionate and 2-oxy-2-methyl ethyl propionate, 2-methoxy-2-methyl methyl propionate and 2-ethoxy-2- Monooxy monocarboxylic acid alkyl esters of 2-alkoxy-2-methyl propionic acid alkyls such as methyl methyl propionate; Esters such as 2-hydroxy ethyl propionate, 2-hydroxy-2-methyl ethyl propionate, hydroxy ethyl acetate, and 2-hydroxy-3-methyl butanoate; Compounds such as ketone acid esters, such as ethyl pyruvate, and N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylformanilade, N-methylacetamide, and N, N-dimethylacetamide , N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, benzyl ethyl ether, dihexyl ether, acetyl acetone, isophorone, caproic acid, caprylic acid, 1-octanol, 1-nonanol, benzyl alcohol, benzyl acetate, High boiling point solvents, such as ethyl benzoate, diethyl oxalate, diethyl maleate, gamma -butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, and phenyl cellosolve acetate, may be added. Among these, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, ethyl-3-ethoxy propionate, methyl-3-methoxy propionate, cyclopentanone, cyclohexanone, and propylene glycol monomethyl ether acetate One or more selected from propylene glycol dimethyl ether acetate, 1-methoxy-2-propanol, ethyl lactate, cyclopentanone and ethyl hydroxy acetate can be selected.
특히 상기 용매들 중 적어도 하나는 높은 비점을 가지는 용매를 포함하는 것이 좋다. 이 경우 갭 충전시 갭 내부에 보이드가 발생하는 것을 방지할 수 있고 용매가 천천히 휘발됨으로써 막의 평탄성을 높일 수 있다. In particular, at least one of the solvents may include a solvent having a high boiling point. In this case, voids can be prevented from occurring in the gap during gap filling, and the solvent is volatilized slowly to increase the flatness of the film.
용매는 충전제 총 함량에 대하여 상술한 성분을 제외한 잔부로 포함될 수 있다. The solvent may be included in the balance except for the components described above with respect to the total filler content.
상술한 충전제는 반도체 캐패시터 제조시 전극 형성 단계에서 사용될 수 있으며, 구체적으로 반도체 캐패시터 제조시 전극을 형성하기 위한 몰드의 갭(gap)을 채우는데 사용된다. The above-mentioned fillers may be used in the electrode forming step in the manufacture of semiconductor capacitors, and specifically used to fill gaps in the mold for forming the electrodes in the manufacture of semiconductor capacitors.
상술한 충전제는 전술한 바와 같이 현상성 및 보관 안정성이 우수할 뿐만 아니라, 높은 종횡비(aspect ratio)를 가지는 갭에 대한 충전성 또한 우수하므로 미세한 갭에도 양호하게 채워질 수 있다. 또한 상술한 충전제는 공기 보이드나 틈 없이 균일하고 조밀하게 채울 수 있으며 막 표면의 평탄성 또한 우수하다. As described above, the filler is excellent in developability and storage stability as well as excellent filling property for a gap having a high aspect ratio, and thus may be well filled in a fine gap. In addition, the fillers described above can be filled uniformly and densely without air voids or gaps, and the film surface has excellent flatness.
이하 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 반도체 캐패시터의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor capacitor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. Whenever a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case where it is "directly on" another portion, but also the case where there is another portion in between. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 일 구현예에 따른 반도체 캐패시터의 제조 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.1 to 9 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor capacitor according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 반도체 기판(1) 위에 몰드 산화막(3)을 형성한다. 반도체 기판(1)에는 트랜지스터(도시하지 않음), 접촉 패드(도시하지 않음) 및 접촉 플러그(도시하지 않음) 등이 형성되어 있다. 몰드 산화막(3)은 예컨대 산화규소(SiO2), TEOS(tetraethylotho silicate), BPSG(boron phosphorus silicate glass) 및PSG(phosphor silicate glass)와 같은 산화물로 만들어질 수 있으며, 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD)으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a
다음 도 2를 참고하면, 몰드 산화막(3)을 사진 식각하여 반도체 기판(1)의 접촉 플러그를 드러내는 갭(gap)(2)을 형성한다. 갭(2)은 높이와 폭의 비율인 종횡비(aspect ratio)가 1 이상인 좁고 깊은 형태로 형성될 수 있다.Next, referring to FIG. 2, the
다음 도 3을 참고하면, 반도체 기판(1) 및 몰드 산화막(3) 위에 도전층(5)을 적층한다. 도전층(5)은 단일층 또는 복수층일 수 있으며, 예컨대 낮은 비저항(resistivity)을 가지는 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금으로 만들어지거나 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 등의 금속으로 만들어지거나 폴리실리콘 등으로 만들어질 수 있다. 도전층(5)은 스퍼터링 또는 화학 기상 증착 등의 방법으로 형성될 수 있다.Next, referring to FIG. 3, a
다음 도 4를 참고하면, 도전층(5) 위에 충전층(7)을 형성한다. 충전층(7)은 실리콘계 중합체, 열산 발생제, 계면 활성제 및 용매를 포함하는 충전제를 도포하 여 형성할 수 있다.Next, referring to FIG. 4, the
여기서 실리콘계 중합체는 말단에 화학식 1로 표현되는 3차 알킬옥시카르보닐기를 가진다.Here, the silicone polymer has a tertiary alkyloxycarbonyl group represented by the formula (1) at the terminal.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3는 서로 같거나 다르며, C1 내지 C3의 치환 또는 비치환된 알킬기에서 선택된다.In
여기서 3차 알킬옥시카르보닐기는 R1 내지 R3가 메틸기인 t-부틸옥시카르보닐기일 수 있다.Here, the tertiary alkyloxycarbonyl group may be a t-butyloxycarbonyl group in which R 1 to R 3 are methyl groups.
상기 실리콘계 중합체는 실리콘을 가지는 단위체를 포함하면 특히 한정되지 않으나, 그 중에서 실록산계 중합체일 수 있다. 실록산계 중합체는 예컨대 폴리실세스퀴옥산 화합물일 수 있으며, 화학식 2 또는 화학식 3으로 표현되는 화합물일 수 있다: The silicone-based polymer is not particularly limited as long as it includes a unit having silicon, and may be a siloxane-based polymer. The siloxane-based polymer may be, for example, a polysilsesquioxane compound, and may be a compound represented by
[화학식 2][Formula 2]
{(R4SiO1 .5)a(HSiO1 .5)b(R5SiO1 .5)c(Ar(CH2)nSiO1 .5)d}m {(R 4 SiO 1 .5) a (
상기 화학식 2에서 a+b+c+d=1, 0.1≤a≤1.0, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.9, 0≤d≤ 0.9, R4는 -(CH2)x(CO2)CR1R2R3, x는 1 내지 6의 정수, R1 내지 R3는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R5는 C1 내지 C12의 치환 또는 비치환된 알킬기, Ar은 C6 내지 C20의 치환 또는 비치환된 아릴기, n은 0 내지 2의 정수, m은 12 내지 2,000일 수 있다.In
[화학식 3](3)
{(R6SiO1 .5)e(HSiO1 .5)f(R7SiO1 .5)g(Ar(CH2)nSiO1 .5)h(SiO1 .5(CH2)nSiO1 .5)i}m {(R 6 SiO 1 .5) e (
상기 화학식 3에서, e+f+g+h+i=1, 0.1≤e≤1.0, 0≤f≤0.9, 0≤g≤0.9, 0≤h≤0.9, 0≤i≤0.9, R6은 -(CH2)x(CO2)CR1R2R3, x는 1 내지 6의 정수, R1 내지 R3는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R7은 C1 내지 C12의 치환 또는 비치환된 알킬기, Ar은 C6 내지 C20의 치환 또는 비치환된 아릴기, n은 0 내지 2의 정수, m은 12 내지 2,000일 수 있다.In
상기 실리콘계 중합체, 열산 발생제 및 계면 활성제는 충전제의 총 함량에 대하여 각각 1 내지 50중량%, 0.01 내지 25중량%, 0.001 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 용매는 상술한 성분을 제외한 잔부로 포함될 수 있다.The silicone-based polymer, the thermal acid generator and the surfactant may be included in an amount of 1 to 50% by weight, 0.01 to 25% by weight, and 0.001 to 10% by weight, respectively, based on the total content of the filler. May be included.
이어서, 충전층(7)을 열처리한다. 이러한 열처리에 의해 하기 반응식 1과 같이 상기 충전층(7)의 실리콘계 중합체의 말단에 있는 3차 알킬옥시카르보닐기는 카르복실기로 전환될 수 있다. 카르복실기는 이후 현상 단계에서 알칼리 수용액에 용이하게 현상될 수 있다:Next, the
[반응식 1]
이 때 열처리 온도는 여러 조건에 따라 달라질 수 있다. 충전층(7)이 열산 발생제를 포함하는 경우, 상기 반응식 1에서 보는 바와 같이 열산 발생제에서 발생하는 산(H+)에 의해 더 낮은 온도에서 카르복실기로 변환될 수 있으므로 비교적 낮은 온도에서 수행할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 열산 발생제를 포함하지 않는 경우 비교적 높은 온도에서 열처리를 수행하여 동일한 결과를 얻을 수 있다. 열처리는 예컨대 약 160 내지 250℃에서 수행될 수 있다. At this time, the heat treatment temperature may vary according to various conditions. When the packed
다음 도 5를 참고하면, 알칼리 수용액과 같은 현상액을 사용하여 충전층(7)을 현상한다. 이 때 상기 충전층(7)은 상술한 열처리에 의해 형성된 실리콘계 중합체의 말단의 카르복실기에 의해 일정 속도로 현상될 수 있다. 이에 따라 충전층(7) 중 하부 도전층(5) 위에 형성된 부분을 제거하고 갭(2)에 채워진 부분만 남겨 소정 패턴의 충전 패턴(7a)을 남긴다.Next, referring to FIG. 5, the packed
다음 도 6을 참고하면, 도전층(5) 중 몰드 산화막(3) 상부에 위치하는 부분을 제거하고 몰드 산화막(3) 및 충전 패턴(7a) 사이에 위치한 부분만 남겨 소정 모양의 하부 전극(5a)으로 분리한다. 이 때 하부 도전층(5)은 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing, CMP) 또는 에치 백(etch back)의 방법으로 제 거될 수 있다.Next, referring to FIG. 6, the portion of the
다음 도 7을 참고하면, 몰드 산화막(3) 및 충전 패턴(7a)을 동시에 제거하여 하부 전극(5a)만 남긴다. 몰드 산화막(3) 및 충전 패턴(7a)은 습식 식각(wet etching)으로 제거될 수 있으며, 이 때 습식 식각은 몰드 산화막(3) 및 충전 패턴(7a)을 동시에 식각할 수 있는 물질이면 특히 한정되지 않으나 예컨대 불산(HF) 및 불화 암모늄(NH4F)와 같은 불소 함유 식각액을 사용할 수 있다. Next, referring to FIG. 7, the
다음 도 8을 참고하면, 하부 전극(5a)을 포함한 기판 전면에 유전체층(9)을 형성한다.Next, referring to FIG. 8, the
다음 도 9를 참고하면, 유전체층(9) 위에 도전층을 적층한 후 사진 식각하여 상부 전극(11)을 형성한다.Next, referring to FIG. 9, the conductive layer is stacked on the
하부 전극(5a), 유전체층(9) 및 상부 전극(11)은 캐패시터를 형성한다.The
이하, 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention described above will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are merely for illustrative purposes and do not limit the scope of the present invention.
<충전제의 제조 및 막 도포><Preparation of Filler and Film Coating>
실시예Example 1 One
기계교반기, 냉각관, 적가 깔대기 및 질소가스 도입관을 구비한 3L의 4구 플라스크에 중량평균분자량(Mw)이 4,200인 폴리수소실세스퀴옥산(poly(hydrogen silsesquioxane), 다우코닝社) 약 25 g과 t-부틸로-3-부테노에이트(t-butylo 3- butenoate, 시그마 알드리히) 약 75 g을 질소 분위기에서 혼합한 후, 백금 촉매(H2PtCl6, 시그마 알드리히) 약 2g을 0℃에서 첨가하였다. 이후 상온에서 6시간 방치한 후 필터하여 분산도(polydispersity, PD)가 2 이고, 중량평균분자량(Mw)이 5,400인 실리콘계 중합체를 얻었다.Approximately 25 poly-hydrogen silsesquioxanes (Dow Corning) having a weight average molecular weight (Mw) of 4,200 in a 3 L four-necked flask equipped with a mechanical stirrer, a cooling tube, a dropping funnel and a nitrogen gas introduction tube. g and about 75 g of t-butylo-3-butenoate (Sigma Aldrich) are mixed in a nitrogen atmosphere, followed by platinum catalyst (H 2 PtCl 6 , Sigma Aldrich) 2 g was added at 0 ° C. Thereafter, the mixture was left at room temperature for 6 hours and then filtered to obtain a silicone polymer having a dispersion degree (polydispersity, PD) of 2 and a weight average molecular weight (Mw) of 5,400.
얻어진 실리콘계 중합체 10g을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트 (propylene glycol monomethyl ether acetate) 100 g에 넣고 충분히 교반하여 희석한 다음, 열산 발생제(TAG)로 IRGACURE #121(시바社) 1 g과 계면활성제로 Zonyl FSO-100(듀퐁社) 0.1 g을 첨가하여 용액을 제조하였다. 제조된 용액 일부를 실리콘웨이퍼에 스핀코팅법으로 도포하여 약 1분간 약 100 내지 240 ℃의 다양한 온도에서 열처리하여 막을 형성하였다. 도포된 웨이퍼를 DR 측정장비(RDA-760, 일본 LTJ社)를 이용하여 23℃로 유지되어 있는 2.38중량% TMAH(트리메틸암모늄하이드록사이드)수용액에 담그었을 때 도포된 막이 완전히 현상되는데 걸리는 시간, 즉 BTT(Break Through Time)를 측정하였다. 10 g of the obtained silicone-based polymer was added to 100 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and the mixture was sufficiently stirred and diluted. Then, 1 g of IRGACURE # 121 (Shiba Corporation) with a thermal acid generator (TAG) and Zonyl as a surfactant. A solution was prepared by adding 0.1 g of FSO-100 (Dupont). A part of the prepared solution was applied to a silicon wafer by spin coating to heat-treat at various temperatures of about 100 to 240 ° C. for about 1 minute to form a film. The time taken for the coated film to fully develop when the coated wafer was immersed in a 2.38 wt% TMAH (trimethylammonium hydroxide) aqueous solution maintained at 23 ° C. using a DR measuring instrument (RDA-760, LTJ, Japan). That is, BTT (Break Through Time) was measured.
도포 후 남은 용액은 밀봉된 병에 담아 상온에 보관하고, 3개월 후 동일한 조건에서 실리콘웨이퍼에 스핀 코팅하고 1분간 약 100 내지 240 ℃의 다양한 온도에서 열처리하여 막을 형성하고 BTT를 측정하였다.The remaining solution after application was put in a sealed bottle and stored at room temperature, and after three months spin coating on a silicon wafer under the same conditions and heat-treated at various temperatures of about 100 to 240 ℃ for 1 minute to form a film and measured the BTT.
실시예Example 2 2
열산 발생제(TAG)로 IRGACURE #203(시바社) 1 g 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 용액을 제조하고 막을 형성한 후 BTT를 측정하였다.Except that 1 g of IRGACURE # 203 (Shiba Co., Ltd.) was used as a thermal acid generator (TAG), a solution was prepared in the same manner as in Example 1, and a BTT was measured after forming a film.
실시예Example 3 3
중량평균분자량(Mw)이 4,200인 수소-메틸실세스퀴옥산 공중합체(hydrogen-methyl silsesquioxane copolymer, H/CH3 = 50/50, 다우코닝社) 25g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 용액을 제조하고 막을 형성한 후 BTT를 측정하였다.Example 1 except that 25 g of hydrogen-methyl silsesquioxane copolymer (H / CH 3 = 50/50, Dow Corning Co., Ltd.) having a weight average molecular weight (Mw) of 4,200 was used. In the same manner, a solution was prepared and a film was formed to measure BTT.
실시예Example 4 4
열산 발생제(TAG) 및 계면활성제를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 용액을 제조하고 막을 형성한 후 BTT를 측정하였다.Except that no thermal acid generator (TAG) and surfactant were used, the solution was prepared in the same manner as in Example 1, and the BTT was measured after the film was formed.
비교예Comparative example 1 One
중량평균분자량(Mw)이 4,200인 폴리수소실세스퀴옥산(poly(hydrogen silsesquioxane), 다우코닝社) 10 g을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 100 g에 넣어 충분히 교반하여 용액을 만들었다. 제조된 용액을 실리콘웨이퍼에 스핀코팅법으로 도포하여 약 1분간 약 100 내지 240 ℃의 다양한 온도에서 열처리하여 막을 형성하였다. 실시예 1과 같은 방법으로 BTT를 측정하고, 도포 후 남은 용액은 밀봉된 병에 담아 실시예 1과 동일한 곳에 상온 보관하였다. 10 g of polyhydrogen silsesquioxane (Dow Corning Co., Ltd.) having a weight average molecular weight (Mw) of 4,200 was added to 100 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and the solution was sufficiently stirred to prepare a solution. The prepared solution was applied to a silicon wafer by spin coating to heat-treat at various temperatures of about 100 to 240 ° C. for about 1 minute to form a film. BTT was measured in the same manner as in Example 1, and the remaining solution after application was stored in a sealed bottle at room temperature in the same place as in Example 1.
비교예Comparative example 2 2
중량평균 분자량(Mw)이 5,400인 폴리수소실세스퀴옥산(poly(hydrogen silsesquioxane), 다우코닝社) 10 g 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 충전제 용액을 제조하고 막을 형성한 후 BTT를 측정하였다.A filler solution was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that 10 g of a polyhydrogen silsesquioxane (Dow Corning Co., Ltd.) having a weight average molecular weight (Mw) of 5,400 was used to form a membrane, followed by BTT. Measured.
비교예Comparative example 3 3
열산 발생제(TAG)로 IRGACURE #121(시바社) 1 g과 계면활성제로 Zonyl FSO-100(듀퐁社) 0.1 g을 첨가한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일하게 충전제 용액을 제조하고 막을 형성한 후 BTT를 측정하였다.A filler solution was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that 1 g of IRGACURE # 121 (Ciba) was used as a thermal acid generator (TAG) and 0.1 g of Zonyl FSO-100 (Dupont) was used as a surfactant. After formation, BTT was measured.
<평가 1> <
표 1은 상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제조 직후 및 상온에서 3개월 보관 후 BTT를 측정한 결과를 보여준다:. Table 1 shows the results of measuring the BTT immediately after the preparation in the Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 and after 3 months storage at room temperature:
[표 1] TABLE 1
* N.D: 현상되지 않음.* N.D: Not developed.
표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 4에 따른 충전제를 사용한 경우 약 160 내지 240℃에서 소정 시간 동안 막이 현상됨을 알 수 있다. 이에 반해, 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 충전제를 사용한 경우 동일한 온도 범위에서 현상이 되지 않음을 알 수 있다. 상기 실시예 1 내지 4는 비교예와 달리 말단에 t-부틸옥시카르보닐기를 가지는 실리콘계 화합물이 열처리에 의해 카르복실기로 전환됨으로써 현상성이 개선됨을 알 수 있다. 또한 이들 실시예에서 볼 수 있듯이 t-부틸옥시카르보닐기를 가지는 실리콘계 화합물의 고유한 특성으로 인하여 3개월 간의 상온 보관시에도 BTT가 변하지 않는 우수한 보관 안정성을 가짐을 알 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that when the filler according to Examples 1 to 4 is used, the film is developed for a predetermined time at about 160 to 240 ° C. On the contrary, it can be seen that when the fillers according to Comparative Examples 1 to 3 are used, the development is not performed in the same temperature range. In Examples 1 to 4, unlike the comparative example, the silicon-based compound having a t-butyloxycarbonyl group at the terminal is converted into a carboxyl group by heat treatment, thereby improving developability. In addition, as can be seen in these examples, due to the inherent characteristics of the silicone-based compound having a t-butyloxycarbonyl group, it can be seen that the BTT does not change even when stored at room temperature for 3 months.
<평가 2> <
표 2는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제조 직후 및 상온에서 3개월 보관 후의 용액의 분자량 변화를 측정한 결과를 보여준다.Table 2 shows the results of measuring the molecular weight change of the solution immediately after preparation and after storage for 3 months at room temperature in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3.
[표 2]TABLE 2
표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 4에 따른 충전제는 상온에서 3개월을 방치한 후에 분자량 변화가 거의 없는데 반하여, 비교예 1 내지 3에 따른 충전제는 분자량 변화가 큰 것을 알 수 있다. 이는 실시예 1 내지 4에 따른 충전제는 말단에 t-부틸옥시카르보닐기를 가지는 실리콘계 화합물을 포함함으로써 상온에 서 보관 안정성이 우수한데 반해, 비교예 1 내지 3에 따른 충전제는 반응성이 커서 보관 안정성이 낮음을 알 수 있다. As shown in Table 2, the fillers according to Examples 1 to 4 show little molecular weight change after 3 months at room temperature, whereas the fillers according to Comparative Examples 1 to 3 show a large change in molecular weight. This is because the fillers according to Examples 1 to 4 have excellent storage stability at room temperature by including a silicone-based compound having a t-butyloxycarbonyl group at the end, whereas the fillers according to Comparative Examples 1 to 3 have low reactivity due to their high reactivity. It can be seen.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of the invention.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 일 구현예에 따른 반도체 캐패시터의 제조 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.1 to 9 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor capacitor according to an embodiment of the present invention.
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