KR20200137502A - Etching solution for silicon substrate and method for preparing semiconductor device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 실리콘 기판 식각 용액 및 이를 사용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 실리콘 기판 식각 용액 중 실란 화합물의 분포도가 증가됨으로써 실리콘 질화막의 식각시 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비를 향상시키는 것이 가능한 실리콘 기판 식각 용액 및 이를 사용하여 수행되는 식각 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon substrate etching solution and a method of manufacturing a semiconductor device using the same, and more particularly, an etching selectivity for a silicon nitride layer compared to a silicon oxide layer when etching a silicon nitride layer by increasing the distribution of a silane compound in the silicon substrate etching solution. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device including an etching solution capable of improving the silicon substrate and an etching process performed using the same.
현재 실리콘 질화막과 실리콘 산화막을 식각하는 방법으로는 여러가지가 있는데 건식 식각법과 습식 식각법이 주로 사용되는 방법이다.Currently, there are various methods of etching the silicon nitride layer and the silicon oxide layer, and the dry etching method and the wet etching method are mainly used.
건식 식각법은 통상적으로 기체를 이용한 식각법으로서 등방성이 습식 식각법보다 뛰어나다는 장점이 있으나 습식 식각법보다 생산성이 많이 떨어지고 고가의 방식이라는 점에서 습식 식각법이 널리 이용되고 있는 추세이다.The dry etching method is an etching method using a gas, and has the advantage that isotropy is superior to the wet etching method, but the wet etching method is widely used in that the productivity is much lower than the wet etching method and is an expensive method.
일반적으로 습식 식각법으로는 식각 용액으로서 인산을 사용하는 방법이 잘 알려져 있다. 이 때, 실리콘 질화막의 식각을 위해 순수한 인산만 사용할 경우 소자가 미세화됨에 따라 실리콘 질화막뿐만 아니라 실리콘 산화막까지 식각됨에 따라 각종 불량 및 패턴 이상이 발생되는 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에 실리콘 산화막에 보호막을 형성하여 실리콘 산화막의 식각 속도를 더욱 낮출 필요가 있다.In general, as a wet etching method, a method of using phosphoric acid as an etching solution is well known. In this case, if only pure phosphoric acid is used for etching the silicon nitride film, problems such as various defects and pattern abnormalities may occur as the device is refined, and as the silicon nitride film as well as the silicon oxide film is etched, a protective film is formed on the silicon oxide film. It is necessary to further lower the etching rate of the silicon oxide film.
본 발명은 실리콘 기판 식각 용액 중 실란 화합물의 분포도를 증가시켜 실리콘 산화막에 대한 식각 속도를 낮춰 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비를 향상시키는 것이 가능한 실리콘 기판 식각 용액을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a silicon substrate etching solution capable of improving an etching selectivity for a silicon nitride layer compared to a silicon oxide layer by increasing the distribution of a silane compound in a silicon substrate etching solution to lower an etching rate for a silicon oxide layer.
또한, 본 발명은 고온에서 수행되는 식각 공정에서 식각 속도가 안정적으로 유지되고 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비가 저하되지 않는 실리콘 기판 식각 용액을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an etching solution for a silicon substrate in which an etching rate is stably maintained in an etching process performed at a high temperature and an etching selectivity for a silicon nitride layer compared to a silicon oxide layer is not lowered.
아울러, 본 발명은 상술한 실리콘 기판 식각 용액을 사용하여 수행되는 식각 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device including an etching process performed using the silicon substrate etching solution described above.
상술한 기술적 과제의 해결을 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 인산 수용액, 실리콘 첨가제 및 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 실리콘 기판 식각 용액이 제공된다.In order to solve the above-described technical problem, according to an aspect of the present invention, a silicon substrate etching solution including a phosphoric acid aqueous solution, a silicon additive, and a compound represented by Formula 1 below is provided.
[화학식 1][Formula 1]
여기서, X1 및 X2는 각각 독립적으로 산소, 황, 또는 인이며, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 산소 또는 황이고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 알킬, 사이클로알킬, 적어도 하나의 헤테로 원자를 포함하는 헤테로알킬, 할로알킬, 아미노알킬, 아릴, 헤테로아릴, 아르알킬, 벤질로부터 선택된다. Wherein X 1 and X 2 are each independently oxygen, sulfur, or phosphorus, Y 1 and Y 2 are each independently oxygen or sulfur, and R 1 and R 2 are each independently alkyl, cycloalkyl, at least one It is selected from heteroalkyl containing hetero atoms, haloalkyl, aminoalkyl, aryl, heteroaryl, aralkyl, benzyl.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 실리콘 기판 식각 용액을 사용하여 수행되는 식각 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including an etching process performed using the silicon substrate etching solution described above.
본 발명에 따른 실리콘 기판 식각 용액 중 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 실리콘 기판의 식각 조건 하에서 실란 화합물의 분포도를 증가시킴으로써 실리콘 산화막에 대한 식각 속도를 낮출 수 있다.In the silicon substrate etching solution according to the present invention, the compound represented by Formula 1 may decrease the etching rate of the silicon oxide layer by increasing the distribution of the silane compound under the etching conditions of the silicon substrate.
이 때, 본원에서 사용되는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 고온에서 실란 화합물이 실록산 화합물로 변화되는 것을 방지함으로써 실리콘 기판 식각 용액 내 실란 화합물의 분포도를 증가시킬 수 있다.In this case, the compound represented by Formula 1 used herein can increase the distribution of the silane compound in the etching solution of the silicon substrate by preventing the silane compound from being changed to the siloxane compound at high temperature.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the following embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims.
이하, 본 발명에 따른 실리콘 기판 식각 용액에 대하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a silicon substrate etching solution according to the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 측면에 따르면, 인산 수용액, 실리콘 첨가제 및 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 실리콘 기판 식각 용액이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a silicon substrate etching solution comprising a phosphoric acid aqueous solution, a silicon additive, and a compound represented by Formula 1 below.
본 발명에 따른 실리콘 기판 식각 용액의 식각 대상인 실리콘 기판은 적어도 실리콘 산화막(SiOx)을 포함하는 것이 바람직하며, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막(SixNy, SIxOyNz)을 동시에 포함할 수 있다. 또한. 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 동시에 포함된 실리콘 기판의 경우, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 교대로 적층되거나 서로 다른 영역에 적층된 형태일 수 있다.The silicon substrate, which is a target for etching the silicon substrate etching solution according to the present invention, preferably includes at least a silicon oxide film (SiO x ), and simultaneously includes a silicon oxide film and a silicon nitride film (Si x N y , SI x O y N z ). I can. In addition. In the case of a silicon substrate including a silicon oxide layer and a silicon nitride layer at the same time, a silicon oxide layer and a silicon nitride layer may be alternately stacked or stacked in different regions.
여기서, 실리콘 산화막은 용도 및 소재의 종류 등에 따라 SOD (Spin On Dielectric)막, HDP (High Density Plasma)막, 열산화막(thermal oxide), BPSG (Borophosphate Silicate Glass)막, PSG (Phospho Silicate Glass)막, BSG (BoroSilicate Glass)막, PSZ (Polysilazane)막, FSG (Fluorinated Silicate Glass)막, LP-TEOS (Low Pressure TetraEthyl Ortho Silicate)막, PETEOS (Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, HTO (High TemperatureOxide)막, MTO (Medium Temperature Oxide)막, USG (Undopped Silicate Glass)막, SOG (Spin On Glass)막, APL (Advanced Planarization Layer)막, ALD (Atomic Layer Deposition)막, PE-산화막(Plasma Enhanced oxide)또는 O3-TEOS (O3-Tetra Ethyl Ortho Silicate) 등으로 언급될 수 있다.Here, the silicon oxide film is SOD (Spin On Dielectric) film, HDP (High Density Plasma) film, thermal oxide film, BPSG (Borophosphate Silicate Glass) film, PSG (Phospho Silicate Glass) film depending on the use and type of material. , BSG (BoroSilicate Glass) film, PSZ (Polysilazane) film, FSG (Fluorinated Silicate Glass) film, LP-TEOS (Low Pressure TetraEthyl Ortho Silicate) film, PETEOS (Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate) film, HTO (High Temperature Oxide) Film, MTO (Medium Temperature Oxide) film, USG (Undopped Silicate Glass) film, SOG (Spin On Glass) film, APL (Advanced Planarization Layer) film, ALD (Atomic Layer Deposition) film, PE-Oxide film (Plasma Enhanced oxide) Or it may be mentioned as O 3 -TEOS (O 3 -Tetra Ethyl Ortho Silicate).
여기서, 인산 수용액은 실리콘 질화막을 식각함과 동시에 식각 용액의 pH를 유지시켜 식각 용액 내 존재하는 다양한 형태의 실란 화합물이 실리콘계 파티클로 변화하는 것을 억제하는 성분이다.Here, the phosphoric acid aqueous solution is a component that inhibits the conversion of various types of silane compounds present in the etching solution into silicon-based particles by maintaining the pH of the etching solution while etching the silicon nitride layer.
일 실시예에 있어서, 실리콘 기판 식각 용액 100 중량부에 대하여 인산 수용액은 60 내지 90 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.In one embodiment, the phosphoric acid aqueous solution is preferably contained in an amount of 60 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon substrate etching solution.
실리콘 기판 식각 용액 100 중량부에 대하여 인산 수용액의 함량이 60 중량부 미만인 경우, 실리콘 질화막의 식각 속도가 저하되어 실리콘 질화막이 충분히 식각되지 않거나 실리콘 질화막의 식각의 공정 효율성이 저하될 우려가 있다.When the amount of the phosphoric acid aqueous solution is less than 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon substrate etching solution, the etching rate of the silicon nitride layer is lowered, so that the silicon nitride layer may not be sufficiently etched, or the process efficiency of etching the silicon nitride layer may decrease.
반면, 실리콘 기판 식각 용액 100 중량부에 대하여 인산 수용액의 함량이 90 중량부를 초과할 경우, 실리콘 질화막의 식각 속도가 과도하게 증가할 뿐만 아니라, 실리콘 산화막까지 빠르게 식각됨에 따라 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비가 저하될 수 있으며, 실리콘 산화막의 식각에 따른 실리콘 기판의 불량이 야기될 수 있다.On the other hand, when the amount of the phosphoric acid aqueous solution exceeds 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon substrate etching solution, not only the etching rate of the silicon nitride layer increases excessively, but also the silicon oxide layer is rapidly etched. An etch selectivity may be lowered, and a silicon substrate may be defective due to the etching of the silicon oxide layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 식각 용액은 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비를 높이기 위해 실리콘 첨가제를 포함한다. The silicon substrate etching solution according to an embodiment of the present invention contains a silicon additive to increase an etching selectivity for a silicon nitride layer compared to a silicon oxide layer.
여기서, 실리콘 첨가제는 실란 화합물을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 실리콘 첨가제는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. Here, the silicone additive may include a silane compound, and specifically, the silicone additive may include a compound represented by Formula 2 below.
[화학식 2][Formula 2]
여기서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, C1-C10 알킬, C6-C12 사이클로알킬, 적어도 하나의 헤테로 원자를 포함하는 C2-C10 헤테로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 아르알킬, 할로겐, 알콕시 및 친수성 작용기로부터 선택될 수 있다.Wherein R 1 to R 4 are each independently hydrogen, C 1 -C 10 alkyl, C 6 -C 12 cycloalkyl, C 2 -C 10 heteroalkyl containing at least one hetero atom, aryl, heteroaryl, are Alkyl, halogen, alkoxy and hydrophilic functional groups.
본원에서 Ca-Cb 작용기는 a 내지 b 개의 탄소 원자를 갖는 작용기를 의미한다. 예를 들어, Ca-Cb 알킬은 a 내지 b 개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄 알킬 및 분쇄 알킬 등을 포함하는 포화 지방족기를 의미한다. 직쇄 또는 분쇄 알킬은 이의 주쇄에 10개 이하(예를 들어, C1-C10의 직쇄, C3-C10의 분쇄), 바람직하게는 4개 이하, 보다 바람직하게는 3개 이하의 탄소 원자를 가진다. Herein, the C a -C b functional group means a functional group having a to b carbon atoms. For example, C a -C b alkyl means saturated aliphatic groups including straight chain alkyl and branched alkyl and the like having a to b carbon atoms. Linear or branched alkyl is 10 or less in its main chain (e.g., C 1 -C 10 straight chain, C 3 -C 10 pulverized), preferably 4 or less, more preferably 3 or less carbon atoms Have.
구체적으로, 알킬은 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-뷰틸, s-뷰틸, i-뷰틸, t-뷰틸, 펜트-1-일, 펜트-2-일, 펜트-3-일, 3-메틸뷰트-1-일, 3-메틸뷰트-2-일, 2-메틸뷰트-2-일, 2,2,2-트리메틸에트-1-일, n-헥실, n-헵틸 및 n-옥틸일 수 있다.Specifically, alkyl is methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, s-butyl, i-butyl, t-butyl, pent-1-yl, pent-2-yl, pent-3-yl , 3-methylbut-1-yl, 3-methylbut-2-yl, 2-methylbut-2-yl, 2,2,2-trimethyleth-1-yl, n-hexyl, n-heptyl and n -May be octyl.
본원에서 사이클로알킬(cycloalkyl) 또는 헤테로 원자를 포함하는 사이클로알킬(heterocycloalkyl)은 달리 정의되지 않는 한 각각 알킬 또는 헤테로 알킬의 고리형 구조로 이해될 수 있을 것이다.Cycloalkyl or heterocycloalkyl including a hetero atom herein may be understood as a cyclic structure of alkyl or heteroalkyl, respectively, unless otherwise defined.
사이클로알킬의 비제한적인 예로는 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 1-사이클로헥세닐, 3-사이클로헥세닐 및사이클로헵틸 등이 있다.Non-limiting examples of cycloalkyls include cyclopentyl, cyclohexyl, 1-cyclohexenyl, 3-cyclohexenyl and cycloheptyl, and the like.
헤테로 원자를 포함하는 사이클로알킬의 비제한적인 예로는 1-(1,2,5,6-테트라하이드로피리딜), 1-피페리디닐, 2-피페리디닐, 3-피페리디닐, 4-모르포리닐, 3-모르포리닐, 테트라하이드로퓨란-2-일, 테트라하드로퓨란-3-일, 테트라하이드로티엔-2-일, 테트라하이드로티엔-3-일, 1-피페라지닐 및 2-피페라지닐 등이 있다.Non-limiting examples of cycloalkyl containing hetero atoms include 1-(1,2,5,6-tetrahydropyridyl), 1-piperidinyl, 2-piperidinyl, 3-piperidinyl, 4- Morpholinyl, 3-morpholinyl, tetrahydrofuran-2-yl, tetrahydrofuran-3-yl, tetrahydrothien-2-yl, tetrahydrothien-3-yl, 1-piperazinyl and 2 -Piperazinyl, etc.
또한, 사이클로알킬 또는 헤테로 원자를 포함하는 사이클로알킬은 여기에 사이클로알킬, 헤테로 원자를 포함하는 사이클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이 접합되거나 공유결합으로 연결된 형태를 가질 수 있다.In addition, cycloalkyl or cycloalkyl including a hetero atom may have a form in which cycloalkyl, cycloalkyl including hetero atom, aryl or heteroaryl are fused or covalently linked thereto.
본원에서 아릴은 달리 정의되지 않는 한, 단일 고리 또는 서로 접합 또는 공유결합으로 연결된 다중 고리(바람직하게는 1 내지 4개의 고리)를 포함하는 불포화 방향족성 고리를 의미한다. 아릴의 비제한적인 예로는 페닐, 바이페닐, o- 터페닐(terphenyl), m-터페닐, p-터페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 1-안트릴(anthryl), 2-안트릴, 9-안트릴, 1-페난트레닐(phenanthrenyl), 2-페난트레닐, 3--페난트레닐, 4--페난트레닐, 9-페난트레닐, 1-피레닐, 2-피레닐 및 4-피레닐 등이 있다.As used herein, aryl refers to an unsaturated aromatic ring comprising a single ring or multiple rings (preferably 1 to 4 rings) linked by conjugation or covalent bond to each other, unless otherwise defined. Non-limiting examples of aryl include phenyl, biphenyl, o-terphenyl, m-terphenyl, p-terphenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 1-anthryl, 2- Anthryl, 9-anthryl, 1-phenanthrenyl, 2-phenanthrenyl, 3--phenanthrenyl, 4--phenanthrenyl, 9-phenanthrenyl, 1-pyrenyl, 2- Pyrenyl and 4-pyrenyl.
본원에서 헤테로 아릴은 상기에서 정의된 아릴 내 하나 이상의 탄소원자가 질소, 산소 또는 황과 같은 비탄소 원자로 치환된 작용기를 의미한다.Heteroaryl herein refers to a functional group in which at least one carbon atom in the aryl as defined above is substituted with a non-carbon atom such as nitrogen, oxygen or sulfur.
본원에서 아르알킬은 아릴이 알킬의 탄소에 치환된 형태의 작용기로서, -(CH2)nAr의 총칭이다. 아르알킬의 예로서, 벤질(-CH2C6H5) 또는 페네틸(-CH2CH2C6H5) 등이 있다.Aralkyl herein is a functional group in which aryl is substituted with carbon of alkyl, and is a generic term for -(CH 2 ) n Ar. Examples of aralkyl include benzyl (-CH 2 C 6 H 5 ) or phenethyl (-CH 2 CH 2 C 6 H 5 ).
본원에서 할로겐은 플루오로(-F), 클로로(-Cl), 브로모(-Br) 또는 요오도(-I)을 의미하며, 할로알킬은 상술한 할로겐으로 치환된 알킬을 의미한다. 예를 들어, 할로메틸은 메틸의 수소 중 적어도 하나가 할로겐으로 대체된 메틸(-CH2X, -CHX2또는 -CX3)을 의미한다.As used herein, halogen means fluoro (-F), chloro (-Cl), bromo (-Br) or iodo (-I), and haloalkyl means alkyl substituted with the aforementioned halogen. For example, halomethyl means methyl (-CH 2 X, -CHX 2 or -CX 3 ) in which at least one of the hydrogens of methyl is replaced by halogen.
또한, 본원에서 알콕시는 -O-(알킬)기와 -O-(비치환된 사이클로알킬)기 둘 다를 의미하는 것으로, 하나 이상의 에터기 및 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분쇄 탄화 수소이다.In addition, alkoxy herein refers to both an -O-(alkyl) group and an -O-(unsubstituted cycloalkyl) group, and is a straight or branched hydrocarbon having at least one ether group and 1 to 10 carbon atoms.
구체적으로, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, n-뷰톡시, tert-뷰톡시, sec-뷰톡시, n-펜톡시, n-헥속시, 1,2-다이메틸뷰톡시, 사이클로프로필옥시, 사이클로뷰틸옥시, 사이클로펜틸옥시, 사이클로헥실옥시 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. Specifically, methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, n-butoxy, tert-butoxy, sec-butoxy, n-pentoxy, n-hexoxy, 1,2-dimethylbutoxy, Cyclopropyloxy, cyclobutyloxy, cyclopentyloxy, cyclohexyloxy, and the like, but are not limited thereto.
본원에서 친수성 작용기는 하이드록시기 또는 인산 수용액의 pH 조건 하에서 하이드록시기로 치환 가능한 작용기를 의미한다.The hydrophilic functional group herein refers to a hydroxyl group or a functional group that can be substituted with a hydroxyl group under the pH condition of an aqueous phosphoric acid solution.
여기서, 인산 수용액의 pH 조건 하에서 하이드록시기로 치환 가능한 작용기의 비제한적인 예로는 아미노, 설폰, 포스포닉, 포스포릭, 싸이올, 아마이드, 에스터, 산 무수물, 아실 할라이드, 시아노, 카복실 및 아졸가 있으며, 반드시 상술한 작용기에 한정되는 것은 아니며, 인산 수용액의 pH 조건 하에서 하이드록시기로 치환 가능한 임의의 작용기도 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.Here, non-limiting examples of functional groups that can be substituted with hydroxy groups under the pH condition of aqueous phosphoric acid solution include amino, sulfone, phosphonic, phosphoric, thiol, amide, ester, acid anhydride, acyl halide, cyano, carboxyl and azole, , It should be understood that it is not necessarily limited to the functional groups described above, and includes any functional groups that can be substituted with hydroxy groups under the pH condition of the aqueous phosphoric acid solution.
상술한 실리콘 첨가제는 실리콘 기판 식각 용액 중 100 내지 10,000 ppm으로 존재하는 것이 바람직하다. 여기서, 실리콘 첨가제의 함량은 실리콘 기판 식각 용액 중 용해된 실리콘 첨가제의 양으로서, ppm의 단위로서 나타낸 것이다.The above-described silicon additive is preferably present in an amount of 100 to 10,000 ppm in the silicon substrate etching solution. Here, the content of the silicon additive is the amount of the silicon additive dissolved in the silicon substrate etching solution, and is expressed in ppm.
예를 들어, 실리콘 기판 식각 용액 중 실리콘 첨가제가 100 ppm으로 존재한다는 것은 실리콘 기판 식각 용액 중 용해된 실리콘 첨가제가 100 ppm인 것을 의미할 것이다.For example, the presence of 100 ppm of the silicon additive in the silicon substrate etching solution will mean that the dissolved silicon additive is 100 ppm in the silicon substrate etching solution.
실리콘 기판 식각 용액 중 실리콘 첨가제가 100 ppm 미만으로 존재할 경우, 식각 조건 하에서 실리콘 첨가제로부터 분해되어 방출된 실란 화합물의 양이 과도하게 적어 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비의 증가 효과가 미비할 수 있다. If the silicon additive is present in the silicon substrate etching solution at less than 100 ppm, the amount of the silane compound decomposed from the silicon additive and released under the etching conditions is excessively small, so the effect of increasing the etching selectivity for the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer may be insufficient. have.
반면, 실리콘 기판 식각 용액 중 실리콘 첨가제가 10,000 ppm을 초과할 경우, 식각 조건 하에서 실리콘 첨가제로부터 분해되어 방출된 실란 화합물의 양이 과도하게 많아져 실리콘 산화막뿐만 아니라 실리콘 질화막의 식각 속도까지 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 식각 용액 중 실란 화합물은 스스로 실리콘계 파티클의 소스로서 작용할 수 있다.On the other hand, when the silicon additive in the silicon substrate etching solution exceeds 10,000 ppm, the amount of the silane compound decomposed from the silicon additive and released under etching conditions is excessively increased, resulting in a problem of lowering the etching rate of the silicon nitride layer as well as the silicon oxide layer. Can occur. In addition, the silane compound in the etching solution can itself act as a source of silicon-based particles.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 식각 용액은 실란 화합물의 분포도를 증가시켜, 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비를 높이기 위해 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.The silicon substrate etching solution according to an exemplary embodiment of the present invention includes a compound represented by Formula 1 below to increase the etch selectivity for the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer by increasing the distribution of the silane compound.
일반적으로, 실리콘 첨가제로 사용되는 실란 화합물은 고온에서 자체적으로 결합하여 실록산 화합물로 변화될 수 있다. 상기 실록산 화합물은 실리콘계 파티클로 성장할 수 있으며, 실리콘 기판을 오염시킬 수 있다. 또한, 상기 실록산 화합물은 실리콘 기판의 보호층(passivation layer)으로서의 역할을 수행하지 못하여, 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비가 저하되는 문제가 발생될 수 있다.In general, a silane compound used as a silicone additive can be converted into a siloxane compound by bonding itself at high temperature. The siloxane compound may grow into silicon-based particles and may contaminate the silicon substrate. In addition, since the siloxane compound does not function as a passivation layer of a silicon substrate, there may be a problem that an etching selectivity for a silicon nitride layer compared to a silicon oxide layer is lowered.
여기서, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 실록산 화합물을 실란 화합물로 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 실록산 화합물의 비율이 감소되며 실리콘 기판 식각 용액 중 실란 화합물의 분포도가 증가될 수 있다. Here, the compound represented by Formula 1 of the present invention may convert the siloxane compound into a silane compound. Accordingly, the ratio of the siloxane compound may be reduced, and the distribution of the silane compound in the silicon substrate etching solution may be increased.
즉, 본 발명에 따른 실리콘 기판 식각 용액은 실리콘 첨가제뿐 만 아니라 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 실리콘 기판의 식각 조건 하에 실란 화합물의 분포도를 증가시켜 실리콘 산화막에 대한 식각 속도를 낮출 수 있다. 또한, 실리콘 기판의 오염 및 실리콘계 파티클의 발생을 방지할 수 있다.That is, the silicon substrate etching solution according to the present invention includes not only the silicon additive but also the compound represented by Formula 1, thereby increasing the distribution of the silane compound under the etching conditions of the silicon substrate, thereby lowering the etching rate for the silicon oxide layer. In addition, contamination of the silicon substrate and generation of silicon-based particles can be prevented.
[화학식 1] [Formula 1]
여기서, X1 및 X2는 각각 독립적으로 산소, 황, 또는 인이며, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 산소 또는 황이고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 알킬, 사이클로알킬, 적어도 하나의 헤테로 원자를 포함하는 헤테로알킬, 할로알킬, 아미노알킬, 아릴, 헤테로아릴, 아르알킬, 벤질로부터 선택된다. Wherein X 1 and X 2 are each independently oxygen, sulfur, or phosphorus, Y 1 and Y 2 are each independently oxygen or sulfur, and R 1 and R 2 are each independently alkyl, cycloalkyl, at least one It is selected from heteroalkyl containing hetero atoms, haloalkyl, aminoalkyl, aryl, heteroaryl, aralkyl, benzyl.
구체적으로, 화학식 1로 표시되는 화합물은 실리콘 기판의 식각 조건 하에서 라디칼 반응에 의해 실록산 화합물을 실란 화합물로 변화시킬 수 있다.Specifically, the compound represented by Formula 1 may convert a siloxane compound into a silane compound by radical reaction under etching conditions of a silicon substrate.
여기서, 화학식 1로 표시되는 화합물과 실록산 화합물과의 라디칼 반응이 원활하게 수행되기 위해서는 Y1 및 Y2의 결합이 쉽게 깨질 수 있도록 Y1 및 Y2의 극성은 작은 것이 바람직하다. 또한, Y1 및 Y2의 안정된 라디칼이 형성될 수 있도록 Y1 및 Y2의 전기음성도는 높은 것이 바람직하다. 따라서, Y1 및 Y2은 산소 또는 황이며, Y1 및 Y2는 동일한 것이 바람직하다. Here, the polarity of the order for a smooth-radical reaction with the compound and the siloxane compound represented by Formula 1 and Y 1 Y 2 Y 1 and Y 2 coupled to a number of easily broken is preferably smaller. In addition, the electronegativity of Y 1 and Y and Y 1 Y 2 to a stable radical of 2 to be formed is preferably high. Therefore, it is preferable that Y 1 and Y 2 are oxygen or sulfur, and that Y 1 and Y 2 are the same.
또한, 화학식 1로 표시되는 화합물과 실록산 화합물과의 라디칼 반응이 원활하게 수행되기 위해서는 Y1 및 Y2이 비편재화 된 라디칼 구조를 형성하는 것이 바람직하다. In addition, in order to smoothly perform a radical reaction between the compound represented by Formula 1 and the siloxane compound, it is preferable to form a radical structure in which Y 1 and Y 2 are delocalized.
[화학식 2][Formula 2]
구체적으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 화학식 1로 표시되는 화합물의 Y1 및 Y2의 결합이 분리된 라디칼 구조를 나타낸다.Specifically, the compound represented by Formula 2 represents a radical structure in which the bonds of Y 1 and Y 2 of the compound represented by Formula 1 are separated.
[화학식 3][Formula 3]
여기서, Y1 및 Y2의 결합이 분리된 라디칼 구조는 상기 화학식 3으로 표시되는 공명 구조(Resonance structure)를 나타낼 수 있다. 상기 화학식 3으로 표시되는 공명 구조는 라디칼 비편재화로 인해 안정한 라디칼 구조를 나타낼 수 있다. Here, the radical structure in which the bonds of Y 1 and Y 2 are separated may represent a resonance structure represented by Chemical Formula 3 above. The resonance structure represented by Formula 3 may exhibit a stable radical structure due to radical delocalization.
상기 화학식 3으로 표시되는 공명 구조를 나타내기 위해서는 X1 및 Y1이 동일하며, X2 및 Y2가 동일한 것이 바람직하다. 또한, X1 및 X2의 안정된 라디칼이 형성될 수 있도록 X1 및 X2의 전기음성도가 높은 것이 바람직하다. 따라서, X1 및 X2는 산소, 황 또는 인이며, X1, X2, Y1 및 Y2는 동일한 것이 바람직하다. In order to represent the resonance structure represented by Chemical Formula 3, it is preferable that X 1 and Y 1 are the same, and X 2 and Y 2 are the same. Further, X 1 and it is preferred that X 1 and X 2 is also high in electronegativity so that the stable radicals of X 2 may be formed. Therefore, X 1 and X 2 are oxygen, sulfur or phosphorus, and it is preferable that X 1 , X 2 , Y 1 and Y 2 are the same.
일예로, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X1, X2, Y1 및 Y2-가 산소인 경우 높은 전기음성도 및 공명 구조를 나타낼 수 있어, 실리콘 기판의 식각 조건 하에서 실록산 화합물과의 라디칼 반응이 원활하게 수행될 수 있다. 이에 따라, 실록산 화합물은 실란 화합물로 변화되어 실리콘 기판 식각 용액 내 실란 화합물의 분포도가 증가되며, 이에 따라, 실리콘 산화막에 대한 식각 속도를 낮출 수 있다.As an example, when X 1 , X 2 , Y 1 and Y 2- of the compound represented by Formula 1 are oxygen, they may exhibit high electronegativity and resonance structures, and thus radical reaction with the siloxane compound under the etching conditions of the silicon substrate. This can be done smoothly. Accordingly, the siloxane compound is changed to a silane compound, so that the distribution of the silane compound in the etching solution of the silicon substrate is increased, and accordingly, the etching rate of the silicon oxide layer may be lowered.
또한, 본원에서 화학식 1로 표시되는 화합물의 R1 및 R2는 각각 독립적으로 알킬, 사이클로알킬, 적어도 하나의 헤테로 원자를 포함하는 헤테로알킬, 할로알킬, 아미노알킬, 아릴, 헤테로아릴, 아르알킬, 벤질로부터 선택된다. 화학식 1로 표시되는 화합물이 안정된 라디칼 구조를 형성하기 위해서는 R1 및 R2가 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, CF3, CCl3, CBr3, CI3로부터 선택되는 것이 바람직하다. In addition, R 1 and R 2 of the compound represented by Formula 1 herein are each independently alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl containing at least one hetero atom, haloalkyl, aminoalkyl, aryl, heteroaryl, aralkyl, Is selected from benzyl. In order for the compound represented by Formula 1 to form a stable radical structure, it is preferable that R 1 and R 2 are each independently selected from C 1 -C 20 alkyl, CF 3 , CCl 3 , CBr 3 , and CI 3 .
R1 및 R2가 C1-C20 알킬 인 경우, R1 및 R2과 라디칼과의 하이퍼컨쥬게이션(hyperconjugation)에 의해 안정된 라디칼 구조를 형성할 수 있다. R1 및 R2가 CF3, CCl3, CBr3, 또는 CI3인 경우, R1 및 R2과 라디칼과의 전자 유발 효과 (electron withdrawing inductive effect)에 의해 안정된 라디칼 구조를 형성할 수 있다. When R 1 and R 2 are C 1 -C 20 alkyl, a stable radical structure may be formed by hyperconjugation of R 1 and R 2 with a radical. When R 1 and R 2 are CF 3 , CCl 3 , CBr 3 , or CI 3 , a stable radical structure may be formed by an electron withdrawing inductive effect of R 1 and R 2 and a radical.
[화학식 4-1][Formula 4-1]
[화학식 4-2][Formula 4-2]
일예로, 상기 화학식 4-1 및 화학식 4-2로 표시되는 화합물은 안정된 라디칼 구조를 형성할 수 있어, 실리콘 기판의 식각 조건 하에서 실록산 화합물을 실란 화합물로 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 실리콘 기판 식각 용액 내 실란 화합물의 분포도가 증가됨으로써, 실리콘 산화막에 대한 식각 속도를 낮출 수 있으며, 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비가 향상될 수 있다.As an example, the compounds represented by Chemical Formulas 4-1 and 4-2 may form a stable radical structure, and thus the siloxane compound may be converted into a silane compound under etching conditions of a silicon substrate. Accordingly, by increasing the distribution of the silane compound in the silicon substrate etching solution, the etching rate for the silicon oxide layer may be reduced, and the etching selectivity for the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer may be improved.
상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 실리콘 기판 식각 용액 중 100 내지 400,000 ppm으로 존재하는 것이 바람직하다. 여기서, 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량은 실리콘 기판 식각 용액 중 용해된 화학식 1로 표시되는 화합물의 양으로서, ppm의 단위로서 나타낸 것이다.It is preferable that the compound represented by Formula 1 is present in an amount of 100 to 400,000 ppm in the silicon substrate etching solution. Here, the content of the compound represented by Formula 1 is the amount of the compound represented by Formula 1 dissolved in the etching solution of the silicon substrate, and is expressed in ppm.
예를 들어, 실리콘 기판 식각 용액 중 화학식 1로 표시되는 화합물이 5,000 ppm으로 존재한다는 것은 실리콘 기판 식각 용액 중 용해된 화학식 1로 표시되는 5,000 ppm인 것을 의미할 것이다.For example, the presence of 5,000 ppm of the compound represented by Formula 1 in the etching solution of the silicon substrate will mean 5,000 ppm of the compound represented by Formula 1 dissolved in the etching solution of the silicon substrate.
실리콘 기판 식각 용액 중 화학식 1로 표시되는 화합물이 100 ppm 미만으로 존재할 경우, 식각 조건 하에서 실란 화합물의 분포도가 저하되어 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비의 증가 효과가 미비할 수 있다. When the compound represented by Formula 1 is present in an amount of less than 100 ppm in the etching solution of the silicon substrate, the distribution of the silane compound is lowered under etching conditions, so that the effect of increasing the etching selectivity for the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer may be insufficient.
반면, 실리콘 기판 식각 용액 중 화학식 1로 표시되는 화합물이 400,000 ppm을 초과할 경우, 식각 조건 하에서 실리콘 기판 식각 용액 중 인산 수용액에 포함된 물 비율이 감소되어 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. On the other hand, when the compound represented by Formula 1 in the silicon substrate etching solution exceeds 400,000 ppm, the ratio of water contained in the phosphoric acid solution in the silicon substrate etching solution is reduced under the etching conditions, resulting in a decrease in the etching selectivity for the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer. Problems may occur.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 식각 용액은 실리콘 첨가제를 사용함에 따라 저하되는 실리콘 질화막의 식각 속도를 보상함과 동시에 전체적인 식각 공정의 효율을 향상시키기 위해 불소-함유 화합물을 더 포함할 수 있다.The silicon substrate etching solution according to an embodiment of the present invention may further include a fluorine-containing compound to compensate for the etching rate of the silicon nitride film that is degraded by the use of the silicon additive and to improve the efficiency of the overall etching process. .
본원에서 불소-함유 화합물은 불소 이온을 해리시킬 수 있는 임의의 형태의 화합물을 모두 지칭한다.As used herein, fluorine-containing compounds refer to any type of compound capable of dissociating fluorine ions.
일 실시예에 있어서, 불소-함유 화합물은 불화수소, 불화암모늄, 중불화암모늄 및 불화수소암모늄으로부터 선택되는 적어도 하나이다.In one embodiment, the fluorine-containing compound is at least one selected from hydrogen fluoride, ammonium fluoride, ammonium bifluoride and ammonium hydrogen fluoride.
또한, 다른 실시예에 있어서, 불소-함유 화합물은 유기계 양이온과 불소계 음이온이 이온 결합된 형태의 화합물일 수 있다.In addition, in another embodiment, the fluorine-containing compound may be a compound in which an organic cation and a fluorine-based anion are ionically bonded.
예를 들어, 불소-함유 화합물은 알킬암모늄과 불소계 음이온이 이온 결합된 형태의 화합물일 수 있다. 여기서, 알킬암모늄은 적어도 하나의 알킬기를 가지는 암모늄으로서 최대 네 개의 알킬기를 가질 수 있다. 알킬기에 대한 정의는 전술한 바 있다.For example, the fluorine-containing compound may be a compound in which an alkyl ammonium and a fluorine-based anion are ionically bonded. Here, the alkyl ammonium is ammonium having at least one alkyl group and may have up to four alkyl groups. The definition of the alkyl group has been described above.
또 다른 예에 있어서, 불소-함유 화합물은 알킬피롤리움, 알킬이미다졸리움, 알킬피라졸리움, 알킬옥사졸리움, 알킬티아졸리움, 알킬피리디니움, 알킬피리미디니움, 알킬피리다지니움, 알킬피라지니움, 알킬피롤리디니움, 알킬포스포니움, 알킬모포리니움 및 알킬피페리디니움으로부터 선택되는 유기계 양이온과 플루오로포스페이트, 플루오로알킬-플루오로포스페이트, 플루오로보레이트 및 플루오로알킬-플루오로보레이트으로부터 선택되는 불소계 음이온이 이온 결합된 형태의 이온성 액체일 수 있다.In another example, the fluorine-containing compound is alkylpyrrolium, alkylimidazolium, alkylpyrazolium, alkyloxazolium, alkylthiazolium, alkylpyridinium, alkylpyrimidinium, alkylpyridazinium, alkylpyra Organic cations and fluorophosphates selected from genium, alkylpyrrolidinium, alkylphosphonium, alkylmorpholinium and alkylpiperidinium, fluoroalkyl-fluorophosphate, fluoroborate and fluoroalkyl-fluoro It may be an ionic liquid in which a fluorine-based anion selected from roborate is ionically bonded.
실리콘 기판 식각 용액 중 불소-함유 화합물로서 일반적으로 사용되는 불화수소 또는 불화암모늄에 비하여 이온성 액체 형태로 제공되는 불소-함유 화합물은 높은 끓는점 및 분해 온도를 가지는 바, 고온에서 수행되는 식각 공정 중 분해됨에 따라 식각 용액의 조성을 변화시킬 우려가 적다는 이점이 있다.Compared to hydrogen fluoride or ammonium fluoride commonly used as fluorine-containing compounds in silicon substrate etching solutions, fluorine-containing compounds, which are provided in ionic liquid form, have a high boiling point and decomposition temperature, and are decomposed during etching processes performed at high temperatures. Accordingly, there is an advantage in that there is little fear of changing the composition of the etching solution.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 실리콘 기판 식각 용액을 사용하여 수행되는 식각 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including an etching process performed using the above-described silicon substrate etching solution.
본 제조 방법에 따르면, 적어도 실리콘 질화막(SIxOyNz)을 포함하는 실리콘 기판 상에서 상술한 식각 용액을 사용하여 실리콘 질화막에 대한 선택적인 식각 공정을 수행함으로써 반도체 소자를 제조하는 것이 가능하다.According to the present manufacturing method, it is possible to manufacture a semiconductor device by performing a selective etching process on the silicon nitride layer using the above-described etching solution on a silicon substrate including at least a silicon nitride layer (SI x O y N z ).
반도체 소자의 제조에 사용되는 실리콘 기판은 실리콘 질화막(SIxOyNz)을 포함하거나, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막(SixNy, SIxOyNz)을 동시에 포함할 수 있다. 또한. 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 동시에 포함된 실리콘 기판의 경우, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 교대로 적층되거나 서로 다른 영역에 적층된 형태일 수 있다.A silicon substrate used for manufacturing a semiconductor device may include a silicon nitride film (SI x O y N z ) or a silicon oxide film and a silicon nitride film (Si x N y , SI x O y N z ) at the same time. In addition. In the case of a silicon substrate including a silicon oxide layer and a silicon nitride layer at the same time, a silicon oxide layer and a silicon nitride layer may be alternately stacked or stacked in different regions.
본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 플래시 메모리 소자의 소자 분리 공정, 디램 소자의 소자 분리 공정 또는 상변화 메모리 소자에서의 다이오드 형성 공정 중 실리콘 산화막에 대한 손실없이 실리콘 질화막의 선택적인 제거가 요구되는 공정 단계에 상술한 실리콘 기판 식각 용액을 사용함으로써 수행될 수 있다.The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention requires selective removal of the silicon nitride film without loss of the silicon oxide film during the device separation process of the flash memory device, the device separation process of the DRAM device, or the diode formation process in the phase change memory device. It can be performed by using the silicon substrate etching solution described above in the process step.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention are presented. However, the examples described below are merely for illustrating or explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto.
실리콘 기판 Silicon substrate 식각Etching 용액의 조성 Composition of the solution
실시예Example 1 One
인산 85 중량%, 흄드 실리카(Fumed silica) 100 ppm, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 5,000 ppm 및 잔량의 물을 혼합하여 실리콘 기판 식각 용액을 제조하였다.A silicon substrate etching solution was prepared by mixing 85% by weight of phosphoric acid, 100 ppm of fumed silica, 5,000 ppm of a compound represented by the following Chemical Formula 5, and the remaining amount of water.
[화학식 5][Formula 5]
실시예Example 2 2
하기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실리콘 기판 식각 용액을 제조하였다.A silicon substrate etching solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound represented by Formula 6 was used.
[화학식 6][Formula 6]
실시예Example 3 3
하기 화학식 7로 표시되는 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실리콘 기판 식각 용액을 제조하였다.A silicon substrate etching solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound represented by the following Formula 7 was used.
[화학식 7][Formula 7]
실시예Example 4 4
하기 화학식 8로 표시되는 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실리콘 기판 식각 용액을 제조하였다.A silicon substrate etching solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound represented by Formula 8 was used.
[화학식 8][Formula 8]
비교예Comparative example 1 One
실시예 1의 화학식 5로 표시되는 화합물을 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실리콘 기판 식각 용액을 제조하였다.A silicon substrate etching solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compound represented by Chemical Formula 5 of Example 1 was not used.
실험예Experimental example
각 실시예 및 비교예에 따른 조성을 가지는 실리콘 기판 식각 용액을 175℃에서 500 Å 두께의 실리콘 산화막(thermal oxide layer) 및 실리콘 질화막을 가열된 식각 용액에 침지시켜 10분간 식각하였다. A silicon substrate etching solution having a composition according to each Example and Comparative Example was immersed in a 500 Å-thick silicon oxide layer and a silicon nitride layer in a heated etching solution at 175°C and etched for 10 minutes.
식각 전 및 식각 후 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막의 두께는 엘립소미트리(Nano-View, SE MG-1000; Ellipsometery)를 이용하여 측정하였으며, 식각 속도는 식각 전 및 식각 후 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막의 두께 차이를 식각 시간(10분)으로 나누어 산출한 수치이다.The thickness of the silicon oxide layer and the silicon nitride layer before and after etching was measured using an ellipsometric tree (Nano-View, SE MG-1000; Ellipsometery), and the etching rate was the difference between the thickness of the silicon oxide layer and the silicon nitride layer before and after etching. Is a value calculated by dividing by the etching time (10 minutes).
각각 가열된 시간을 달리한 실리콘 기판 식각 용액을 사용하여 측정된 식각 속도는 하기의 표 1 에 나타내었다.Etching rates measured using the silicon substrate etching solution with different heating times are shown in Table 1 below.
식각 속도(/min)Silicon oxide film
Etch rate( /min)
식각 속도(/min)Silicon nitride film
Etch rate( /min)
(실리콘 질화막 식각 속도/ 실리콘 산화막 식각 속도)Etch selectivity
(Silicone nitride film etch rate/ Silicon oxide film etch rate)
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 실리콘 기판 식각 용액은 비교예 1의 실리콘 기판 식각 용액에 비해 실리콘 산화막에 대한 식각 속도를 낮출 수 있으며, 이에 따라 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비가 향상됨을 확인할 수 있다. As shown in Table 1, the silicon substrate etching solutions of Examples 1 to 4 can lower the etching rate of the silicon oxide layer compared to the silicon substrate etching solution of Comparative Example 1, and thus, the etching of the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer. It can be seen that the selection ratio is improved.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.As described above, one embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the relevant technical field add, change, delete or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes can be made to the present invention by means of the like, and this will also be said to be included within the scope of the present invention.
Claims (10)
실리콘 첨가제; 및
하기의 화학식 1로 표시되는 화합물;
을 포함하는,
실리콘 기판 식각 용액:
[화학식 1]
여기서,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 산소, 황, 또는 인이며,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 산소 또는 황이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 알킬, 사이클로알킬, 적어도 하나의 헤테로 원자를 포함하는 헤테로알킬, 할로알킬, 아미노알킬, 아릴, 헤테로아릴, 아르알킬, 벤질로부터 선택된다.
Phosphoric acid aqueous solution;
Silicone additives; And
A compound represented by the following formula (1);
Containing,
Silicon substrate etching solution:
[Formula 1]
here,
X 1 and X 2 are each independently oxygen, sulfur, or phosphorus,
Y 1 and Y 2 are each independently oxygen or sulfur,
R 1 and R 2 are each independently selected from alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl containing at least one hetero atom, haloalkyl, aminoalkyl, aryl, heteroaryl, aralkyl, benzyl.
상기 Y1 및 Y2는 동일한 것을 특징으로 하는,
실리콘 기판 식각 용액.
The method of claim 1,
The Y 1 and Y 2 are characterized in that the same,
Silicon substrate etching solution.
상기 X1, X2, Y1 및 Y2는 동일한 것을 특징으로 하는,
실리콘 기판 식각 용액.
The method of claim 1,
The X 1 , X 2 , Y 1 and Y 2 are characterized in that the same,
Silicon substrate etching solution.
상기 X1, X2, Y1 및 Y2는 산소인 것을 특징으로 하는,
실리콘 기판 식각 용액.
The method of claim 1,
The X 1 , X 2 , Y 1 and Y 2 are characterized in that oxygen,
Silicon substrate etching solution.
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, CF3, CCl3, CBr3, CI3로부터 선택되는,
실리콘 기판 식각 용액.
The method of claim 1,
The R 1 and R 2 are each independently selected from C 1 -C 20 alkyl, CF 3 , CCl 3 , CBr 3 , CI 3 ,
Silicon substrate etching solution.
상기 실리콘 첨가제는 하기의 화학식 2로 표시되는,
실리콘 기판 식각 용액:
[화학식 2]
여기서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, C1-C10 알킬, C6-C12 사이클로알킬, 적어도 하나의 헤테로 원자를 포함하는 C2-C10 헤테로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 아르알킬, 할로겐, 알콕시 및 친수성 작용기로부터 선택된다.
The method of claim 1,
The silicone additive is represented by the following formula (2),
Silicon substrate etching solution:
[Formula 2]
here,
R 1 to R 4 are each independently hydrogen, C 1 -C 10 alkyl, C 6 -C 12 cycloalkyl, C 2 -C 10 heteroalkyl containing at least one hetero atom, aryl, heteroaryl, aralkyl, Selected from halogen, alkoxy and hydrophilic functional groups.
상기 실리콘 기판 식각 용액 중 상기 화합물은 100 내지 400,000 ppm으로 포함되는,
실리콘 기판 식각 용액.
The method of claim 1,
In the silicon substrate etching solution, the compound is contained in an amount of 100 to 400,000 ppm,
Silicon substrate etching solution.
상기 실리콘 기판 식각 용액은 불화수소, 불화암모늄, 중불화암모늄 및 불화수소암모늄으로부터 선택되는 적어도 하나의 불소-함유 화합물을 더 포함하는,
실리콘 기판 식각 용액.
The method of claim 1,
The silicon substrate etching solution further comprises at least one fluorine-containing compound selected from hydrogen fluoride, ammonium fluoride, ammonium bifluoride, and ammonium hydrogen fluoride,
Silicon substrate etching solution.
상기 실리콘 기판 식각 용액은 유기계 양이온과 불소계 음이온이 이온 결합된 형태를 가지는 불소-함유 화합물을 더 포함하는,
실리콘 기판 식각 용액.
The method of claim 1,
The silicon substrate etching solution further comprises a fluorine-containing compound having an ion bonded form of an organic cation and a fluorine anion,
Silicon substrate etching solution.
A method of manufacturing a semiconductor device including an etching process performed using the etching composition according to claim 1.
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