KR20200021357A - 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들의 절연막 식각액 조성물은 인산, 탄소수 1 내지 4의 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물, 및 여분의 물을 포함한다. 실리콘 산화막을 효과적으로 패시베이션하고 겔화 현상을 효과적으로 억제할 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.
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.
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; 탄소수 1 내지 4의 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물; 및 여분의 물을 포함하는, 절연막 식각액 조성물.
2. 위 1에 있어서, 상기 히드록시알콕시기는 히드록시기가 알콕시기의 말단 탄소에 치환된 것인, 절연막 식각액 조성물.
3. 위 1에 있어서, 상기 실란 화합물은 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기를 더 포함하는, 절연막 식각액 조성물.
4. 위 3에 있어서, 상기 실란 화합물은 규소 원자의 4개 결합자리가 상기 알킬기 또는 알콕시기, 또는 상기 히드록시알콕시기로 치환된 것인, 절연막 식각액 조성물.
5. 위 1에 있어서, 상기 실란 화합물은 규소 원자가 상기 히드록시알콕시기 4개로 치환된 것인, 절연막 식각액 조성물.
6. 위 1에 있어서, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 하기 화학식 1으로 표시되는 화합물을 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 1]
(화학식 1 중, R1은 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이고, R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이며, n은 0 내지 3의 정수임).
7. 위 1에 있어서, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
8. 위 1에 있어서, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 조성물 총 중량에 대하여 0.001 내지 5중량% 포함되는, 절연막 식각액 조성물.
9. 기판 상에 산화막 및 질화막을 형성하는 단계; 및 상기 질화막을 위 1 내지 8 중 어느 하나의 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 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물을 사용한다. 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 산화막에 대하여 우수한 패시베이션 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 식각액의 겔화를 효과적으로 억제할 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 실시예들의 절연막 식각액 조성물은 인산, 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물, 및 여분의 물을 포함한다. 실리콘 산화막을 효과적으로 패시베이션(Passivation)하고 겔화 현상(Gelation)을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 상기 식각액 조성물을 사용하는 패턴 형성 방법을 제공한다.
이하에서, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
<절연막
식각
조성물>
예시적인 실시예들에 따른 절연막 식각 조성물은 인산, 히드록시알콕시기를 갖는 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 70 내지 약 95 중량%의 인산을 포함할 수 있다.
인산의 함량이 약 70 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 70 내지 90중량%로 조절될 수 있다.
상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 규소 원자에 히드록시알콕시기가 치환된 화합물이다. 예를 들면, 규소 원자에 상기 히드록시알콕시기가 직접 연결되거나, 규소 원자에 연결된 치환기에 상기 히드록시알콕시기가 치환된 화합물일 수 있다. 보다 바람직하게는, 규소 원자에 히드록시알콕시기가 직접 치환된 화합물일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 히드록시알콕시기는 탄소수가 1 내지 4일 수 있다. 비제한적인 예로서, 히드록시메톡시기, 2-히드록시에톡시기, 1-히드록시에톡시기, 3-히드록시프로폭시기, 4-히드록시부톡시기 등을 포함할 수 있다.
상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 인산 수용액에 쉽게 용해될 수 있어, 식각액의 겔화 현상을 억제할 수 있다. 따라서, 인산 상용성이 향상될 수 있다. 또한, 산화막을 효과적으로 패시베이션하여 식각 과정에서 보호할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "인산 상용성"은 실란 화합물이 인산 수용액 내에 실질직으로 균질하게 용해되고, 겔화되거나 실록산 화합물 입자를 쉽게 생성하지 않는 것을 의미한다. 예를 들면, 85% 인산 수용액 100g에 실란 화합물 1g을 가하고, 상온에서 1분간 교반 후, 추가적으로 1분간 상온에서 방치 했을 때 상분리 여부로 평가될 수 있다.
예를 들면, 실란 화합물의 작용기들은 인산 수용액 상에서 가수분해되어 실라놀기(Si-OH)로 해리될 수 있다. 상기 실라놀기는 인접한 실란 화합물의 실라놀기와 축합반응을 통해 중합되어 실록산 화합물을 형성할 수 있다. 연속적인 축합반응이 일어날 경우 식각액의 겔화가 일어날 수 있으며, 실록산 화합물의 분자량이 증가하면서 용해도가 감소하고, 식각액 조성물 내에 고체상의 실록산 화합물 입자가 형성될 수 있다.
상기 히드록시알콕시기는 인산 수용액 내에서 가수분해되어 알코올 화합물을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물이 가수분해되면서 히드록시기를 갖는 실란 화합물 및 상기 알코올 화합물로 분해될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 알코올 화합물은 다이올(diol, 글라이콜, glycol) 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 메틸렌글라이콜, 에틸렌글라이콜, 프로필렌글라이콜, 부틸렌글라이콜 등을 포함할 수 있다.
상기 알코올 화합물 또는 다이올 화합물은 상기 히드록시기를 갖는 실란 화합물의 히드록시기와 예를 들면 수소 결합을 통해 상호작용할 수 있따. 따라서 상기 히드록시기를 갖는 실란 화합물을 안정화시킬 수 있으며, 상기 히드록시기를 갖는 실란 화합물을 입체적으로 둘러쌀 수 있다. 예를 들면, 상기 히드록시기를 갖는 실란 화합물을 용매화(Solvation)시킬 수 있다. 또한, 상기 히드록시기를 갖는 실란 화합물을 인산 수용액 상에 고르게 분산시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 히드록시기를 갖는 실란 화합물은 상기 히드록시기가 인접한 히드록시기를 갖는 실란 화합물은 히드록시기와 축합반응하여 실록산 화합물을 형성함에 따라 고체상의 입자를 형성하고, 식각액을 겔화시킬 수 있다.
하지만, 상기 히드록시기를 갖는 실란 화합물이 안정화되거나, 상기 알코올 화합물 또는 다이올 화합물에 둘러싸여 상기 히드록시기 사이의 접촉이 제한됨에 따라 상기 축합반응이 현저히 억제될 수 있다. 따라서, 실록산 화합물 고체 입자의 생성 및 식각액의 겔화가 억제될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 히드록시알콕시기가 해리되어 다이올 화합물을 형성할 경우, 상기 다이올 화합물이 상기 히드록시기를 갖는 실란 화합물의 히드록시기를 예를 들면 킬레이팅(chelating)하여 보다 효과적으로 용매화시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 히드록시알콕시기는 히드록시가 알콕시기의 말단 탄소에 치환된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 히드록시알콕시기는 히드록시메톡시기, 2-히드록시에톡시기, 3-히드록시프로폭시기 및 4-히드록시부톡시기일 수 있다. 상기 히드록시알콕시기가 가수분해될 경우, 예를 들면, 각각 메틸렌글라이콜, 에틸렌글라이콜, 프로필렌글라이콜 및 부틸렌글라이콜이 형성될 수 있다. 상기 글라이콜 화합물들은 히드록시기가 분자 내에서 최대한 멀리 이격되어 배치되므로, 상기 히드록시기를 갖는 실란 화합물의 히드록시기를 효과적으로 킬레이팅 할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 알킬기 또는 알콕시기를 더 포함할 수 있다. 상기 알킬기는 가수분해되지 않는 작용기로서, 상기 실란 화합물의 겔화를 방지할 수 있다. 상기 알콕시기는 산화막을 패시베이션하는 패시베이션기로 작용할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 알킬기 및 알콕시기는 탄소수가 1 내지 4개일 수 있다. 탄소수가 5개 이상일 경우, 상기 실란 화합물이 인산 수용액에 용해되지 않을 수 있다. 따라서, 패시베이션 효과가 현저히 감소하고 겔화가 쉽게 일어날 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 규소 원자의 4개 결합자리 모두가 상기 알킬기 또는 알콕시기, 또는 상기 히드록시알콕시기로 치환될 수 있다. 따라서, 상기 히드록시알콕시기 및 알콕시기에 의해 산화막이 패시베이션될 수 있으며, 상기 히드록시알콕시기 및 알킬기에 의해 겔화 현상이 억제될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 하기 화학식 1으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1 중, R1은 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이고, R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이며, n은 0 내지 3의 정수일 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물은 적어도 하나의 히드록시알콕시기를 포함하며, 상기 히드록시알콕시기, 알킬기 및 알콕시기로 규소 원자가 전부 치환된 것일 수 있다. 상기 "전부 치환"은 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물의 규소 원자의 4개의 결합 자리 모두가 치환된 것을 의미할 수 있다. 따라서, 산화막의 패시베이션 효과가 현저히 향상될 수 있으며, 실록산 화합물 입자의 생성 또는 식각액의 겔화 현상이 효과적으로 억제될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 규소 원자에 상기 히드록시알콕시기가 4개 치환될 수 있다. 따라서, 인산 수용액 내에서 상기 알코올 화합물 및 다이올 화합물이 보다 다량으로 형성될 수 있으며, 상기 알코올 화합물 및 다이올 화합물에 의한 용매화 및 분산 효과가 향상될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
상기 화학식 1-1 내지 1-3으로 표시되는 화합물들은 각각이 단독으로 사용될 수 있으며, 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 조성물 총 중량에 대하여 0.001 내지 5중량% 포함될 수 있다. 상기 함량 범위 미만일 경우, 패시베이션 효과가 목표하는 수준에 미달할 수 있다. 따라서, 산화막이 질화막과 동시에 식각되어 식각액의 식각 선택비가 감소할 수 있다. 상기 함량 범위를 초과할 경우, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물이 인산 수용액 상에 충분히 용해되지 않을 수 있다. 또한, 식각 부산물이 산화막 상에 침전되어 입자 또는 막의 형태로 성장하는 것(산화막의 재성장)이 가속화될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 3중량% 포함될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 불소 함유 화합물은 포함하지 않을 수 있다. 이에 따라, 불소 성분에 의한 산화막의 식각손상을 방지할 수 있다. 따라서, 질화막 식각 선택비를 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 조성물은 비불소계 절연막 식각액 조성물일 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 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물에 의해 실리콘 산화막을 보호하면서, 인산에 의한 실리콘 질화막 식각 효율을 향상시킬 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 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 인산 수용액 100중량부에 대해 상술한 함량으로 혼합될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 상술한 인산, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물 및 여분의 물로 실질적으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 상기 다이포달 화합물의 패시베이션 성능, 인산의 식각효율 및 겔화 방지 특성을 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 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물에 의해 현저히 향상된 산화막 패시베이션을 제공하면서도, 산화막의 재성장을 억제할 수 있다. 따라서, 산화막(110) 표면은 실질적으로 식각 혹은 손상되거나 재성장이 일어나지 않고, 질화막(120)만 선택적으로 식각될 수 있다.
식각 공정의 효율성을 위해, 상기 식각액 조성물의 온도는 약 150℃ 이상으로 가열될 수 있다. 상기 히드록시알콕시기를 갖는 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 히드록시알콕시기를 갖는 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 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물에 의해 전체적으로 패시베이션 되어 식각 손상으로부터 보호되며 두께 및 형상이 유지될 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 수용액에 하기의 실란 화합물을 하기 표 1에 나타낸 함량(조성물 총 중량 대비 중량%)으로 혼합하여 식각액 조성물을 제조하였다. 조성물 총 중량 중 하기 실란 화합물을 제외한 부분은 85% 인산 수용액이 차지한다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-1]
[화학식 1-3]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
| 구분 | 실란 화합물 | 함량 |
| 실시예 1 | 화학식 1-1 | 0.005% |
| 실시예 2 | 화학식 1-1 | 0.01% |
| 실시예 3 | 화학식 1-1 | 0.1% |
| 실시예 4 | 화학식 1-1 | 0.5% |
| 실시예 5 | 화학식 1-1 | 3% |
| 실시예 6 | 화학식 1-2 | 0.7% |
| 실시예 7 | 화학식 1-3 | 1% |
| 실시예 8 | 화학식 1-1 | 6% |
| 비교예 1 | 화학식 2 | 0.5% |
| 비교예 2 | 화학식 3 | 1% |
| 비교예 3 | 화학식 4 | 5% |
실험예
(1)
겔화
방지 평가
85% 인산 수용액 100g에 실시예들 및 비교예들의 실란 화합물 1g(확인 부탁드립니다.)을 가하고, 상온에서 1분간 교반 후, 추가적으로 1분간 상온에서 방치 했을 때 상분리 여부(겔화)를 평가하였다.
○: 겔화되지 않음
△: 순간적으로 겔화된 후 다시 용해됨
Ｘ: 겔화된 후 다시 용해되지 않음
(2) 실리콘 산화막(
SiO2
)
식각억제
성능 평가
실리콘 산화막(SiO2) 400Å 두께의 웨이퍼를 2x2cm2의 크기로 잘라서 샘플을 제조하고, 상기 샘플을 상기 식각액 조성물들 내에 160℃의 온도에서 2시간 동안 침지하였다. 이후, 탈이온수(DIW)로 세정 및 건조 후에, 엘립소미터(Ellipsometer, Otska Electronics, FE-5000)로 식각 전후의 막두께를 측정하여 식각량(Å)을 측정하고 분당 식각량을 계산하여 하기 기준에 따라 평가하였다.
◎: 1.0Å/min 이하
○: 1.0Å/min 초과 1.5Å/min 이하
△: 1.5Å/min 초과 2.0Å/min 이하
×: 2.0Å/min 초과
평가결과는 하기의 표 2에 나타낸다.
| 겔화 방지 특성 | SiO2 식각 억제 특성 | |
| 실시예 1 | ○ | ○ |
| 실시예 2 | ○ | ◎ |
| 실시예 3 | ○ | ◎ |
| 실시예 4 | ○ | ◎ |
| 실시예 5 | ○ | ◎ |
| 실시예 6 | ○ | ○ |
| 실시예 7 | ○ | ○ |
| 실시예 8 | △ | ○ |
| 비교예 1 | × | △ |
| 비교예 2 | × | △ |
| 비교예 3 | × | △ |
표 2를 참조하면, 알콕시기를 갖는 실란 화합물을 사용하는 비교예들에 비하여 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물을 사용하는 실시예들의 겔화 방지 특성 및 산화막 식각 억제 특성이 현저히 우수하게 나타났다.
또한, 규소 원자가 4개의 히드록시알콕시기로 치환된 실란 화합물을 사용하는 실시예 1 내지 5에서 겔화 방지 특성 및 패시베이션 효과가 현저히 우수하게 나타났다.
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;
탄소수 1 내지 4의 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물; 및
여분의 물을 포함하는, 절연막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 히드록시알콕시기는 히드록시기가 알콕시기의 말단 탄소에 치환된 것인, 절연막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 실란 화합물은 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기를 더 포함하는, 절연막 식각액 조성물.
- 청구항 3에 있어서, 상기 실란 화합물은 규소 원자의 4개 결합자리가 상기 알킬기 또는 알콕시기, 또는 상기 히드록시알콕시기로 치환된 것인, 절연막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 실란 화합물은 규소 원자가 상기 히드록시알콕시기 4개로 치환된 것인, 절연막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 하기 화학식 1으로 표시되는 화합물을 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 1]
(화학식 1 중, R1은 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이고, R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이며, n은 0 내지 3의 정수임).
- 청구항 1에 있어서, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
.
- 청구항 1에 있어서, 상기 히드록시알콕시기를 갖는 실란 화합물은 조성물 총 중량에 대하여 0.001 내지 5중량% 포함되는, 절연막 식각액 조성물.
- 기판 상에 산화막 및 질화막을 형성하는 단계; 및
상기 질화막을 청구항 1 내지 8 중 어느 하나의 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.
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