KR20190060668A - 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents

절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190060668A
KR20190060668A KR1020180134855A KR20180134855A KR20190060668A KR 20190060668 A KR20190060668 A KR 20190060668A KR 1020180134855 A KR1020180134855 A KR 1020180134855A KR 20180134855 A KR20180134855 A KR 20180134855A KR 20190060668 A KR20190060668 A KR 20190060668A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
formula
silane compound
insulating film
film
Prior art date
Application number
KR1020180134855A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102629574B1 (ko
Inventor
김정환
이은정
김병묵
김태희
이승용
최한영
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
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 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to CN201811381934.9A priority Critical patent/CN109841511B/zh
Publication of KR20190060668A publication Critical patent/KR20190060668A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102629574B1 publication Critical patent/KR102629574B1/ko

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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment 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)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예들의 절연막 식각액 조성물은 인산, 복수의 실란기들이 적어도 하나의 탄소원자를 포함하는 링커기에 의해 연결된 멀티포달(multipodal) 실란 화합물, 및 여분의 물을 포함한다. 멀티포달(multipodal) 실란 화합물에 의해 산화막이 패시베이션되어 식각 선택비가 향상될 수 있다.

Description

절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{INSULATION LAYER ETCHANT COMPOSITION AND METHOD OF FORMING PATTERN USING THE SAME}
본 발명은 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 무기산 기반의 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 액정 표시(liquid crystal display: LCD) 장치 또는 유기 발광 다이오드(organic light emitting display: OLED) 표시 장치 등과 같은 화상 표시 장치의 백-플레인 기판에는 박막 트랜지스터(TFT) 및 각종 화소 회로가 배열되며, 도전성 구조물들을 절연시키는 층간 절연막, 게이트 절연막, 비아 절연막 등과 같은 절연막들이 형성된다.
또한, 메모리 소자와 같은 반도체 장치에서도, 예를 들면, 실리콘 혹은 게르마늄 기판 상에 소자 분리막, 층간 절연막, 게이트 절연막 등과 같은 절연막들이 형성된다.
예를 들면, 상기 절연막들은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함하도록 증착되어 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 함께 포함할 수 있다.
상기 절연막을 식각하여 절연 패턴 형성시, 특정한 막에 대해 선택적으로 식각이 필요할 수 있다. 예를 들면, 실리콘 질화막에 대한 선택적 식각 공정이 요구될 수 있다. 이 경우, 실리콘 산화막은 충분히 보호하면서 실리콘 질화막만을 식각하기 위한 식각액 조성물이 사용될 수 있다.
또한, 고온 조건에서 장시간 상기 선택적 식각 공정이 진행되는 경우에도 실리콘 산화막에 대한 보호 성능이 지속적으로 유지되는 것이 바람직하다.
예를 들면, 한국등록특허공보 제10-0823461호는 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 함께 식각할 수 있는 조성물을 개시하고 있으나. 상술한 선택적 식각 공정이 구현되기는 어렵다.
한국등록특허공보 제10-0823461호
본 발명의 일 과제는 향상된 식각 선택성 및 식각 균일성을 갖는 절연막 식각액 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상기 절연막 식각액 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
1. 인산; 복수의 실란기들이 적어도 하나의 탄소원자를 포함하는 링커기에 의해 연결된 멀티포달(multipodal) 실란 화합물; 및 여분의 물을 포함하는 절연막 식각액 조성물.
2. 위 1에 있어서, 상기 멀티포달 실란 화합물에 포함된 각 실란기는 복수의 패시베이션 기들을 포함하는, 절연막 식각액 조성물.
3. 위 2에 있어서, 상기 패시베이션기는 알콕시기, 할로겐 또는 포스페이트(phosphate)기를 포함하는, 절연막 식각액 조성물.
4. 위 1에 있어서, 상기 멀티포달 실란 화합물은 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00001
(화학식 1중, R은 상기 링커기를 나타내며 적어도 하나의 탄소 원자를 포함하는 2가의 유기기이고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이고, X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐, -OR3기 또는 포스페이트(phosphate) 기이며, R3는 탄소수 1 내지 10의 에테르 결합을 포함가능한 알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이고, L은 1 또는 2의 정수이며, m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수임).
5. 위 4에 있어서, 상기 멀티포달 실란 화합물은 하기의 화학식 2-1 내지 2-7로 표시되는 다이-포달 실란 화합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 2-1]
Figure pat00002
[화학식 2-2]
Figure pat00003
[화학식 2-3]
Figure pat00004
[화학식 2-4]
Figure pat00005
[화학식 2-5]
Figure pat00006
[화학식 2-6]
Figure pat00007
[화학식 2-7]
Figure pat00008
(상기 화학식 2-1 내지 2-7에서 Et는 에틸기를 나타냄).
6. 위 4에 있어서, 상기 멀티포달 실란 화합물은 하기의 화학식 3-1 또는 3-2로 표시되는 트라이-포달 실란 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 3-1]
Figure pat00009
[화학식 3-2]
Figure pat00010
(상기 화학식 3-1 및 3-2에서 Et는 에틸기를 나타냄).
7. 위 1에 있어서, 상기 멀티포달 실란 화합물의 함량은 조성물 총 중량 중 0.0001 내지 1중량%인, 절연막 식각액 조성물.
8. 위 1에 있어서, 실록산 결합(-Si-O-Si-)을 포함하는 화합물은 포함하지 않는, 절연막 식각액 조성물.
9. 기판 상에 산화막 및 질화막을 형성하는 단계; 및 상기 질화막을 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 절연막 식각액 조성물을 사용하여 선택적으로 식각하는 단계를 포함하는, 패턴 형성 방법.
10. 위 9에 있어서, 상기 산화막은 실리콘 산화물을 포함하며, 상기 질화막은 실리콘 질화물을 포함하는, 패턴 형성 방법.
본 발명의 실시예들에 따른 절연막 식각액 조성물은 인산 및 멀티포달실란 화합물을 포함할 수 있다. 상기 멀티포달(multipodal) 실란 화합물은 규소 원자마다 복수의 패시페이션기들이 결합되어 예를 들면, 실리콘 산화막의 보호 효과를 상승시킬 수 있다.
또한, 상기 멀티포달 실란 화합물은 복수의 실란기들 사이를 연결시키며 적어도 하나의 탄소원자를 포함하는 링커기를 포함할 수 있다. 상기 링커기에 의해 실질적으로 상기 실리콘 산화막을 보호하는 킬레이팅 효과가 구현되어 상기 실리콘 산화막 보호 효과가 추가적으로 상승할 수 있다. 또한, 고온 인산에서도 상기 실란기들의 분해가 억제되어 장시간 동안 균일한 식각 성능을 유지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 절연막 식각 조성물은 실리콘 산화막의 식각은 억제하면서 실리콘 질화막을 식각하는 질화막의 선택적 식각 공정에 효과적으로 활용될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 4 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
본 발명의 실시예들은 인산 및 멀티포달(multi-podal) 실란 화합물을 포함하며, 산화막 대비 질화막에 대해 높은 식각선택성을 갖는 절연막 식각 조성물을 제공한다. 또한, 상기 절연막 식각 조성물을 활용한 패턴 형성 방법을 제공한다.
이하에서, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
<절연막 식각 조성물>
예시적인 실시예들에 따른 절연막 식각 조성물은 인산, 멀티포달 실란 화합물 및 여분의 물을 포함할 수 있다.
상기 절연막 식각 조성물은 산화막(예를 들면, 실리콘 산화막) 및 질화막(예를 들면, 실리콘 질화막)을 동시에 포함하는 구조물 상에 공급되어 상기 산화막은 실질적으로 손상시키지 않으면서 상기 질화막만을 고선택비로 식각하기 위해 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 절연막 식각 조성물은 반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 실리콘 질화막을 선택적으로 식각하기 위해 사용될 수 있다.
인산은 예를 들면, H3PO4의 화학식으로 표시될 수 있으며, 질화막 식각을 위한 주 식각 성분으로 작용할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 절연막 식각 조성물은 상기 조성물의 총 중량 대비 중량 퍼센트로 표시하여 약 80 내지 약 95 중량%의 인산을 포함할 수 있다.
인산의 함량이 약 80 중량% 미만인 경우, 전체적인 식각 속도가 저하될 수 있다. 인산의 함량이 약 95 중량%를 초과하는 경우 질화막 뿐만 아니라, 산화막 또는 금속막과 같은 도전막의 식각 속도가 함께 증가하여 질화막에 대한 식각 선택비가 감소될 수 있다.
바람직하게는, 식각 속도 및 선택비를 함께 고려하여 인산의 함량은 약 80 내지 90중량%로 조절될 수 있다.
상기 멀티포달 실란 화합물은 한 분자 내에 복수의 실란기들이 결합된 화합물을 의미할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 한 분자 내에 2개의 실란기들이 결합된 다이-포달(di-podal) 실란 화합물, 및/또는 3개의 실란기들이 결합된 트라이-포달(tri-podal) 실란 화합물이 사용될 수 있다.
상기 실란기들은 규소(Si) 원자에 예를 들면, 3개의 패시베이션 기들을 포함할 수 있다. 상기 패시베이션 기는 예를 들면, 알콕시기, 할로겐 원자 또는 포스페이트 기(-OPO3H2)를 포함하며, 실리콘 산화막 표면에 흡착 또는 화학적 상호작용을 통해 패시베이션 층을 형성할 수 있다. 상기 멀티포달 실란 화합물은 복수의 실란기들을 포함하므로, 상기 패시베이션 기들이 6개 또는 9개 등으로 증가할 수 있다. 따라서, 실리콘 산화막과 같은 산화막 표면에 대한 패시베이션 효과가 증폭될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 멀티포달 실란 화합물에 포함된 상기 실란기들은 적어도 하나의 탄소원자를 포함하는 링커기를 통해 서로 연결될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예들에 따른 멀티포달 실란 화합물에서는 상기 실란기들이 직접 결합되거나, 산소(O)를 통해 직접 연결된 구조(-Si-O-Si-)는 배제될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 멀티포달 실란 화합물은 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00011
화학식 1중, R은 상기 링커기를 나타내며 적어도 하나의 탄소 원자를 포함하는 2가의 유기기일 수 있다. R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타낼 수 있다.
X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐, -OR3기 또는 포스페이트(phosphate) 기를 나타낼 수 있으며, R3는 탄소수 1 내지 10의 에테르 결합을 포함가능한 알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타낼 수 있다.
L은 1 또는 2의 정수이며, m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 멀티포달 실란 화합물은 하기의 화학식 2-1 내지 2-7로 표시되는 다이-포달 실란 화합물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure pat00012
[화학식 2-2]
Figure pat00013
[화학식 2-3]
Figure pat00014
[화학식 2-4]
Figure pat00015
[화학식 2-5]
Figure pat00016
[화학식 2-6]
Figure pat00017
[화학식 2-7]
Figure pat00018
상기 트라이-포달 실란 화합물의 경우, 상기 링커기는 3개의 실란기를 결합시키기 위한 링커 중심을 포함할 수 있다. 상기 링커 중심으로부터 3개의 결합손이 분기되어 상기 3개의 실란기가 결합될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 링커 중심은 질소원자를 포함하며, 이 경우 상기 트라이-포달 실란 화합물의 인산에 대한 용해도 혹은 상용성이 보다 향상될 수 있다.
예를 들면, 상기 멀티포달 실란 화합물은 하기의 화학식 3-1 또는 3-2로 표시되는 트라이-포달 실란 화합물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 3-1]
Figure pat00019
[화학식 3-2]
Figure pat00020
상술한 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 절연막 식각액 조성물은 복수의 패시베이션기를 포함하는 실란기들이 링커기에 의해 소정의 거리로 한 분자내에서 이격될 수 있다. 따라서, 상기 실란기들이 산화막 표면에 흡착 혹은 결합될 수 있는 커버리지(coverage)가 증가될 수 있다. 또한, 상기 링커기에 위해 킬레이팅 효과가 구현될 수 있으므로, 산화막에 대한 패시베이션 효과가 더욱 효과적으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 링커기는 유기 기반 구조를 가질 수 있으며, 이에 따라 무기산인 인산의 침투를 차단하여 산화막을 추가적으로 보호할 수 있다.
비교예에 있어서, 산화막 보호를 위해 실록산 화합물을 사용하는 것을 고려할 수 있다. 상기 실록산 화합물은 인접하는 규소 원자들이 산소 원자를 통해 직접 결합된 구조(-Si-O-Si-)를 가질 수 있다. 따라서, 규소 원자들 사이의 거리가 지나치게 가까워 예시적인 실시예들에 따른 멀티포달 실란 화합물과 같은 킬레이팅 효과 혹은 커버리지 증가 효과가 실질적으로 구현되기 어렵다.
또한, 상기 실록산 화합물은 실리콘 산화물과 실질적으로 유사한 구조를 가지므로 오히려 인산에 의해 실리콘 산화막과 함께 분해될 수 있다. 예를 들면, 조성물의 온도가 150℃ 이상으로 올라가는 식각 공정시, 상기 실록산 화합물은 분해될 수 있으며, 이에 따라 초기의 식각 특성 지속적으로 유지되지 않을 수 있다.
그러나 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 실록산 화합물 대신 링커기를 포함하는 멀티포달 실란 화합물을 사용하며, 이에 따라 산화막 패시베이션 효과의 크기를 증폭시키면서 균일한 식각 특성(예를 들면, 식각률)을 장시간 유지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 불소 이온 생성 종(예를 들면, 불화물 또는 불화 암모늄 염과 같은 불소 이온 생성 종)은 포함하지 않을 수 있다. 이에 따라, 불소 이온에 의한 산화막의 식각손상을 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 예를 들면 옥심계 화합물과 같이 식각 대상체에 잔류물을 생성시킬 수 있는 성분은 포함하지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 멀티포달 실란 화합물에 의해 실리콘 산화막을 보호하면서, 인산에 의한 실리콘 질화막 식각 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 조성물 총 중량 중 약 0.0001 내지 1 중량%의 상기 멀티포달 실란 화합물을 포함할 수 있다. 상기 멀티포달 실란 화합물의 함량이 약 0.0001 중량% 미만인 경우, 산화막 패시베이션이 실질적으로 구현되지 않을 수 있다. 상기 멀티포달 실란 화합물의 함량이 약 1 중량%를 초과하는 경우, 오히려 인산의 식각 성능이 지나치게 저해될 수 있다.
바람직하게는, 산화막 패시베이션 효과 및 식각률을 고려하여여, 상기 멀티포달 실란 화합물의 함량은 조성물 총 중량 중 약 0.001 내지 0.1 중량%로 조절될 수 있다.
상기 절연막 식각 조성물은 여분의 물(예를 들면, 탈이온수)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 인산은 수용액 형태(예를 들면, 85% 인산)로 제공될 수 있으며, 상기 멀티포달 실란 화합물은 인산 수용액 100중량부에 대해 상술한 함량으로 혼합될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 상술한 인산, 멀티포달 실란 화합물, 및 여분의 물로 실질적으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 상기 멀티포달 실란 화합물의 패시베이션 성능 및 인산의 식각효율을 저해하지 않는 범위 내에서 식각 증진제와 같은 추가 성분을 포함할 수도 있다.
<패턴 형성 방법>
도 1 내지 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 기판(100) 상에 산화막(110) 및 질화막(120)을 순차적으로 형성할 수 있다.
기판(100)은 단결정 실리콘, 단결정 게르마늄과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있으며, 폴리실리콘을 포함하도록 형성될 수도 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 산화막(110)은 실리콘 산화물을 포함하도록 형성될 수 있다. 산화막(110)은 화학 기상 증착(CVD) 공정, 스퍼터링(sputtering) 공정, 물리 기상 증착(PVD) 공정, 원자층 증착(ALD) 공정 등을 통해 형성될 수 있다.
산화막(110)상에 질화막(120)을 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 질화막(120)은 실리콘 질화물을 포함하도록 CVD 공정, PVD 공정, 스퍼터링 공정, ALD 공정 등을 통해 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 질화막(120) 상에 포토레지스트 패턴(130)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 질화막(120) 상에 포토레지스트 막을 형성한 후, 선택적 노광 공정 및 현상 공정을 통해 상기 포토레지스트 막의 일부를 제거할 수 있다.
이에 따라, 질화막(120)의 상면의 일부를 노출시키는 포토레지스트 패턴(130)이 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 포토레지스트 패턴(130)을 식각마스크로 사용하며, 상술한 예시적인 실시예들에 따른 절연막 식각액 조성물을 사용하는 습식 식각 공정을 수행할 수 있다.
이에 따라, 노출된 질화막(120) 부분을 제거하여 질화막 패턴(125)을 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 절연막 식각액 조성물은 멀티포달 실란 화합물에 의해 현저히 향상된 산화막 패시베이션을 제공할 수 있다. 따라서, 산화막(110) 표면은 실질적으로 식각 혹은 손상되지 않고, 질화막(120)만 선택적으로 식각될 수 있다.
식각 공정의 효율성을 위해, 상기 식각액 조성물의 온도는 약 150℃ 이상으로 가열될 수 있다. 상기 멀티포달 실란 화합물은 고온에서도 안정하므로, 초기의 식각률 및 패시베이션 성능을 균일하게 유지할 수 있다.
포토레지스트 패턴(130)은 이후, 스트립(strip) 공정 및/또는 애싱(ashing) 공정을 통해 제거될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 질화막(120)을 부분적으로 식각할 수도 있으나, 상기 식각액 조성물을 사용하여 질화막(120)을 전체적으로 제거할 수도 있다. 이 경우에도, 산화막(110)의 상면 전체가 멀티포달 실란 화합물에 의해 전체적으로 패시베이션 되어 식각 손상으로부터 보호될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 기판(200) 상에 복수의 산화막들(210) 및 복수의 질화막들(220)을 교대로 반복적으로 적층할 수 있다.
도 5를 참조하면, 산화막들(210) 및 질화막들(220)을 관통하는 관통 패턴(230)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 산화막들(210) 및 질화막들(220)을 건식 식각을 통해 함께 식각하여 개구부를 형성한 후, 상기 개구부 내에 충진 물질을 채워 관통 패턴(230)을 형성할 수 있다. 관통 패턴(230)은 폴리실리콘과 같은 반도체 물질, 또는 금속과 같은 도전 물질을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상술한 예시적인 실시예들에 따른 식각액 조성물을 사용하여 질화막들(220)을 선택적으로 제거할 수 있다.
이에 따라, 관통 패턴(230) 측벽 상에 산화막들(210)이 잔류하고, 질화막들(220) 제거된 공간에 의해 갭들(240)이 정의될 수 있다. 갭들(240)에는 예를 들면, 금속막과 같은 도전막이 충진될 수 있다. 산화막들(210)은 상기 식각 공정 시 멀티포달 실란 화합물에 의해 전체적으로 패시베이션 되어 식각 손상으로부터 보호될 수 있다.
상술한 패턴 형성 방법은 예시적인 것이며, 본 발명의 실시예들에 따른 절연막 식각 조성물은 반도체 장치 혹은 디스플레이 장치에 포함되는 다양한 절연 구조 형성(예를 들면, 게이트 절연막, 배리어막, 소자 분리막 등)을 위해 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
85% 인산 수용액 100중량부에 대해 하기의 멀티포달 실란 화합물들을 0.1중량부씩 혼합하여 실시예들의 식각액 조성물을 제조하였다.
하기의 화학식들에서 "Et"는 에틸기, "Me"는 메틸기를 나타낸다.
1) 실시예 1
Figure pat00021
2) 실시예 2
Figure pat00022
3) 실시예 3
Figure pat00023
4) 실시예 4
Figure pat00024
5) 실시예 5
Figure pat00025
85% 인산 수용액 100중량부에 대해 하기의 실리콘 계 화합물들을 0.1중량부씩 혼합하여 비교예들의 식각액 조성물을 제조하였다.
1) 비교예 1
Figure pat00026
2) 비교예 2
Figure pat00027
3) 비교예 3
Figure pat00028
4) 비교예 4
Figure pat00029
실험예
(1) 실리콘 질화막(SiN) 식각속도(Etch Rate: E/R) 측정
실리콘 질화막(SiN) 5000Å 두께의 웨이퍼를 2x2cm2의 크기로 잘라서 샘플을 제조하고, 상기 샘플을 상기의 실시예 및 비교예의 조성물들 내에 160℃의 온도에서 3분간 침지하였다. 이후, 탈이온수(DIW)로 세정 및 건조 후에, 주사전자현미경(SEM)으로 막두께를 측정하여 식각 속도(Å/min)를 측정하였다.
(2) 실리콘 산화막(SiO 2 ) 식각속도 측정
실리콘 산화막(SiO2) 400Å 두께의 웨이퍼를 2x2cm2의 크기로 잘라서 샘플을 제조하고, 상기 샘플을 표 1에 기재된 실시예 및 비교예의 조성물들 내에 160℃의 온도에서 30초간 침지하였다. 이후, 탈이온수(DIW)로 세정 및 건조 후에, 엘립소미터(Ellipsometer)로 막두께를 측정하여 식각 속도(Å/min)를 측정하였다.
평가결과는 하기의 표 1에 나타낸다.
구분 SiN E/R
(Å/min)
(A)
SiO2 E/R
(Å/min)
(B)
식각
선택비
실시예 1 110 0.1 이하 1100 이상
실시예 2 107 0.1 이하 1070 이상
실시예 3 108 0.1이하 1080 이상
실시예 4 113 0.1 이하 1130 이상
실시예 5 110 0.1 이하 1100 이상
비교예 1 109 3.2 34
비교예 2 112 3.1 36
비교예 3 107 3.4 31
비교예 4 112 3.7 30
표 1을 참조하면, 멀티포달 실란 화합물을 사용한 실시예의 경우, 약 비교예에 비해 현저히 향상된 산화막 패시베이션 효과가 구현되었으며, 이에 따라 질화막에 대해서 약 1000 이상의 식각 선택비가 확보되었다.
100, 200: 기판 110, 210: 산화막
120, 220: 질화막 130: 포토레지스트 패턴
230: 관통 패턴

Claims (10)

  1. 인산;
    복수의 실란기들이 적어도 하나의 탄소원자를 포함하는 링커기에 의해 연결된 멀티포달(multipodal) 실란 화합물; 및
    여분의 물을 포함하는 절연막 식각액 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 멀티포달 실란 화합물에 포함된 각 실란기는 복수의 패시베이션기들을 포함하는, 절연막 식각액 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 패시베이션기는 알콕시기, 할로겐 또는 포스페이트(phosphate) 기를 포함하는, 절연막 식각액 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 멀티포달 실란 화합물은 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00030

    (화학식 1중, R은 상기 링커기를 나타내며 적어도 하나의 탄소 원자를 포함하는 2가의 유기기이고,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이고,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐, -OR3기 또는 포스페이트(phosphate) 기이며, R3는 탄소수 1 내지 10의 에테르 결합을 포함가능한 알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이고,
    L은 1 또는 2의 정수이며, m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수임).
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 멀티포달 실란 화합물은 하기의 화학식 2-1 내지 2-7로 표시되는 다이-포달 실란 화합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
    [화학식 2-1]
    Figure pat00031

    [화학식 2-2]
    Figure pat00032

    [화학식 2-3]
    Figure pat00033

    [화학식 2-4]
    Figure pat00034

    [화학식 2-5]
    Figure pat00035

    [화학식 2-6]
    Figure pat00036

    [화학식 2-7]
    Figure pat00037

    (상기 화학식 2-1 내지 2-7에서 Et는 에틸기를 나타냄).
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 멀티포달 실란 화합물은 하기의 화학식 3-1 또는 3-2로 표시되는 트라이-포달 실란 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
    [화학식 3-1]
    Figure pat00038

    [화학식 3-2]
    Figure pat00039

    (상기 화학식 3-1 및 3-2에서 Et는 에틸기를 나타냄).
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 멀티포달 실란 화합물은 조성물 총 중량 중 0.0001 내지 1중량%인, 절연막 식각액 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 실록산 결합(-Si-O-Si-)을 포함하는 화합물은 포함하지 않는, 절연막 식각액 조성물.
  9. 기판 상에 산화막 및 질화막을 형성하는 단계; 및
    상기 질화막을 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 절연막 식각액 조성물을 사용하여 선택적으로 식각하는 단계를 포함하는, 패턴 형성 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 산화막은 실리콘 산화물을 포함하며, 상기 질화막은 실리콘 질화물을 포함하는, 패턴 형성 방법.
KR1020180134855A 2017-11-24 2018-11-06 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 KR102629574B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811381934.9A CN109841511B (zh) 2017-11-24 2018-11-20 绝缘层蚀刻剂组合物和使用其形成图案的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170158413 2017-11-24
KR20170158413 2017-11-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190060668A true KR20190060668A (ko) 2019-06-03
KR102629574B1 KR102629574B1 (ko) 2024-01-26

Family

ID=66849552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180134855A KR102629574B1 (ko) 2017-11-24 2018-11-06 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102629574B1 (ko)
CN (1) CN109841511B (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102346832B1 (ko) * 2018-05-23 2022-01-03 삼성에스디아이 주식회사 실리콘 질화막 식각용 조성물 및 이를 이용한 식각 방법
KR102005963B1 (ko) * 2018-05-26 2019-07-31 에스케이이노베이션 주식회사 식각액 조성물 및 실란화합물
KR102258307B1 (ko) * 2018-09-03 2021-06-01 주식회사 이엔에프테크놀로지 실리콘 질화막 식각 조성물 및 이를 이용한 방법
CN112322295B (zh) * 2019-08-05 2023-12-22 Oci有限公司 氮化硅膜蚀刻溶液及使用其的半导体器件的制备方法
KR20210026307A (ko) * 2019-08-29 2021-03-10 에스케이이노베이션 주식회사 식각 조성물, 이를 이용한 절연막의 식각방법 및 반도체 소자의 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100823461B1 (ko) 2007-05-11 2008-04-21 테크노세미켐 주식회사 실리콘산화막 및 실리콘질화막 식각용 식각액 조성물
KR20130076918A (ko) * 2011-12-29 2013-07-09 솔브레인 주식회사 식각액 조성물 및 이를 이용한 습식 식각방법
KR20160010312A (ko) * 2014-07-17 2016-01-27 솔브레인 주식회사 식각용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
US20170009126A1 (en) * 2014-06-18 2017-01-12 Halliburton Energy Services, Inc. Consolidation Compositions Comprising Multipodal Silane Coupling Agents
KR20170066179A (ko) * 2015-12-04 2017-06-14 솔브레인 주식회사 식각용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100415752C (zh) * 2002-01-31 2008-09-03 东粟株式会社 含有机硅烷化合物的绝缘膜用材料及其制法及半导体装置
US7265236B2 (en) * 2004-02-23 2007-09-04 Gelest, Inc. Polypodal silanes with embedded hydrophilicity
JP5535583B2 (ja) * 2009-05-25 2014-07-02 AzエレクトロニックマテリアルズIp株式会社 トレンチ・アイソレーション構造の形成方法
CN101792903A (zh) * 2010-01-14 2010-08-04 马鞍山市千峰金属表面防腐材料科技有限公司 一种无铬、耐碱性和耐溶剂性的镀锌钢板表面处理液及其制备方法
KR101809192B1 (ko) * 2011-12-16 2017-12-15 에스케이하이닉스 주식회사 식각 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
US9868902B2 (en) * 2014-07-17 2018-01-16 Soulbrain Co., Ltd. Composition for etching
JP6580397B2 (ja) * 2014-07-17 2019-09-25 ソウルブレイン シーオー., エルティーディー. エッチング用組成物及びこれを用いた半導体素子の製造方法
KR20160050536A (ko) * 2014-10-30 2016-05-11 램테크놀러지 주식회사 질화막 식각 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법
WO2016086511A1 (zh) * 2014-12-05 2016-06-09 上海交通大学 一种自钝化量子点的制备方法
JP6536464B2 (ja) * 2016-04-26 2019-07-03 信越化学工業株式会社 洗浄剤組成物及び薄型基板の製造方法
US10167425B2 (en) * 2016-05-04 2019-01-01 Oci Company Ltd. Etching solution capable of suppressing particle appearance

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100823461B1 (ko) 2007-05-11 2008-04-21 테크노세미켐 주식회사 실리콘산화막 및 실리콘질화막 식각용 식각액 조성물
KR20130076918A (ko) * 2011-12-29 2013-07-09 솔브레인 주식회사 식각액 조성물 및 이를 이용한 습식 식각방법
US20170009126A1 (en) * 2014-06-18 2017-01-12 Halliburton Energy Services, Inc. Consolidation Compositions Comprising Multipodal Silane Coupling Agents
KR20160010312A (ko) * 2014-07-17 2016-01-27 솔브레인 주식회사 식각용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR20170066179A (ko) * 2015-12-04 2017-06-14 솔브레인 주식회사 식각용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN109841511B (zh) 2023-09-15
KR102629574B1 (ko) 2024-01-26
CN109841511A (zh) 2019-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102629574B1 (ko) 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR102653096B1 (ko) 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR102545799B1 (ko) 식각용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR101627181B1 (ko) 식각용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR101809192B1 (ko) 식각 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
US6303514B1 (en) Composition and method for selectively etching a silicon nitride film
KR102602860B1 (ko) 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
JP2020533786A (ja) 窒化ケイ素含有基板をエッチングするための組成物および方法
KR102534841B1 (ko) 식각용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR102469799B1 (ko) 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR102629576B1 (ko) 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR20180106144A (ko) 질화막 식각 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR102443313B1 (ko) 실란 화합물을 포함하는 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR20180075417A (ko) 식각용 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR20190099832A (ko) 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR20190090210A (ko) 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR20190030299A (ko) 실리콘 질화막에 대한 선택적 에칭을 위한 식각 조성물 및 이를 이용한 식각 방법
KR102636960B1 (ko) 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR102629575B1 (ko) 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR102469797B1 (ko) 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR102378930B1 (ko) 질화막 식각 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR20190098030A (ko) 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR102532774B1 (ko) 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR20190127050A (ko) 실란 화합물, 이를 포함하는 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
KR20190127051A (ko) 실란 화합물, 이를 포함하는 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant