KR20190098030A - 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents
절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190098030A KR20190098030A KR1020180138844A KR20180138844A KR20190098030A KR 20190098030 A KR20190098030 A KR 20190098030A KR 1020180138844 A KR1020180138844 A KR 1020180138844A KR 20180138844 A KR20180138844 A KR 20180138844A KR 20190098030 A KR20190098030 A KR 20190098030A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- group
- formula
- silane compound
- insulating film
- carbon atoms
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 35
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title description 3
- -1 silane compound Chemical class 0.000 claims abstract description 95
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 91
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 73
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 33
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 29
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 27
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 26
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 25
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 18
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 claims description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 11
- 125000005647 linker group Chemical group 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 125000003668 acetyloxy group Chemical group [H]C([H])([H])C(=O)O[*] 0.000 claims description 10
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 7
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 7
- 125000004450 alkenylene group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000004419 alkynylene group Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 3
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical group OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 3
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000003827 glycol group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea group Chemical group NC(=O)N XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OTJFQRMIRKXXRS-UHFFFAOYSA-N (hydroxymethylamino)methanol Chemical group OCNCO OTJFQRMIRKXXRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 125000002228 disulfide group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 112
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 20
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 241001504505 Troglodytes troglodytes Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N ammonium fluoride Chemical class [NH4+].[F-] LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical group OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
- C09K13/04—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
- C09K13/06—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid with organic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30604—Chemical etching
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)
- Weting (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
본 발명의 실시예에 따른 절연막 식각액 조성물은 인산, 규소 원자와 링커를 통해 결합된 인산 용해성기를 포함하는 제1 실란 화합물, 및 상기 제1 실란 화합물보다 작은 수용성을 갖는 제2 실란 화합물을 포함하는 실란 화합물, 및 여분의 물을 포함한다. 제1 실란 화합물에 의해 산화막이 패시베이션되고 용해성이 향상되어 식각 특성이 향상될 수 있다.
Description
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.
이에 따라, 상기 실리콘 산화막을 보호하기 위해 식각액 조성물에 추가 성분이 포함될 수 있다. 그러나, 상기 추가 성분이 식각 성분으로 작용하는 산과 용해성이 떨어지는 경우 오히려 전체적인 식각률이 저하되고, 충분한 실리콘 산화막의 보호 효과도 구현되지 않을 수 있다.
예를 들면, 한국등록특허공보 제10-0823461호는 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 함께 식각할 수 있는 조성물을 개시하고 있으나. 상술한 선택적 식각 공정이 구현되기는 어렵다.
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; 규소 원자와 링커를 통해 결합된 인산 용해성기를 포함하는 제1 실란 화합물, 및 상기 제1 실란 화합물보다 작은 수용성을 갖는 제2 실란 화합물을 포함하는 실란 화합물; 및 여분의 물을 포함하는, 절연막 식각액 조성물.
2. 위 1에 있어서, 상기 제1 실란 화합물의 상기 인산 용해성기는 디메탄올아민기, 포스포네이트기, 우레아기, 암모늄염기 및 폴리에틸렌글리콜기로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물.
3. 위 1에 있어서, 상기 제1 실란 화합물의 상기 링커는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌(alkylene)기, 탄소수 2 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐렌(alkenylene)기, 및 탄소수 2 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알키닐렌(alkynylene)기 중 선택되고, 상기 알킬렌기, 알케닐렌기 및 알키닐렌기는 각각 독립적으로 탄소 사슬 내에 에테르(ether) 결합, 티오에테르(thioether) 결합 또는 디설파이드(disulfide) 결합을 더 포함할 수 있는, 절연막 식각액 조성물.
4. 위 1에 있어서, 상기 제1 실란 화합물은 하기의 화학식 1-1 내지 1-5로 표시되는 화합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
[화학식 1-4]
[화학식 1-5]
(상기 화학식들 중, "Et"는 에틸기를 나타내고, 화학식 1-5 중, R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 2 내지 6의 알키닐기, 또는 탄소수 2 내지 6의 아실기이며, n은 2 내지 10인 정수임).
5. 위 1에 있어서, 상기 제1 실란 화합물 및 상기 제2 실란 화합물은 알콕시기, 할로겐, 아세톡시기 및 포스페이트기로 구성된 그룹 중에서 선택된 산화막 패시베이션기를 포함하며,
상기 제2 실란 화합물에 포함된 상기 산화막 패시베이션기의 수가 상기 제1 실란 화합물보다 많은, 절연막 식각액 조성물.
6. 위 1에 있어서, 상기 제2 실란 화합물은 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 2]
[화학식 3]
(화학식 2 및 3중, X1 내지 X10은 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 불소를 제외한 할로겐, 아세톡시기 또는 포스페이트기이며, Y는 탄소수 1 내지 4의 2가의 유기기임)
7. 위 6에 있어서, 상기 제2 실란 화합물은 하기의 화학식 2-1 내지 화학식 2-4, 및 화학식 3-1 내지 화학식 3-4의 화합물들로 구성된 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 2-1]
[화학식 2-2]
[화학식 2-3]
[화학식 2-4]
[화학식 3-1]
[화학식 3-2]
[화학식 3-3]
[화학식 3-4]
(상기 화학식들 중, "Et"는 에틸기, "OAc"는 아세톡시기임).
8. 위 1에 있어서, 상기 제1 실란 화합물은 상온에서 물 100g에 1g 양만큼 혼합하고, 상온에서 1분간 교반 후 추가적으로 5분간 상온에서 방치 이후에 상분리 또는 파티클이 관측되지 않는 화합물들 중에서 선택되는, 절연막 식각액 조성물.
9. 기판 상에 산화막 및 질화막을 형성하는 단계; 및 상기 질화막을 위 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 인산과의 상분리 없이 실란 화합물이 조성물 내에 균일하게 분포 및 용해될 수 있어, 상기 실란 화합물의 응집 혹은 겔화(gelation) 없이 균일한 식각률 및 산화막 패시베이션을 유지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 절연막 식각 조성물은 실리콘 산화막의 식각은 억제하면서 실리콘 질화막을 식각하는 질화막의 선택적 식각 공정에 효과적으로 활용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 절연막 식각액 조성물은 처리매수가 증가하여도 실리콘 질화막의 식각 속도의 저하가 크지 않을 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.
도 4 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
본 발명의 실시예들은 인산 용해성기를 포함하는 실란 화합물을 포함하며, 산화막 대비 질화막에 대해 높은 식각선택성을 갖는 절연막 식각액 조성물을 제공한다. 또한, 상기 절연막 식각 조성물을 활용한 패턴 형성 방법을 제공한다.
본 명세서에서 사용하는 용어 "실란 화합물" 또는 "실란"은 적어도 하나의 규소 원소를 포함하는 화합물을 포괄하는 의미로 사용하였다.
본 명세서에서 사용하는 용어 "에테르"는 산소 원자를 기준으로 양쪽이 대칭인 대칭 에테르(symmetrical ether)와 비대칭인 비대칭 에테르(unsymmetrical ether)를 포괄하는 의미로 사용하였다.
본 명세서에서 사용하는 용어 "티오에테르"는 황 원자를 기준으로 양쪽이 대칭인 대칭 티오에테르(symmetrical thioether)와 비대칭인 비대칭 에테르(unsymmetrical thioether)를 포괄하는 의미로 사용하였다.
본 명세서에서 사용하는 용어 "디설파이드"는 -S-S-를 기준으로 양쪽이 대칭인 대칭 에테르(symmetrical disulfide)와 비대칭인 비대칭 에테르(unsymmetrical disulfide)를 포괄하는 의미로 사용하였다.
이하에서, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
<절연막 식각 조성물>
예시적인 실시예들에 따른 절연막 식각 조성물은 인산; 인산 용해성기 및 상기 인산 용해성기와 규소 원소 사이의 링커를 포함하는 제1 실란 화합물; 및 제1 실란 화합물보다 수용성이 작은 제2 실란 화합물을 포함할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 산화막(예를 들면, 실리콘 산화막) 및 질화막(예를 들면, 실리콘 질화막)을 동시에 포함하는 구조물에 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 인산의 함량은 조성물 총 중량 중 80 내지 95중량%일 수 있다. 상기 인산의 함량이 80중량% 미만이면 식각액 조성물의 전체적인 식각 속도가 과도하게 저하될 수 있고, 95중량% 초과이면 질화막 뿐만 아니라 산화막 또는 금속막과 같은 도전막의 식각 속도가 함께 증가하여 질화막에 대한 식각 선택비가 감소될 수 있다. 바람직한 실시예들에 있어서, 상기 인산의 함량은 80 내지 95중량%일 수 있다. 상기 바람직한 함량의 인산을 사용하면 식각액의 식각 속도와 식각 선택비가 더욱 향상될 수 있다.
상기 제1 실란 화합물은 규소(Si) 원자 및 상기 규소 원자에 결합된 3개의 패시베이션 기들을 포함할 수 있다. 상기 패시베이션 기는 예를 들면, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 히드록실기, 할로겐 원자, 아세톡시기 또는 포스페이트기를 포함하며, 실리콘 산화막 표면에 흡착 또는 화학적 상호작용을 통해 패시베이션 층을 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 규소 원자는 상기 3개의 패시베이션기들을 제외한 나머지 결합 사이트를 통해 인산 용해성기와 결합될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 인산 용해성기를 포함하는 제1 실란 화합물은 인산 용해성일 수 있다. 본 명세서에서, 상기 "인산 용해성"은 85 중량% 인산 수용액 10g에 실란 화합물 1g을 가하고, 상온에서 1분간 교반 후, 추가적으로 1분간 상온에서 방치 했을 때 상 분리가 관찰되지 않는 것을 의미한다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 규소 원자와 상기 인산 용해성기 사이에는 링커가 더 포함하고, 이에 따라 상기 인산 용해성기는 상기 규소 원자와 소정의 거리로 이격될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 링커는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐렌기 및 탄소수 2 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알키닐렌기 중 선택될 수 있다. 상기 알킬렌기, 알케닐렌기 및 알키닐렌기는 각각 독립적으로 탄소 사슬 내에 에테르 결합, 티오에테르 결합 또는 디설파이드 결합을 더 포함할 수 있다.
탄소 사슬 내에 에테르 결합을 포함한다는 것은 적어도 하나의 -CH2-가 -O-로 치환됨을 의미할 수 있다. 탄소 사슬 내에 티오에테르 결합을 포함한다는 것은 적어도 하나의 -CH2-가 -S-로 치환됨을 의미할 수 있다. 탄소 사슬 내에 디설파이드 결합을 포함한다는 것은 적어도 하나의 -CH2-CH2-가 -S-S-로 치환됨을 의미할 수 있다.
상기 링커에 의해 상기 인산 용해성기 및 상기 실란기 사이의 적정 거리가 유지되므로, 상기 인산 용해성기의 입체 장애에 의해 상기 실란기를 통한 산화막 패시베이션 효과가 방해되지 않을 수 있다. 또한, 상기 링커에 의해 상기 실란기의 상호 응집이 방지되어 상기 실란 화합물의 용해성 또는 분산성이 보다 증가될 수 있다.
또한, 상기 제1 실란 화합물이 산화막 표면에 흡착되어 패시베이션층을 형성하는 경우, 상기 링커가 노출되어 무기산인 인산의 침투를 추가적으로 차단할 수 있다. 따라서, 상기 산화막 상에 추가적인 배리어가 형성될 수 있다.
상기 제1 실란 화합물의 용해성과 산화막 패시베이션 효과를 고려할 때, 상기 링커는 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기일 수 있고, 상기 알킬렌기는 에테르 결합을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 인산 용해성기를 포함하는 제1 실란 화합물은 수용성 실란 화합물일 수 있다. 본 명세서에서, 상기 "수용성"은 상온에서 물 100g 에 실란 화합물 1g 양만큼 혼합하고, 상온에서 1분간 교반 후 추가적으로 5분간 상온에서 방치 이후에 상분리 또는 파티클이 관측되지 않는 것을 의미한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 인산 용해성기는 디에탄올아민(diethanolamine)기, 포스포네이트(phosphonate)기, 우레아(urea)기, 암모늄염기, 및 폴리에틸렌글리콜(poly ethylene glycol)기로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 예시적인 구조의 작용기는 인산 용해성 및 수용성을 동시에 갖추고 있어 인산 수용액에 빠르게 용해될 수 있어서, 가수분해에 이은 겔화가 진행되기 전에 인산수용액에 고르게 용해될 수 있다.
예를 들면, 상기 인산 용해성기를 포함하는 제1 실란 화합물은 하기의 화학식 1-1 내지 1-5의 화합물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
[화학식 1-4]
[화학식 1-5]
상기 화학식들에서 "Et"는 에틸기를 나타낸다.
상기 화학식 1-5 중, R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 2 내지 6의 알키닐기 또는 탄소수 2 내지 6의 아실기일 수 있다. 예들 들면, n은 2 내지 10인 정수일 수 있다.
상기 제2 실란 화합물은 상기 제1 실란 화합물보다 많은 산화막 패시베이션 기(예를 들면, 알콕시기, 할로겐, 포스페이트기, 아세톡시기)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 실란 화합물은 예를 들면, 실리콘 산화막 표면에 대한 가수분해물의 강한 흡착 또는 화학적 상호작용을 통해 용이하게 패시베이션 층을 형성함으로써 질화막에 대한 높은 식각 선택비를 얻을 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 제2 실란 화합물은 하기의 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 2]
[화학식 3]
화학식 2 및 3중, X1 내지 X10은 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 불소를 제외한 할로겐, 아세톡시기 또는 포스페이트기를 나타낼 수 있다. Y는 탄소수 1 내지 4의 이가의 유기기일 수 있다. 예를 들면, Y는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 화학식 2의 실란 화합물로서 하기의 화학식 2-1 내지 2-4의 화합물을 들 수 있다.
[화학식 2-1]
[화학식 2-2]
[화학식 2-3]
[화학식 2-4]
화학식 2-1 내지 2-4 중 "Et"는 에틸기, "OAc"는 아세톡시기를 나타낸다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 화학식 3의 실란 화합물로서 하기의 화학식 3-1 내지 3-4의 화합물을 들 수 있다.
[화학식 3-1]
[화학식 3-2]
[화학식 3-3]
[화학식 3-4]
예시적인 실시예들에 따른 절연막 식각액 조성물은 상기 인산 용해성기를 포함하는 상기 제1 실란 화합물 및 상기 제2 실란 화합물을 함께 포함할 수 있다. 상기 절연막 식각액 조성물은 상기 제2 실란 화합물을 통해 증폭된 산화막에 대한 패시베이션 효과를 가지며. 질화막에 대한 높은 식각 선택비를 얻을 수 있다. 또한, 인산 용해성기를 통해 수용성이 향상된 제1 실란 화합물을 통해 상기 제2 실란 화합물의 수용액 내에서의 가수분해에 의한 겔화 또는 상 분리를 완화 또는 억제할 수 있다.
예를 들면, 규소 원자에 4개의 패시베이션기(예를 들면, 알콕시기, 할로겐)들이 결합된 실란 화합물 혹은 실록산 화합물(-Si-O-Si- 구조 포함)들은, 인산 수용액에 투입되는 경우, 상기 인산 수용액에 용해되기 전에 가수분해될 수 있다. 상기 가수분해된 분해물끼리 서로 응집할 경우 겔화(gelation) 또는 상 분리가 발생할 수 있다. 상기 겔화된 응집체 혹은 상 분리가 다시 제거되는데 상당한 시간이 소요될 수 있다.
그러나, 예시적인 실시예들에 따른 식각액 조성물은 상기 인산 용해성기를 포함하는 상기 제1 실란 화합물을 함께 포함할 수 있다. 이에 따라, 인산 수용액에서 상기 제2 실란 화합물의 가수분해물이 겔화되기 전에 상기 제1 실란 화합물이 먼저 용해되며, 인산 용해성기를 포함하는 제1 실란 화합물의 패시베이션 기가 상기 제2 실란 화합물의 가수분해물과 결합하여 겔화를 방지할 수 있다. 따라서, 조성물 혼합 초기단계에서 겔화 혹은 상 분리가 발생하기 않고 바로 식각 공정에 사용되어 균일한 식각 특성 및 산화막 패시베이션 효과를 장시간 유지할 수 있다.
또한, 4개의 패시베이션기 실란 화합물 혹은 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 공정 시, 상기 실록산 화합물은 분해될 수 있으며, 이에 따라 초기의 식각 특성이 지속적으로 유지되지 않을 수 있다.
그러나 예시적인 실시예들에 따른 식각액 조성물의 경우 상기 제1 실란 화합물을 포함하고 있어 응집체, 잔류물, 겔화의 발생 없이 통해 일정한 산화막 패시베이션 및 식각 특성(예를 들면, 식각률)을 장시간 유지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 조성물 총 중량 중 약 0.01 내지 3중량%의 상기 제1 실란 화합물을 포함할 수 있다. 상기 제1 실란 화합물의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 인산의 식각 성능과 산화막 패시배이션 효과가 함께 향상될 수 있다.
바람직하게는, 산화막 패시베이션 효과 및 인산 용해성을 고려하여, 상기 제1 실란 화합물의 함량은 조성물 총 중량 중 약 0.1 내지 1.5중량%로 조절될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 조성물 총 중량 중 약 0.001 내지 0.5중량%의 상기 제2 실란 화합물을 포함할 수 있다. 상기 제2 실란 화합물의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 겔화 방지 및 산화막 패시배이션 효과가 함께 향상될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 실란 화합물의 함량은 조성물 총 중량 중 약 0.01 내지 0.5중량%로 조절될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 실란 화합물:제1 실란 화합물 중량비는 10:1 내지 1:10, 바람직하게는 1:1 내지 1:5일 수 있다. 상기 중량비 범위 내에서, 식각액 조성물의 겔화 방지효과 및 질화물에 대한 식각 선택비가 고르게 향상될 수 있다
일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 불소 이온 생성 종(예를 들면, 불화물 또는 불화 암모늄 염과 같은 불소 이온염)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 잔류물 혹은 상분리를 초래할 수 있는 성분은 포함하지 않을 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 인산 용해성기 함유 실란 화합물은 인산 수용액 100중량부에 대해 상술한 함량으로 혼합될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 상술한 인산, 상기 제1 실란 화합물, 상기 제2 실란 화합물 및 여분의 물로 실질적으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 상기 제1 실란 화합물의 용해성 및 상기 제2 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(130)을 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 질화막(130)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 상기 제1 실란 화합물 및 상기 제2 실란 화합물에 의해 조성물 내 겔화 및 상분리를 방지하면서 현저히 향상된 산화막 패시베이션을 유지할 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℃ 이상의 온도로 가열될 수 있다. 상기 인산 용해성기 함유 제1 실란 화합물은 상대적으로 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 상기 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 상기 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 중량% 인산 수용액에 하기 표 1에 기재된 조성 및 함량(중량%)의 실란 화합물을 첨가하여 절연체 식각액 조성물을 제조하였다. 하기의 화학식들에서 "Et"는 에틸기를 나타낸다.
| 구분 | 제1 실란 화합물(A) | 제2 실란 화합물(B) | ||
| 성분 | 함량 | 성분 | 함량 | |
| 실시예 1 | A-1 | 1.0 | B-1 | 0.3 |
| 실시예 2 | A-2 | 1.0 | B-1 | 0.3 |
| 실시예 3 | A-3 | 1.0 | B-1 | 0.3 |
| 실시예 4 | A-4 | 1.0 | B-1 | 0.3 |
| 실시예 5 | A-5 | 1.0 | B-1 | 0.3 |
| 실시예 6 | A-1 | 1.0 | B-1 | 0.15 |
| 실시예 7 | A-1 | 1.0 | B-1 | 0.05 |
| 실시예 8 | A-1 | 1.0 | B-2 | 0.02 |
| 비교예 1 | - | - | B-1 | 0.3 |
| 비교예 2 | A-2 | 1.0 | - | - |
| 비교예 3 | A'-1 | 1.0 | - | - |
A-1:
A-2:
A-3:
A-4:
A-5:
A'-1:
B-1: TEOS(Tetraethoxysilane)(위 화학식 2-1)
B-2:
실험예
(1) 겔(Gel)화 방지 특성(인산 용해성) 평가
실시예 및 비교예의 절연막 식각액 조성물의 겔화 방지 특성을 평가하였다. 구체적으로, 실시예 및 비교예의 절연막 식각액 조성물을 상온에서 1분간 교반 후, 추가적으로 1분간 상온에서 방치 했을 때 상분리 생성여부를 평가하였다.
<용해성 판정>
◎: 상온 방치 상태에서 미용해 폴리머가 육안으로 확인되지 않음.
○: 상온 상태에서 미용해 폴리머가 육안으로 확인되지 않으나, 상온 방치 상태에서 소량의 미용해 폴리머가 육안으로 확인됨.
×: 상온 상태에서 미용해 폴리머가 육안으로 확인됨.
(2) 수용성 평가
실시예 및 비교예의 절연막 식각액 조성물의 겔화 방지 특성을 평가하였다. 구체적으로, 상온에서 물 100g에 실시예 및 비교예의 절연막 식각액 조성물 1g을 혼합하고, 상온에서 1분간 교반 후 추가적으로 5분간 상온에서 방치 했을 때 상분리 생성여부를 평가하였다.
<용해성 판정>
◎: 상온 방치 상태에서 미용해 폴리머가 육안으로 확인되지 않음.
○: 상온 상태에서 미용해 폴리머가 육안으로 확인되지 않으나, 상온 방치 상태에서 소량의 미용해 폴리머가 육안으로 확인됨.
×: 상온 상태에서 미용해 폴리머가 육안으로 확인됨.
(3) 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.
(4) 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 2에 나타낸다.
| 구분 | 인산 용해성 |
수용성 평가 |
SiN 식각속도 (A) |
SiO2 식각속도 (B) |
식각 선택비 (A/B) |
| 실시예 1 | ◎ | ◎ | 111 | 2.8 | 39.6 |
| 실시예 2 | ◎ | ◎ | 115 | 3.1 | 37.1 |
| 실시예 3 | ◎ | ◎ | 117 | 2.9 | 40.3 |
| 실시예 4 | ◎ | ◎ | 115 | 3.2 | 35.9 |
| 실시예 5 | ◎ | ○ | 113 | 3.0 | 37.7 |
| 실시예 6 | ◎ | ◎ | 112 | 3.9 | 28.7 |
| 실시예 7 | ◎ | ◎ | 113 | 4.1 | 27.6 |
| 실시예 8 | ◎ | ◎ | 116 | 1.1 | 105.5 |
| 비교예 1 | × | × | - | - | - |
| 비교예 2 | ◎ | ◎ | 115 | 5.8 | 19.8 |
| 비교예 3 | ◎ | × | 112 | 6.0 | 18.7 |
표 2를 참조하면, 인산 용해성기 함유 제1 실란 화합물 및 제2 실란 화합물을 함께 사용한 실시예의 경우 인산 용해성 및 수용성 평과 결과가 우수하며, 식각 선택비가 우수하였다.
TEOS만 사용된 비교예 1의 경우, 인산 용해성 및 수용성이 불량하여 겔화 및 상분리 현상이 관측되었으며, 상기 겔화 현상으로 인해 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막에 대한 식각 공정의 진행이 불가능하였다.
비교예 2 및 3의 경우, 상 분리 현상은 나타나지 않았으나, 실리콘 산화막에 대한 충분한 패시베이션층을 형성하지 못하여 식각 선택비가 좋지 않았다.
100, 200: 기판
110, 210: 산화막
120, 220: 질화막 130: 포토레지스트 패턴
230: 관통 패턴
120, 220: 질화막 130: 포토레지스트 패턴
230: 관통 패턴
Claims (10)
- 인산;
규소 원자와 링커를 통해 결합된 인산 용해성기를 포함하는 제1 실란 화합물, 및 상기 제1 실란 화합물보다 작은 수용성을 갖는 제2 실란 화합물을 포함하는 실란 화합물; 및
여분의 물을 포함하는, 절연막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 실란 화합물의 상기 인산 용해성기는 디메탄올아민기, 포스포네이트기, 우레아기, 암모늄염기 및 폴리에틸렌글리콜기로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 실란 화합물의 상기 링커는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌(alkylene)기, 탄소수 2 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐렌(alkenylene)기, 및 탄소수 2 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알키닐렌(alkynylene)기 중 선택되고, 상기 알킬렌기, 알케닐렌기 및 알키닐렌기는 각각 독립적으로 탄소 사슬 내에 에테르(ether) 결합, 티오에테르(thioether) 결합 또는 디설파이드(disulfide) 결합을 더 포함할 수 있는, 절연막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 실란 화합물은 하기의 화학식 1-1 내지 1-5로 표시되는 화합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
[화학식 1-4]
[화학식 1-5]
(상기 화학식들 중, "Et"는 에틸기를 나타내고, 화학식 1-5 중, R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 2 내지 6의 알키닐기, 또는 탄소수 2 내지 6의 아실기이며, n은 2 내지 10인 정수임).
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 실란 화합물 및 상기 제2 실란 화합물은 알콕시기, 할로겐, 아세톡시기 및 포스페이트기로 구성된 그룹 중에서 선택된 산화막 패시베이션기를 포함하며,
상기 제2 실란 화합물에 포함된 상기 산화막 패시베이션기의 수가 상기 제1 실란 화합물보다 많은, 절연막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제2 실란 화합물은 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 2]
[화학식 3]
(화학식 2 및 3중, X1 내지 X10은 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 불소를 제외한 할로겐, 아세톡시기 또는 포스페이트기이며, Y는 탄소수 1 내지 4의 2가의 유기기임)
- 청구항 6에 있어서, 상기 제2 실란 화합물은 하기의 화학식 2-1 내지 화학식 2-4, 및 화학식 3-1 내지 화학식 3-4의 화합물들로 구성된 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 2-1]
[화학식 2-2]
[화학식 2-3]
[화학식 2-4]
[화학식 3-1]
[화학식 3-2]
[화학식 3-3]
[화학식 3-4]
(상기 화학식들 중, "Et"는 에틸기, "OAc"는 아세톡시기임).
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 실란 화합물은 상온에서 물 100g에 1g 양만큼 혼합하고, 상온에서 1분간 교반 후 추가적으로 5분간 상온에서 방치 이후에 상분리 또는 파티클이 관측되지 않는 화합물들 중에서 선택되는, 절연막 식각액 조성물.
- 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.
- 청구항 9에 있어서, 상기 산화막은 실리콘 산화물을 포함하며, 상기 질화막은 실리콘 질화물을 포함하는, 패턴 형성 방법.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190011124A KR102653096B1 (ko) | 2018-02-13 | 2019-01-29 | 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 |
| SG10201901030TA SG10201901030TA (en) | 2018-02-13 | 2019-02-07 | Insulation layer etchant composition and method of forming pattern using the same |
| CN201910110765.3A CN110157434B (zh) | 2018-02-13 | 2019-02-12 | 绝缘层蚀刻剂组合物和使用该绝缘层蚀刻剂组合物形成图案的方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20180017450 | 2018-02-13 | ||
| KR1020180017450 | 2018-02-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190098030A true KR20190098030A (ko) | 2019-08-21 |
Family
ID=67808091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180138844A KR20190098030A (ko) | 2018-02-13 | 2018-11-13 | 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20190098030A (ko) |
| SG (1) | SG10201901030TA (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100823461B1 (ko) | 2007-05-11 | 2008-04-21 | 테크노세미켐 주식회사 | 실리콘산화막 및 실리콘질화막 식각용 식각액 조성물 |
-
2018
- 2018-11-13 KR KR1020180138844A patent/KR20190098030A/ko unknown
-
2019
- 2019-02-07 SG SG10201901030TA patent/SG10201901030TA/en unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100823461B1 (ko) | 2007-05-11 | 2008-04-21 | 테크노세미켐 주식회사 | 실리콘산화막 및 실리콘질화막 식각용 식각액 조성물 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SG10201901030TA (en) | 2019-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102653096B1 (ko) | 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR102436721B1 (ko) | 질화 규소를 포함하는 기판을 에칭하는 조성물 및 방법 | |
| KR102629574B1 (ko) | 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR102602860B1 (ko) | 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| US10995268B2 (en) | Etching composition effective to selectively wet etch a silicon nitride film | |
| TW202122633A (zh) | 濕式蝕刻組合物及方法 | |
| JP2022546293A (ja) | 高度に選択的な窒化ケイ素エッチングのための改良された配合物 | |
| KR102629576B1 (ko) | 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR102469799B1 (ko) | 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR20190098030A (ko) | 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR102443313B1 (ko) | 실란 화합물을 포함하는 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR20190090210A (ko) | 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR20190099832A (ko) | 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR102636960B1 (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 | |
| KR20180106144A (ko) | 질화막 식각 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR102469797B1 (ko) | 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR102629575B1 (ko) | 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR102532774B1 (ko) | 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR20190128274A (ko) | 인산염 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 | |
| KR20190127050A (ko) | 실란 화합물, 이를 포함하는 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR20190127049A (ko) | 실란 화합물, 이를 포함하는 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 | |
| KR20190097476A (ko) | 절연막 식각액 조성물 및 이의 제조 방법 | |
| KR102378930B1 (ko) | 질화막 식각 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 |