KR20230113150A - Etchant composition for titanium-containing metal layer and etching method of titanium-containg metal layer using the same - Google Patents

Etchant composition for titanium-containing metal layer and etching method of titanium-containg metal layer using the same Download PDF

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KR20230113150A
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Abstract

본 개시는 티타늄을 함유하는 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 방법에 관한 것으로, 반도체 및 디스플레이 소자를 제조하는 공정 중에서 다른 막질에는 영향을 주지 않으면서도 선택적으로 티타늄 함유 금속막을 식각시킬 수 있어, 반도체 제조공정에 있어 향상된 식각특성으로 생산성 및 신뢰성을 높일 수 있다.The present disclosure relates to an etchant composition for a metal film containing titanium and a method using the same, and it is possible to selectively etch a titanium-containing metal film without affecting other film qualities during a process of manufacturing semiconductors and display devices, thereby enabling a semiconductor manufacturing process. It is possible to increase productivity and reliability with improved etching characteristics.

Description

티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법{ETCHANT COMPOSITION FOR TITANIUM-CONTAINING METAL LAYER AND ETCHING METHOD OF TITANIUM-CONTAING METAL LAYER USING THE SAME}Metal film etchant composition containing titanium and etching method using the same

본 개시는 티타늄을 함유하는 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법에 관한 것으로, 반도체 및 디스플레이 소자를 제조하는 공정 내에서 다른 막질에는 영향을 주지 않으면서 선택적으로 티타늄을 함유하는 금속막을 식각시킬 수 있는 식각액 조성물 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to an etchant composition for a metal film containing titanium and an etching method using the same, which can selectively etch a metal film containing titanium without affecting other film qualities in a process of manufacturing semiconductors and display devices It relates to an etchant composition and a method using the same.

IT 기술의 발달은 휴대폰, 디지털 카메라, MP3, USB 메모리와 같은 휴대기기의 고성능화, 소형화를 가속화시키고 있다. 더욱이, 현재 대두되고 있는 스마트폰은 손안의 PC를 지향하며 발전을 거듭하고 있다. 이러한 제품들은 기존의 PC(personal computer)와 동등한 능력이 요구되며, 이를 구현하기 위해 초고속, 대용량, 저소비 전력, 우수한 성능 및 신뢰성 등을 만족시키는 반도체 장치에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.The development of IT technology is accelerating the high performance and miniaturization of portable devices such as mobile phones, digital cameras, MP3 players, and USB memories. Moreover, the currently emerging smartphone is evolving toward a PC in the palm of your hand. These products require capabilities equal to those of existing personal computers (PCs), and to implement them, technology development for semiconductor devices satisfying ultra-high speed, large capacity, low power consumption, excellent performance and reliability is required.

일반적인 반도체 장치는 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터를 단위셀로 하여 제조되고, 이러한 반도체 장치의 트랜지스터는 일반적으로 MOS 구조를 갖는다. 이러한 MOS 구조를 갖는 트랜지스터는 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극 구조를 포함하며, 실리콘 기판 상에 소스 전극, 드레인 전극 단자를 만들고, 이 단자에 전류를 흘려 준다. 게이트 전극 단자에는 전압을 걸 수 있도록 되어 있는데 맨 상층부는 금속으로 주로 Al 이 쓰이고 이 금속층 밑에 산화막은 보통 실리콘 산화물이 사용된다. 이때, 전극들 간에 원할한 전류의 흐름을 위해 일반적으로 티타늄실리사이드(TiSi)막을 배선으로 이용하여 전술한 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극을 연결시킨다.A general semiconductor device is manufactured using one transistor and one capacitor as a unit cell, and the transistor of the semiconductor device generally has a MOS structure. A transistor having such a MOS structure includes a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode structure, and a source electrode and a drain electrode terminal are formed on a silicon substrate, and current flows through these terminals. A voltage can be applied to the gate electrode terminal, and Al is mainly used as a metal in the uppermost layer, and silicon oxide is usually used as an oxide film under this metal layer. At this time, a titanium silicide (TiSi) film is generally used as a wiring to connect the above-described source electrode, gate electrode, and drain electrode for smooth flow of current between the electrodes.

상술한 티타늄실리사이드막은 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 형성된 기판 상에 티타늄막을 형성시키고, 형성된 티타늄막을 어닐(anneal)시켜 형성한다. 이때, 어닐 공정을 수행하는 동안 기판이 대기 중에 노출되기 때문에, 티타늄막이 산소 또는 수증기와 반응하여 산화티타늄막을 형성할 수도 있다. 이렇게 형성된 산화티타늄막은 강한 결합력으로 인해 티타늄실리사이드막 형성에 문제를 야기시킬 수 있고, 이로 인해 쇼트 현상을 일으킬 수 있다. 또한, 반도체 공정이 복잡해지고 미세화됨에 따라 이러한 불량에 따른 신뢰성 저하의 문제가 더욱 심각해지고 있다.The aforementioned titanium silicide film is formed by forming a titanium film on a substrate on which a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode are formed, and annealing the formed titanium film. At this time, since the substrate is exposed to the atmosphere during the annealing process, the titanium film may react with oxygen or water vapor to form a titanium oxide film. The titanium oxide film thus formed may cause problems in the formation of the titanium silicide film due to strong bonding force, which may cause a short circuit. In addition, as semiconductor processes become more complicated and miniaturized, the problem of reliability deterioration due to such defects is becoming more serious.

따라서 티타늄실리사이드막의 불량을 방지하기 위해 티타늄실리사이드막을 형성하는 공정 이후에 티타늄막을 식각하는 공정은 필수적이다. 종래기술로, 특허문헌 1에서는 불산, 과요오드산 및 황산으로 이루어진 에칭제 조성물을 개시하고, 특허문헌 2에서는 과산화수소, 함불소 화합물, 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물, 질산염 화합물, 고리형 아민 화합물 및 물로 구성된 식각액 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 이들 종래기술은 불소를 이용하여 티타늄막의 효율적인 식각을 꾀하고 있으나, 그 효과가 충분하지 않을 뿐 아니라 티타늄 이외의 금속을 동시 식각하여 다른 막질에 대한 손상을 유발하는 등의 문제를 가졌다. 이외에도, 티타늄막을 선택적으로 식각하기 위한 조성물로서 완충제 또는 고농도의 과산화수소를 이용한 식각액 조성물이 제안되었으나, 다른 막질에 대한 손상과 티타늄막의 과식각 문제는 여전한 숙제로 남아 있다.Therefore, in order to prevent defects in the titanium silicide film, a process of etching the titanium film after the process of forming the titanium silicide film is essential. As a prior art, Patent Document 1 discloses an etching agent composition composed of hydrofluoric acid, periodic acid and sulfuric acid, and Patent Document 2 discloses hydrogen peroxide, a fluorine-containing compound, a compound containing an amino group and a carboxyl group at the same time, a nitrate compound, and a cyclic amine compound And it discloses an etchant composition composed of water. However, although these prior art attempts to efficiently etch a titanium film using fluorine, the effect is not sufficient, and metals other than titanium are simultaneously etched to cause damage to other film materials. In addition, an etchant composition using a buffer or high concentration of hydrogen peroxide has been proposed as a composition for selectively etching the titanium film, but damage to other film properties and over-etching of the titanium film still remain as homework.

대한민국특허공개공보 KR 10-2000-0028870 AKorean Patent Publication No. KR 10-2000-0028870 A 대한민국특허공개공보 KR 10-2011-0019604 AKorean Patent Publication No. KR 10-2011-0019604 A

본 개시의 목적은 티타늄 함유 금속막을 빠른 식각속도로 식각함과 동시에 함께 적층된 다른 막질에 대한 부식방지 효과를 갖는 티타늄 함유 금속막 식각액 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present disclosure is to provide a titanium-containing metal film etchant composition that etches a titanium-containing metal film at a high etching rate and at the same time has an anti-corrosion effect on other film materials stacked together.

본 개시의 목적은 식각공정 중, 티타늄 함유 금속막의 과식각 문제 및 티타늄 잔사를 유발하지 않아 안정적으로 티타늄 함유 금속막을 식각할 수 있는 식각액 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present disclosure is to provide an etchant composition capable of stably etching a titanium-containing metal film without causing over-etching of the titanium-containing metal film and titanium residue during an etching process.

본 개시의 목적은 티타늄 함유 금속막에 대한 우수한 식각특성 및 다른 막질에 대한 부식방지 효과로, 향상된 생산성 및 신뢰성을 갖는 티타늄 함유 금속막의 식각방법 및 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present disclosure is to provide a method of etching a titanium-containing metal film and a method of manufacturing a semiconductor device having improved productivity and reliability due to excellent etching characteristics of the titanium-containing metal film and anti-corrosion effect on other film materials.

상술한 과제 해결을 위하여, 본 개시는 다가 포스폰산 또는 이의 염, 무기염기, 술폰산계 고분자 화합물, 과산화수소 및 잔량의 물을 포함하는, 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물을 제공할 수 있다.In order to solve the above problems, the present disclosure may provide a metal film etchant composition containing titanium, including polyvalent phosphonic acid or a salt thereof, an inorganic base, a sulfonic acid-based polymer compound, hydrogen peroxide, and a residual amount of water.

본 개시의 일 구현예에 있어서, 상기 술폰산계 고분자 화합물의 분자량은 10,000 내지 50,000 g/mol일 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, the molecular weight of the sulfonic acid-based polymer compound may be 10,000 to 50,000 g/mol.

본 개시의 일 구현예에 있어서, 상기 술폰산계 고분자 화합물은 0.001 내지 0.1 중량%로 포함될 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, the sulfonic acid-based polymer compound may be included in an amount of 0.001 to 0.1% by weight.

본 개시의 일 구현예에 있어서, 상기 다가 포스폰산 또는 이의 염은 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, the polyvalent phosphonic acid or salt thereof may be included in an amount of 0.01 to 5% by weight based on the total weight of the composition.

본 개시의 일 구현예에 있어서, 상기 무기염기는 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 3 중량%로 포함될 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, the inorganic base may be included in an amount of 0.1 to 3% by weight based on the total weight of the composition.

본 개시의 일 구현예에 있어서, 상기 술폰산계 고분자 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, the sulfonic acid-based polymer compound may be represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

(상기 화학식 1에서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, C1-C7의 직쇄 또는 측쇄의 알킬기 및 할로젠 원소에서 선택되고, L은 직접결합 또는 C1-C10알킬렌이며, 상기 알킬렌의 -CH2-는 C6-C12아릴, -C(=O)-, -NR'-, 또는 이들의 조합으로 대체될 수 있고, 상기 R'는 수소 또는 C1-C7알킬이며, n은 30 내지 1000의 정수이다).(In Formula 1, R 1 to R 3 are each independently selected from hydrogen, a C1-C7 linear or branched alkyl group, and a halogen element, L is a direct bond or C1-C10 alkylene, and -CH 2 - may be replaced by C6-C12 aryl, -C(=O)-, -NR'-, or a combination thereof, wherein R' is hydrogen or C1-C7 alkyl, and n is 30 to 1000 is an integer of).

본 개시의 일 구현예에 있어서, 상기 식각액 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 다가 포스폰산 또는 이의 염은 0.01 내지 3 중량%; 무기염기는 0.5 내지 3 중량%; 술폰산계 고분자 화합물은 0.001 내지 0.1 중량%; 과산화수소는 15 내지 25 중량%; 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, based on the total weight of the etchant composition, the polyvalent phosphonic acid or salt thereof is 0.01 to 3% by weight; 0.5 to 3% by weight of inorganic base; 0.001 to 0.1% by weight of the sulfonic acid-based polymer compound; 15 to 25% by weight of hydrogen peroxide; and a residual amount of water.

본 개시의 일 구현예에 따른 상기 식각액 조성물은 인산염계 화합물을 더 포함할 수 있다.The etchant composition according to one embodiment of the present disclosure may further include a phosphate-based compound.

본 개시의 일 구현예에 있어서, 상기 식각액 조성물 총 중량을 기준으로 인산염계 화합물은 0.01 내지 2 중량%로 포함될 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, the phosphate-based compound may be included in an amount of 0.01 to 2% by weight based on the total weight of the etchant composition.

본 개시의 일 구현예에 있어서, 상기 인산염계 화합물 및 무기염기의 중량비는 1:3 내지 1:15일 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, the weight ratio of the phosphate-based compound and the inorganic base may be 1:3 to 1:15.

본 개시의 일 구현예에 따른 상기 식각액 조성물은 4급 암모늄 염을 포함하지 않을 수 있다.The etchant composition according to one embodiment of the present disclosure may not include a quaternary ammonium salt.

본 개시의 일 구현예에 따른 상기 식각액 조성물은 pH가 7 내지 11일 수 있다.The etchant composition according to one embodiment of the present disclosure may have a pH of 7 to 11.

또한 본 개시는 상술한 식각액 조성물을 티타늄을 함유하는 금속막에 접촉시키는 단계;를 포함하는 식각방법을 제공할 수 있다.In addition, the present disclosure may provide an etching method comprising the step of contacting the above-described etchant composition to a metal film containing titanium.

또한 본 개시는 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 형성된 기판 상에 티타늄을 함유하는 금속막을 형성하는 단계; 및 상기 금속막을 상술한 식각액 조성물로 식각하는 단계;를 포함하는 반도체 소자의 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, the present disclosure includes forming a metal film containing   titanium on a substrate on which a source electrode, a gate electrode and a drain electrode are formed; It is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device including; and etching the metal film with the etchant composition described above.

본 개시의 일 구현예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 상기 티타늄을 함유하는 금속막을 형성하는 단계 이후, 상기 금속막의 일부면에 실리콘 절연막 및 제2금속막에서 선택되는 하나의 단일막 또는 둘 이상의 다층막을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure, after the step of forming the metal film containing titanium, one single film or two or more multilayer films selected from a silicon insulating film and a second metal film is formed on a portion of the metal film. Forming a; may further include.

본 개시의 일 구현예에 있어서, 상기 제2금속막은 구리, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 탄탈륨, 크롬, 네오디늄, 나이오븀, 니켈, 인듐 및 주석에서 선택되는 하나 이상의 금속을 포함하는 단일막 또는 다층막일 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, the second metal film is a single film or a multilayer film including one or more metals selected from copper, molybdenum, tungsten, titanium, tantalum, chromium, neodymium, niobium, nickel, indium, and tin. can be

본 개시의 일 구현예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 상기 식각하는 단계 이후, 상기 티타늄을 함유하는 금속막을 어닐링하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present disclosure may further include annealing the metal film containing titanium after the etching step.

본 개시에 따르면, 티타늄을 함유하는 금속막을 선택적으로 빠르게 식각할 수 있음은 물론이고, 실리콘 절연막 또는 구리계 금속막 등을 포함하는 타금속막에 대한 부식방지 효과를 구현할 수 있다. According to the present disclosure, it is possible to selectively and quickly etch a metal film containing titanium, and to implement an anti-corrosion effect on another metal film including a silicon insulating film or a copper-based metal film.

본 개시에 따르면, 안정적인 식각특성의 구현으로 약액 내 pH 변화가 작고, 과산화수소의 분해에 따른 기포 발생 문제를 해결할 수 있다. 또한, 과산화수소와의 반응으로 티타늄을 함유하는 금속막에 대한 과식각 또는 잔사를 야기할 수 있는 4급 암모늄 염을 포함하지 않을 수 있어, 티타늄을 함유하는 금속막을 보다 안정적으로 식각할 수 있다.According to the present disclosure, the pH change in the chemical solution is small and the problem of bubble generation due to decomposition of hydrogen peroxide can be solved by implementing stable etching characteristics. In addition, since it may not contain quaternary ammonium salts that may cause over-etching or residue on the metal film containing titanium by reaction with hydrogen peroxide, the metal film containing titanium may be etched more stably.

본 개시에 따르면, 실리콘 웨이퍼, 실리콘 절연막, 구리계 금속막 등과 같은 상부막과 하부막에 대한 데미지를 최소화함으로써 후속공정이 안정적으로 수행될 수 있게 한다. According to the present disclosure, by minimizing damage to an upper layer and a lower layer such as a silicon wafer, a silicon insulating layer, a copper-based metal layer, etc., subsequent processes can be stably performed.

특히, 본 개시에 따르면 상술된 상부막과 하부막에 대한 데미지 없이 정밀하게 제어된 티타늄막을 제공할 수 있다. 이에, 후속공정 중 발생할 수 있는 쇼트나 배선불량, 휘도감소 등으로 예시될 수 있는 전기적 소자특성의 불량을 방지할 수 있다. In particular, according to the present disclosure, it is possible to provide a precisely controlled titanium film without damage to the above-described upper and lower films. Accordingly, it is possible to prevent defects in electrical device characteristics, which may be exemplified by short circuits, wiring defects, and luminance reduction that may occur during subsequent processes.

본 개시에 따른 식각액 조성물은 티타늄막의 선택적 식각을 통한 식각공정 및 이러한 식각공정을 포함하는 반도체 소자의 제조방법으로 유용하게 활용될 수 있다.The etchant composition according to the present disclosure can be usefully used as an etching process through selective etching of a titanium film and a method of manufacturing a semiconductor device including such an etching process.

도 1은 본 개시에 따른 비교예 1의 식각액 조성물을 통해 식각된 구리막의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다.
도 2는 본 개시에 따른 실시예 1의 식각액 조성물을 통해 식각이 발생되지 않은 구리막의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다.
1 shows a scanning electron microscope (SEM) image of a copper film etched through the etchant composition of Comparative Example 1 according to the present disclosure.
2 shows a scanning electron microscope (SEM) image of a copper film in which etching has not occurred through the etchant composition of Example 1 according to the present disclosure.

이하, 반도체 및 디스플레이 소자를 제조하는 공정 중에서 타 금속막에는 영향을 주지 않으면서 티타늄을 함유하는 금속막을 식각시키는 식각액 조성물, 이를 이용한 식각방법 및 반도체 소자 제조방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, an etchant composition for etching a metal film containing titanium without affecting other metal films during the manufacturing process of semiconductors and display devices, an etching method using the same, and a semiconductor device manufacturing method will be described.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.At this time, unless there is another definition in the technical terms and scientific terms used, they have meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs, and the gist of the present disclosure in the following description and accompanying drawings Descriptions of well-known functions and configurations that may be unnecessarily obscure are omitted.

본 명세서에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.The singular form used herein may be intended to include the plural form as well, unless the context dictates otherwise.

또한, 본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미하고, 중량%는 달리 정의되지 않는 한 전체 조성물 중 어느 하나의 성분이 조성물 내에서 차지하는 중량%를 의미한다.In addition, units used in this specification without special mention are based on weight, and as an example, the unit of % or ratio means weight% or weight ratio, and unless otherwise defined, weight% is any one component of the entire composition It means the weight percent occupied in the composition.

또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 개시의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.Further, as used herein, numerical ranges include lower and upper limits and all values within that range, increments logically derived from the shape and breadth of the defined range, all values defined therebetween, and the upper limit of the numerical range defined in a different form. and all possible combinations of lower bounds. Unless otherwise specifically defined in the specification of the present disclosure, values outside the numerical range that may occur due to experimental errors or rounding of values are also included in the defined numerical range.

또한, 본 명세서의 용어, "포함한다"는 "구비한다", "함유한다", "가진다" 또는 "특징으로 한다" 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.In addition, the term "includes" in this specification is an open description having the same meaning as the expression "includes", "includes", "has" or "characterized by", and is not further listed. It does not exclude any element, material or process.

또한, 본 명세서의 용어, "실질적으로~ 포함하지 않는다"는 특정된 요소, 재료 또는 공정과 함께 열거되어 있지 않은 다른 요소, 재료 또는 공정이 개시의 적어도 하나의 기본적이고 신규한 기술적 사상에 허용할 수 없을 만큼의 현저한 영향을 미치지 않는 양 또는 정도로 존재할 수 있는 것을 의미한다.In addition, as used herein, the term "substantially does not include" means that other elements, materials, or processes that are not listed together with a specified element, material, or process will allow for at least one basic and novel technical idea of the disclosure. It means that it can be present in an amount or degree that does not have an inconceivably significant effect.

이하, 본 개시에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present disclosure will be described in detail.

본 개시의 일 실시예에 따른 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물은 다가 포스폰산 또는 이의 염, 무기염기, 술폰산계 고분자 화합물, 과산화수소 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.A metal film etchant composition containing titanium according to an embodiment of the present disclosure may include polyvalent phosphonic acid or a salt thereof, an inorganic base, a sulfonic acid-based polymer compound, hydrogen peroxide, and a residual amount of water.

이하, 본 명세서에서 다가 포스폰산은 다가 포스폰산 및/또는 다가 포스폰산 염을 의미할 수 있다. 구체적으로 상기 다가 포스폰산 염은 다가 포스폰산의 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염, 또는 암모늄염일 수 있다. 알칼리 금속염 또는 알칼리 토금속염의 구체적인 예를 들면, 소듐염, 포타슘염, 칼슘염, 또는 마그네슘염일 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 있어서, 상기 다가 포스폰산은 다가 포스폰산 소듐염 또는 다가 포스폰산 포타슘염을 포함할 수 있다.Hereinafter, polyvalent phosphonic acid in the present specification may mean polyvalent phosphonic acid and/or polyvalent phosphonic acid salt. Specifically, the polyvalent phosphonic acid salt may be an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt, or an ammonium salt of polyvalent phosphonic acid. Specific examples of the alkali metal salt or alkaline earth metal salt may be a sodium salt, potassium salt, calcium salt, or magnesium salt. In one embodiment of the present disclosure, the polyvalent phosphonic acid may include a polyvalent phosphonic acid sodium salt or a polyvalent phosphonic acid potassium salt.

본 개시의 일 실시예에 따른 티타늄막 식각액 조성물에 있어서, 상기 다가 포스폰산은 조성물 총 중량에 대하여 0.005 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 구체적으로 0.005 내지 3 중량%, 0.01 내지 3 중량%, 0.01 내지 2.5 중량% 또는 0.01 내지 2 중량%일 수 있다. 이때 상기 함량 범위로 포함됨에 따라 티타늄막의 향상된 식각 속도 및 식각 잔여물 세척 성능 효과를 제공할 수 있다.In the titanium film etchant composition according to an embodiment of the present disclosure, the polyvalent phosphonic acid may be included in an amount of 0.005 to 5% by weight based on the total weight of the composition. Specifically, it may be 0.005 to 3% by weight, 0.01 to 3% by weight, 0.01 to 2.5% by weight, or 0.01 to 2% by weight. At this time, as it is included within the above content range, it is possible to provide an effect of improved etching rate of the titanium film and etching residue cleaning performance.

본 개시에 있어서 다가 포스폰산은 식각 시 식각액에 용해되는 티타늄 이온이 기판 표면에 재흡착되지 않도록 티타늄 이온을 킬레이팅하여 티타늄 이온의 활동도를 억제할 수 있다. 다가 포스폰산을 사용함에 따라 식각을 위해 유기산 과량 사용시 발생할 수 있는 타 금속막의 식각 현상을 최소화할 수 있다. 상기 다가 포스폰산은 디포스폰산, 트리포스폰산, 테트라포스폰산일 수 있다. 구체적으로 디포스폰산의 예를 들면, 히드록시에틸리덴 디포스폰산일 수 있다.In the present disclosure, polyvalent phosphonic acid may suppress the activity of titanium ions by chelating titanium ions so that titanium ions dissolved in an etchant are not re-adsorbed to the substrate surface during etching. As polyvalent phosphonic acid is used, it is possible to minimize etching of other metal films that may occur when an excessive amount of organic acid is used for etching. The polyvalent phosphonic acid may be diphosphonic acid, triphosphonic acid, or tetraphosphonic acid. Specifically, for example of diphosphonic acid, it may be hydroxyethylidene diphosphonic acid.

이때, 상기 다가 포스폰산은 다가 포스폰산의 알칼리 금속염을 포함할 수 있다.In this case, the polyvalent phosphonic acid may include an alkali metal salt of polyvalent phosphonic acid.

본 개시의 일 실시예에 따른 식각액 조성물에 있어서, 상기 무기염기는 pH 조절제의 역할을 하는 것일 수 있으며, 무기염기의 비한정적인 일 예로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 및 탄산나트륨 등에서 선택될 수 있고, 구체적으로 수산화염인 것이 좋을 수 있다. In the etchant composition according to an embodiment of the present disclosure, the inorganic base may serve as a pH adjuster, and non-limiting examples of the inorganic base may be selected from sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, and the like, Specifically, a hydroxide salt may be preferable.

상기 무기염기는 금속막 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 3.0 중량%, 0.5 내지 2.8 중량%, 1.0 내지 2.8 중량% 또는 1.5 내지 2.7 중량%로 포함될 수 있다. 상술한 범위로 사용됨에 따라 티타늄 잔사의 발생을 방지하며, 타금속의 식각을 억제하는 효과가 우수하게 나타난다. The inorganic base may be included in 0.1 to 3.0% by weight, 0.5 to 2.8% by weight, 1.0 to 2.8% by weight, or 1.5 to 2.7% by weight based on the total weight of the metal film etchant composition. As it is used within the above-mentioned range, the generation of titanium residue is prevented and the effect of suppressing the etching of other metals is excellent.

pH에 따라 사용량은 조절될 수 있으나, 조성물 총 중량대비 상술한 범위를 초과하여 첨가되는 경우 식각 속도 및 표면 균일도가 감소할 수 있으므로 적절하지 않을 수 있다.The amount used may be adjusted depending on the pH, but if added in excess of the above-mentioned range relative to the total weight of the composition, it may not be appropriate because the etching rate and surface uniformity may decrease.

상기 술폰산계 고분자 화합물은 티타늄막의 과식각을 방지하여 식각 불량을 억제하는 효과를 제공할 수 있다. 상기 술폰산계 고분자 화합물은 술폰산기를 포함하는 반복단위의 조합으로서, 동일한 반복단위의 중합체 또는 상이한 반복단위의 공중합체일 수 있다. 상기 공중합을 이루는 형태는 불규칙 공중합체, 교대 공중합체, 블록 공중합체, 그라프트 공중합체 등을 포함할 수 있다. 상기 불규칙 공중합체는 예를 들어 제1단량체, 제2단량체 등 단량체의 배열순서가 정해지지 않은 불규칙한 배열의 형태를 가지고, 상기 교대 공중합체는 각 단량체가 교대로 배열되는 형태이며, 상기 블록 공중합체는 각 단량체가 블록을 형성하는 형태이고, 상기 그라프트 공중합체는 한 종류의 단량체가 골격 사슬 구조를 가지고 다른 한 종류의 단량체가 가지 형태로 결합되는 형태이다. The sulfonic acid-based polymer compound may provide an effect of suppressing etching defects by preventing over-etching of the titanium film. The sulfonic acid-based polymer compound is a combination of repeating units including a sulfonic acid group, and may be a polymer of the same repeating unit or a copolymer of different repeating units. Forms of the copolymerization may include irregular copolymers, alternating copolymers, block copolymers, graft copolymers, and the like. The irregular copolymer has an irregular arrangement in which the arrangement order of the monomers, such as the first monomer and the second monomer, is not determined, and the alternating copolymer has a form in which each monomer is alternately arranged, and the block copolymer is Each monomer forms a block, and the graft copolymer is a type in which one type of monomer has a skeletal chain structure and another type of monomer is bonded in a branched form.

상기 술폰산계 고분자 화합물의 분자량은 10,000 내지 80,000 g/mol, 10,000 내지 50,000 g/mol, 15,000 내지 40,000 g/mol, 또는 20,000 내지 30,000 g/mol일 수 있다. 여기에서, 분자량은 특별한 언급이 없는 한 수평균분자량(Mn)을 기준으로 한다. 이 경우 식각액 내에 고분자 화합물이 잘 용해될 수 있고, 과식각을 효율적으로 억제하여 균일한 식각특성을 발휘할 수 있다. 분자량이 10,000 g/mol 미만인 경우에는 티타늄막의 과식각을 억제하기 어렵고, 분자량이 상술한 범위를 초과하는 경우에는 고분자 화합물이 식각액 내에서 잘 용해되지 않아 기판에 넓게 흡착하여 잔사 발생으로 인한 불량을 초래할 수 있어 적합하지 않을 수 있다.The molecular weight of the sulfonic acid-based polymer compound may be 10,000 to 80,000 g/mol, 10,000 to 50,000 g/mol, 15,000 to 40,000 g/mol, or 20,000 to 30,000 g/mol. Here, the molecular weight is based on the number average molecular weight (Mn) unless otherwise specified. In this case, the polymer compound can be well dissolved in the etchant, and over-etching can be effectively suppressed to exhibit uniform etching characteristics. If the molecular weight is less than 10,000 g / mol, it is difficult to suppress over-etching of the titanium film, and if the molecular weight exceeds the above-mentioned range, the polymer compound does not dissolve well in the etching solution and is widely adsorbed to the substrate, resulting in defects due to residue generation. may or may not be suitable.

상기 술폰산계 고분자 화합물은 총 조성물 중량에 대하여 0.001 내지 0.1 중량%, 구체적으로는 0.01 내지 0.1 중량%로 포함될 수 있다. 이 경우 술폰산 작용기가 티타늄 이온을 킬레이팅함으로써, 티타늄 잔사발생을 억제하고, 타 금속막 보호효과에 있어서 유리하다. 상기 술폰산계 고분자 화합물이 0.1 중량% 초과하여 포함되는 경우 식각액의 안정성이 저하될 수 있어 적합하지 않다.The sulfonic acid-based polymer compound may be included in an amount of 0.001 to 0.1% by weight, specifically 0.01 to 0.1% by weight, based on the total weight of the composition. In this case, the sulfonic acid functional group chelates titanium ions, thereby suppressing the generation of titanium residues and being advantageous in protecting other metal films. When the sulfonic acid-based polymer compound is included in an amount of more than 0.1% by weight, stability of the etchant may deteriorate, which is not suitable.

본 개시의 바람직한 일 실시예에 따른 술폰산계 고분자 화합물은 호모폴리머로서, 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.A sulfonic acid-based polymer compound according to a preferred embodiment of the present disclosure is a homopolymer and may be represented by Chemical Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

상기 화학식 1에서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, C1-C7의 직쇄 또는 측쇄의 알킬기 및 할로젠 원소에서 선택되고, L은 직접결합 또는 C1-C10알킬렌이며, 상기 알킬렌의 -CH2-는 C6-C12아릴, -C(=O)-, -NR'-, 또는 이들의 조합으로 대체될 수 있고, 상기 R'는 수소 또는 C1-C7알킬이며, n은 30 내지 1000의 정수이다.In Formula 1, R 1 to R 3 are each independently selected from hydrogen, a C1-C7 linear or branched alkyl group, and a halogen element, L is a direct bond or C1-C10 alkylene, and of the alkylene - CH 2 - may be replaced by C6-C12 aryl, -C(=O)-, -NR'-, or a combination thereof, where R' is hydrogen or C1-C7 alkyl, and n is from 30 to 1000 is an integer

보다 구체적으로 술폰산계 고분자 화합물은 상기 화학식 1에서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소이고, L는 직접결합 또는 C1-C7알킬렌이며, 상기 알킬렌의 -CH2-는 C6-C12아릴, -C(=O)-, -NR'-, 또는 이들의 조합으로 대체될 수 있고, 상기 R'는 수소이며, n은 40 내지 600의 정수이다.More specifically, in the sulfonic acid-based polymer compound, in Formula 1, R 1 to R 3 are each independently hydrogen, L is a direct bond or C1-C7 alkylene, and -CH 2 - of the alkylene is C6-C12 aryl. , -C(=O)-, -NR'-, or a combination thereof, where R' is hydrogen and n is an integer from 40 to 600.

상기 술폰산계 고분자 화합물의 다른 형태는 코폴리머(copolymer)로서, 구체적으로 예를 들면, 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산-코-아크릴로니트릴)아크릴로니트릴 또는 폴리(4-스티렌술폰산-코-말레익산)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Another form of the sulfonic acid-based polymer compound is a copolymer, specifically, for example, poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid-co-acrylonitrile) acrylonitrile or poly (4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid), but is not limited thereto.

상기 술폰산계 고분자 화합물의 바람직한 호모폴리머의 형태의 예를 들면, 폴리스티렌 술폰산(poly(4-styrenesulfonic acid), PSS), 폴리아네톨 술폰산(poly(anetholesulfonic acid), PAS), 폴리비닐 술폰산(poly(vinylsulfonic acid), PVS), 또는 폴리아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산(poly(2-acrylamido2-methyl-1-propanesulfonic acid), PAMPS)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Examples of preferred homopolymer types of the sulfonic acid-based polymer compound include poly(4-styrenesulfonic acid) (PSS), poly(anetholesulfonic acid) (PAS), and polyvinyl sulfonic acid (poly(4-styrenesulfonic acid)). vinylsulfonic acid), PVS), or polyacrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid (poly(2-acrylamido2-methyl-1-propanesulfonic acid), PAMPS), but is not limited thereto.

상기 식각액 조성물에 포함되는 물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 구체적으로는 탈이온수일 수 있으며, 보다 구체적으로는 반도체 공정용 탈이온수로서, 비저항 값이 18 ㏁·㎝ 이상인 것일 수 있다.The water included in the etchant composition is not particularly limited, but may specifically be deionized water, and more specifically, deionized water for a semiconductor process, and may have a specific resistance value of 18 MΩ cm or more.

본 개시의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 안정적인 식각특성이 구현됨에 따라 반복적인 식각공정 중에도 약액의 pH의 변화가 작을 수 있다. 구체적으로 본 개시의 일 실시예에 따른 티타늄막 식각액 조성물의 pH는 7 내지 11, 보다 구체적으로는 8 내지 10 일 수 있다. As the etchant composition according to an embodiment of the present disclosure has stable etching characteristics, the change in pH of the chemical solution may be small even during repetitive etching processes. Specifically, the pH of the titanium film etchant composition according to an embodiment of the present disclosure may be 7 to 11, more specifically 8 to 10.

본 개시의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 하기의 함량 범위를 동시에 만족하는 것일 수 있다. 구체적으로 총 중량을 기준으로, 상기 다가 포스폰산은 0.005 내지 3 중량%, 무기염기 0.5 내지 3 중량%, 술폰산계 고분자 화합물은 0.001 내지 0.1 중량%, 과산화수소는 15 내지 25중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것일 수 있다.An etchant composition according to an embodiment of the present disclosure may simultaneously satisfy the following content range. Specifically, based on the total weight, the polyvalent phosphonic acid is 0.005 to 3% by weight, the inorganic base is 0.5 to 3% by weight, the sulfonic acid-based polymer compound is 0.001 to 0.1% by weight, the hydrogen peroxide is 15 to 25% by weight, and the remaining amount of water may include

보다 구체적으로 본 개시에 따른 식각액 조성물은 다가 포스폰산은 0.01 내지 2 중량%, 무기염기 1.5 내지 3 중량%, 술폰산계 고분자 화합물은 0.01 내지 0.1 중량%, 과산화수소 15 내지 23 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것일 수 있다. More specifically, the etchant composition according to the present disclosure contains 0.01 to 2% by weight of polyvalent phosphonic acid, 1.5 to 3% by weight of an inorganic base, 0.01 to 0.1% by weight of a sulfonic acid-based polymer compound, 15 to 23% by weight of hydrogen peroxide, and the remaining amount of water. may include

본 개시의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 인산염계 화합물을 더 포함할 수 있다. 구체적으로 전체 조성물 기준으로 인산염계 화합물은 0.01 내지 1 중량%, 또는 0.05 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 인산염계 화합물은 제1 인산나트륨(NaH2PO4), 제2 인산나트륨(Na2HPO4), 제3 인산나트륨(Na3PO4), 제1 인산칼륨(KH2PO4), 제2 인산칼륨(K2HPO4), 제1 인산암모늄((NH4)H2PO4), 제2 인산암모늄((NH4)2HPO4), 제3 인산암모늄((NH4)3PO4) 또는 이들의 2 이상의 조합을 포함할 수 있다. 좋게는 제1 인산칼륨(KH2PO4), 제2 인산칼륨(K2HPO4) 또는 이들의 조합일 수 있다. 이 경우 균일한 식각이 진행될 수 있도록 식각 속도를 조절할 수 있다.The etchant composition according to an embodiment of the present disclosure may further include a phosphate-based compound. Specifically, the phosphate-based compound may be included in an amount of 0.01 to 1% by weight or 0.05 to 0.5% by weight based on the total composition. Phosphate-based compounds include monobasic sodium phosphate (NaH 2 PO 4 ), dibasic sodium phosphate (Na 2 HPO 4 ), tribasic sodium phosphate (Na 3 PO 4 ), monobasic potassium phosphate (KH 2 PO 4 ), and secondary sodium phosphate (KH 2 PO 4 ). Potassium phosphate (K 2 HPO 4 ), monobasic ammonium phosphate ((NH 4 )H 2 PO 4 ), dibasic ammonium phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ), tribasic ammonium phosphate ((NH 4 ) 3 PO 4 ) or a combination of two or more thereof. Preferably, it may be monobasic potassium phosphate (KH 2 PO 4 ), dibasic potassium phosphate (K 2 HPO 4 ), or a combination thereof. In this case, the etching rate may be adjusted so that uniform etching may be performed.

본 개시의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 인산염계 화합물 및 무기염기의 함량비가 중량 기준으로 구체적으로 1:3 내지 1:15, 보다 구체적으로 1:5 내지 1:12일 수 있다. In the etchant composition according to an embodiment of the present disclosure, the content ratio of the phosphate-based compound and the inorganic base may be specifically 1:3 to 1:15, more specifically 1:5 to 1:12, based on weight.

보다 구체적으로 본 개시에 따른 식각액 조성물은 다가 포스폰산 0.01 내지 2 중량%, 무기염기 1.5 내지 3 중량%, 술폰산계 고분자 화합물 0.01 내지 0.1 중량%, 과산화수소 15 내지 23 중량%, 인산염계 화합물 0.1 내지 1 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것일 수 있다. 본 개시는 상술한 적정 혼합비로 조합됨에 따라 타금속막의 식각을 최대한 억제하면서도 티타늄막의 과식각을 유발하지 않아 탁월한 식각 선택도를 제공할 수 있다.More specifically, the etchant composition according to the present disclosure contains 0.01 to 2% by weight of polyvalent phosphonic acid, 1.5 to 3% by weight of an inorganic base, 0.01 to 0.1% by weight of a sulfonic acid-based polymer compound, 15 to 23% by weight of hydrogen peroxide, and 0.1 to 1% by weight of a phosphate-based compound. It may include weight percent and a residual amount of water. The present disclosure can provide excellent etching selectivity by not causing over-etching of the titanium film while maximally suppressing etching of other metal films by combining the above-described appropriate mixing ratio.

아울러 본 개시의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 4급 암모늄 염을 실질적으로 포함하지 않는 것일 수 있다. 상기 식각액 조성물이 4급 암모늄 염을 포함하는 경우, 티타늄막에 대한 식각속도가 급격하게 향상되어 과식각을 유발할 수 있어 바람직하지 않다. 예를 들어, 상기 4급 암모늄 염은 수산화 테트라알킬암모늄, 수산화 트리알킬아릴암모늄 등일 수 있고, 구체적으로 수산화 테트라메틸암모늄, 수산화 테트라에틸암모늄, 수산화 테트라프로필암모늄, 수산화 테트라부틸암모늄, 수산화 테트라헥실암모늄, 수산화 테트라옥틸암모늄, 수산화 벤질트리에틸암모늄, 수산화 디에틸디메틸암모늄, 또는 수산화 메틸트리부틸암모늄일 수 있으나, 4급 암모늄 염의 양태를 갖는 것이라면 한정되지 않는다. 여기서, 상기 알킬은 C1-C8 알킬이고, 상기 아릴은 C6-C12 아릴인 것일 수 있다.In addition, the etchant composition according to an embodiment of the present disclosure may not substantially include a quaternary ammonium salt. When the etchant composition includes a quaternary ammonium salt, the etching rate of the titanium film is rapidly increased, which may cause over-etching, which is undesirable. For example, the quaternary ammonium salt may be tetraalkylammonium hydroxide, trialkylarylammonium hydroxide, and the like, specifically tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, tetrahexylammonium hydroxide , tetraoctylammonium hydroxide, benzyltriethylammonium hydroxide, diethyldimethylammonium hydroxide, or methyltributylammonium hydroxide, but is not limited as long as it has the aspect of a quaternary ammonium salt. Here, the alkyl may be C1-C8 alkyl, and the aryl may be C6-C12 aryl.

본 개시의 일 실시예에 따른 식각액 조성물에 있어서, 상기 식각액 조성물의 식각대상은 순수 티타늄막이다. 본 개시에 따르면, 상기 티타늄막을 제외한 실리콘 절연막 또는 구리계 금속막 등으로 대표되는 상부막 또는 하부막에 대한 식각 또는 데미지가 발생하지 않는다. 따라서 후속공정 중 발생할 수 있는 쇼트나 배선불량, 휘도감소 등으로 예시될 수 있는 전기적 소자특성의 불량을 효과적으로 방지할 수 있다.In the etchant composition according to an embodiment of the present disclosure, the etchant of the etchant composition is a pure titanium film. According to the present disclosure, etching or damage to an upper or lower layer represented by a silicon insulating layer or a copper-based metal layer other than the titanium layer does not occur. Therefore, it is possible to effectively prevent defects in electrical device characteristics, which may be exemplified by short circuits, wiring defects, and luminance reduction that may occur during subsequent processes.

상기 실리콘 절연막은 질화실리콘막 및 산화실리콘막 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다. The silicon insulating film may be one or a combination of two or more selected from a silicon nitride film and a silicon oxide film.

일 예로, 상기 질화실리콘은 SiNx막, SiON막 또는 도핑된 SiNx막(doped SiN layer) 등일 수 있다.For example, the silicon nitride may be a SiNx layer, a SiON layer, or a doped SiN layer.

일 예로, 상기 산화실리콘은 SOD(Spin On Dielectric)막, HDP(High Density Plasma)막, 열산화막(thermal oxide), BPSG(Borophosphate Silicate Glass)막, PSG(Phospho Silicate Glass)막, BSG(Boro Silicate Glass)막, PSZ(Polysilazane)막, FSG(Fluorinated Silicate Glass)막, LP-TEOS(Low Pressure Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, PETEOS(Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, HTO(High Temperature Oxide)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) 등일 수 있다.For example, the silicon oxide is a SOD (Spin On Dielectric) film, HDP (High Density Plasma) film, thermal oxide film, BPSG (Borophosphate Silicate Glass) film, PSG (Phospho Silicate Glass) film, BSG (Boro Silicate Glass) Glass) film, PSZ (Polysilazane) film, FSG (Fluorinated Silicate Glass) film, LP-TEOS (Low Pressure Tetra Ethyl 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 O 3 -TEOS (O 3 -Tetra Ethyl Ortho Silicate) and the like.

상기 구리계 금속막은 구리 또는 구리합금으로 이루어진 단일막; 또는 상기 단일막이 둘이상 적층된 다층막;일 수 있다.The copper-based metal film may be a single film made of copper or copper alloy; Or a multi-layer film in which two or more of the single films are stacked.

일 예로, 상기 구리합금은 반도체 소자의 전극에 사용될 수 있는 금속이라면 제한되지 않고 사용될 수 있고, 이의 비한정적인 일 예로는 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 탄탈륨, 크롬, 네오디늄, 나이오븀, 니켈, 인듐 및 주석 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.For example, the copper alloy may be used without limitation as long as it is a metal that can be used for an electrode of a semiconductor device, and non-limiting examples thereof include molybdenum, tungsten, titanium, tantalum, chromium, neodymium, niobium, nickel, and indium. And it may be one or two or more selected from comments and the like.

또한, 본 개시는 상술된 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물의 용도를 설명한다.In addition, the present disclosure describes the use of the metal film etchant composition containing titanium described above.

본 개시의 일 양태는 티타늄을 함유하는 금속막에 상기 식각액 조성물을 접촉시키는 단계; 를 포함하는 티타늄을 함유하는 금속막의 식각방법일 수 있다.One aspect of the present disclosure includes contacting the etchant composition to a metal film containing titanium; It may be a method of etching a metal film containing titanium.

또한, 본 개시의 일 양태는 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 형성된 기판 상에 티타늄을 함유하는 금속막을 형성하는 단계; 및 상기 금속막을 상술된 식각액 조성물을 이용하여 식각하는 단계;를 포함하는 반도체 소자의 제조방법일 수 있다.In addition, one aspect of the present disclosure includes forming a metal film containing titanium on a substrate on which a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode are formed; and etching the metal film using the etchant composition described above.

본 개시에 따르면 반도체 소자의 확산 방지용 금속막 등으로 사용되는 티타늄막을 선택적으로 식각함에 있어서, 실리콘 웨이퍼, 실리콘 절연막, 구리계 금속막 등으로 예시될 수 있는 상부막 또는 하부막이 함께 식각되는 것을 효과적으로 방지하고, 티타늄막만을 선택적으로 식각할 수 있다. 또한, 식각공정 중 발생될 수 있는 티타늄 이온의 재흡착을 방지하고, 약액 내 안정적으로 용해시킬 수 있어 이로부터 발생될 수 있는 티타늄 잔사를 효율적으로 제거할 수 있어, 상부막 또는 하부막에 대한 데미지를 최소화할 수 있다. 이에, 본 개시에 따르면 식각공정에서 발생할 수 있는 전기적, 물리적 불량을 최소화하여, 안정적인 소자특성을 구현할 수 있다. 또한, 상업적으로도 매우 유리하다.According to the present disclosure, in selectively etching a titanium film used as a metal film for preventing diffusion of a semiconductor device, the etching of an upper or lower film, which can be exemplified by a silicon wafer, a silicon insulating film, or a copper-based metal film, is effectively prevented. and selectively etch only the titanium film. In addition, re-adsorption of titanium ions that may occur during the etching process can be prevented, and titanium residues that can be generated from this can be stably dissolved in the chemical solution to efficiently remove titanium residues, resulting in damage to the upper or lower film. can be minimized. Accordingly, according to the present disclosure, electrical and physical defects that may occur in an etching process may be minimized, and stable device characteristics may be implemented. Also, it is very advantageous commercially.

본 개시의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법은, 상기 티타늄을 함유하는 금속막을 형성하는 단계 이후, 상기 금속막의 일부면에 실리콘 절연막 및 제2금속막에서 선택되는 하나의 단일막 또는 둘 이상의 다층막을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.In the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure, after the step of forming the metal film containing titanium, one single film or two or more films selected from a silicon insulating film and a second metal film are formed on a portion of the metal film. Forming a multilayer film; may further include.

상기 제2금속막은 구리계 금속막일 수 있으며, 상기 구리계 금속막은 구리 또는 구리합금으로 이루어진 단일막 또는 상기 단일막이 둘 이상 적층된 다층막일 수 있고, 상기 구리합금은 구리 외에 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 탄탈륨, 크롬, 네오디늄, 나이오븀, 니켈, 인듐 및 주석 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.The second metal film may be a copper-based metal film, and the copper-based metal film may be a single film made of copper or a copper alloy or a multi-layer film in which two or more of the single films are stacked, and the copper alloy may include molybdenum, tungsten, titanium, It may contain one or two or more selected from tantalum, chromium, neodymium, niobium, nickel, indium, and tin.

본 개시의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법은, 상기 식각하는 단계 이후, 상기 티타늄을 함유하는 금속막을 어닐링하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 단계를 통해, 티타늄실리사이드막을 형성할 수 있으며, 본 개시에 따른 식각하는 단계를 수행하여 어닐링하는 단계에서 발생될 수 있는 크랙을 유발하지 않을 수 있다. 즉, 본 개시에 따르면 보다 향상된 성능의 티타늄실리사이드막을 제공할 수 있다.The method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure may further include annealing the metal film containing titanium after the etching step. Through the above steps, a titanium silicide film may be formed, and cracks that may occur in the annealing step by performing the etching step according to the present disclosure may not be caused. That is, according to the present disclosure, a titanium silicide film having more improved performance can be provided.

이하 실시예를 통해 본 개시에 따른 티타늄을 함유하는 금속막의 식각액 조성물에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 개시를 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. The etchant composition for a metal film containing titanium according to the present disclosure will be described in more detail through the following examples. However, the following examples are only references for explaining the present disclosure in detail, and the present disclosure is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

[실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 5][Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5]

하기 표 1에 기재된 성분 및 함량으로 식각액 조성물(8kg)을 준비하였다.An etchant composition (8 kg) was prepared with the components and contents shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

(평가방법)(Assessment Methods)

1. 식각특성1. Etch Characteristics

실리콘 웨이퍼(600 Å) 위에 티타늄막(600 Å), 실리콘 산화막(600 Å), 구리막(600 Å)이 각각 단일막으로 증착된 기판을 준비하였다. 이 위에 일정한 패턴의 포토레지스트 공정을 적용하여 패턴을 형성한 글라스를 다이아몬드 칼을 이용하여 5X5㎝로 절단하여 시편을 준비하였다.A substrate was prepared on which a titanium film (600 Å), a silicon oxide film (600 Å), and a copper film (600 Å) were respectively deposited as single films on a silicon wafer (600 Å). A photoresist process of a certain pattern was applied thereon to prepare a specimen by cutting the patterned glass into 5X5 cm using a diamond knife.

상기 표 1의 실시예 및 비교예에 기재된 함량 조합에 따른 식각액 조성물을 8kg이 되도록 제조하였다. 분사식 식각 방식의 실험 장비 내에 제조된 각 식각액 조성물을 넣고 온도를 32 ℃로 설정하여 가온한 후, 온도가 도달하였을 때 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간은 엔드 포인트 검출(End Point Detection, EPD)을 기준으로 하여 오버에치를 100%로 진행하였다. 식각이 다 되면 증류수로 3회 세정 후 Ellipsometer(SE-MG-1000)를 통해 각각의 막두께 변화를 확인하여, 식각특성을 평가하였다.An etchant composition according to the content combinations described in Examples and Comparative Examples of Table 1 was prepared to be 8 kg. After putting the prepared etchant composition into the experimental equipment of the spray type  etching method and warming it by setting the temperature to 32 ℃, the  etching process was performed when the temperature reached. For the total etching time, overetching was performed at 100% based on end point detection (EPD). After etching was completed, after washing with distilled water three times, each film thickness change was confirmed through an ellipsometer (SE-MG-1000), and the etching characteristics were evaluated.

2. 티타늄 잔사 수준2. Titanium residue level

상기 식각특성 평가방법을 통해 수득된 시편에 대해 아래와 같은 기준에 따라 티타늄 잔사수준을 평가하였다.The titanium residue level of the specimen obtained through the etching characteristic evaluation method was evaluated according to the following criteria.

[기준 1] 티타늄 잔사수준[Criterion 1] Titanium residue level

- 잔사없음 : ○ - No residue : ○

- 잔사 개수 1~10개 : △ - 1 to 10 residues: △

- 잔사 개수 10개 초과/다발 : Ⅹ- More than 10 residues/bundle: Ⅹ

3. 금속막(구리막) 식각 여부3. Whether the metal film (copper film) is etched

상기 식각특성 평가방법을 통해 수득된 시편에 대해 아래와 같은 기준에 따라 타 금속막(구리막) 식각 여부를 평가하였다.For the specimens obtained through the etching characteristic evaluation method, whether other metal films (copper films) were etched was evaluated according to the following criteria.

[기준 2] 타 금속막(구리막) 식각속도[Criterion 2] Other metal film (copper film) = Etch rate

- 식각없음 : ○ - No etching : ○

- 1Å/min~20Å/min의 범위 : △- Range of 1Å/min to 20Å/min: △

- 20Å/min 초과 : Ⅹ- Exceeding 20Å/min : X

[표 2][Table 2]

[표 3][Table 3]

상기 표 2를 참고하여, 본 개시에 따라, 다가 포스폰산 0.01 내지 3 중량%, 무기염기 0.5 내지 3 중량%, 술폰산계 고분자 화합물 0.01 내지 0.1 중량%, 과산화수소 15 내지 25 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 식각액 조성물이 사용된 실시예들을 살펴보면, 모든 경우 오버에치를 100%로 진행하였음에도 티타늄막의 과식각이 발생하지 않았다. 또한 티타늄 잔사가 없었으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 구리막에 대한 식각이 나타나지 않았다는 점에서 타 금속막에 대한 보호효과가 우수하며, 선택도가 탁월함을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, according to the present disclosure, 0.01 to 3% by weight of a polyvalent phosphonic acid, 0.5 to 3% by weight of an inorganic base, 0.01 to 0.1% by weight of a sulfonic acid-based polymer compound, 15 to 25% by weight of hydrogen peroxide, and the remaining amount of water Looking at the examples in which the containing etchant composition was used, overetching of the titanium film did not occur even though overetching was performed at 100% in all cases. In addition, there was no titanium residue, and as shown in FIG. 2 , the copper film was not etched, so it was confirmed that the protective effect against other metal films was excellent and the selectivity was excellent.

반면, 상기 표 3에 기재된 비교예의 식각액 조성물의 경우에는 오버에치를 100%로 진행하면 비교예 4를 제외한 모든 경우에서 과식각이 유발되었다. 무기염기가 첨가되지 않은 비교예 4에서는 에칭이 일어나지 않았다. 또한, 비교예에 따른 식각 시 다수의 티타늄 잔사가 잔류하며, 도 1에서도 도시된 바와 같이, 티타늄막은 물론 이와 함께 증착된 구리막을 식각하여, 구리막 등과 같은 타 금속막의 보호에는 부적합함을 확인하였다.On the other hand, in the case of the etchant composition of Comparative Example described in Table 3, overetching was induced in all cases except for Comparative Example 4 when the overetch was performed at 100%. Etching did not occur in Comparative Example 4 in which no inorganic base was added. In addition, a large number of titanium residues remain during etching according to the comparative example, and as shown in FIG. 1, the titanium film as well as the copper film deposited therewith are etched, confirming that it is not suitable for protecting other metal films such as copper films. .

이상과 같이 본 개시에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 비교예에 의해 설명되었으나 이는 본 개시의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 개시는 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 개시가이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 개시의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 개시 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present disclosure has been described with specific details, limited examples, and comparative examples, but these are only provided to help a more general understanding of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the above examples. Those skilled in the art can make various modifications and variations from these descriptions. Therefore, the spirit of the present disclosure should not be limited to the described embodiments and should not be determined, and all things equivalent or equivalent to the claims as well as the following claims belong to the scope of the present disclosure.

Claims (17)

다가 포스폰산 또는 이의 염, 무기염기, 술폰산계 고분자 화합물, 과산화수소 및 잔량의 물을 포함하는, 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물.A metal film etchant composition containing titanium, comprising polyvalent phosphonic acid or a salt thereof, an inorganic base, a sulfonic acid-based polymer compound, hydrogen peroxide, and a residual amount of water. 제 1항에 있어서,
상기 술폰산계 고분자 화합물의 분자량은 10,000 내지 50,000 g/mol인, 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물.
According to claim 1,
The molecular weight of the sulfonic acid-based polymer compound is 10,000 to 50,000 g / mol, a metal film etchant composition containing titanium.
제 1항에 있어서,
상기 술폰산계 고분자 화합물은 0.001 내지 0.1 중량%로 포함되는, 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물.
According to claim 1,
The sulfonic acid-based polymer compound is contained in 0.001 to 0.1% by weight, a metal film etchant composition containing titanium.
제 1항에 있어서,
상기 다가 포스폰산 또는 이의 염은 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 5 중량%로 포함되는, 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물.
According to claim 1,
The polyvalent phosphonic acid or a salt thereof is contained in 0.01 to 5% by weight based on the total weight of the composition, a metal film etchant composition containing titanium.
제 1항에 있어서,
상기 무기염기는 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 3 중량%로 포함되는, 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물.
According to claim 1,
The inorganic base is contained in 0.1 to 3% by weight relative to the total weight of the composition, a metal film etchant composition containing titanium.
제 1항에 있어서,
상기 술폰산계 고분자 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 것인, 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물
[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, C1-C7의 직쇄 또는 측쇄의 알킬기 및 할로젠 원소에서 선택되고, L은 직접결합 또는 C1-C10알킬렌이며, 상기 알킬렌의 -CH2-는 C6-C12아릴, -C(=O)-, -NR'-, 또는 이들의 조합으로 대체될 수 있고, 상기 R'는 수소 또는 C1-C7알킬이며, n은 30 내지 1000의 정수이다).
According to claim 1,
The sulfonic acid-based polymer compound is represented by Formula 1 below, a metal film etchant composition containing titanium
[Formula 1]

(In Formula 1, R 1 to R 3 are each independently selected from hydrogen, a C1-C7 linear or branched alkyl group, and a halogen element, L is a direct bond or C1-C10 alkylene, and -CH 2 - may be replaced by C6-C12 aryl, -C(=O)-, -NR'-, or a combination thereof, wherein R' is hydrogen or C1-C7 alkyl, and n is 30 to 1000 is an integer of).
제 1항에 있어서,
상기 식각액 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 다가 포스폰산 또는 이의 염은 0.01 내지 3 중량%; 무기염기는 0.5 내지 3 중량%, 술폰산계 고분자 화합물은 0.001 내지 0.1 중량%; 과산화수소는 15 내지 25 중량%; 및 잔량의 물을 포함하는, 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물.
According to claim 1,
Based on the total weight of the etchant composition, the polyvalent phosphonic acid or salt thereof is 0.01 to 3% by weight; 0.5 to 3% by weight of an inorganic base and 0.001 to 0.1% by weight of a sulfonic acid-based polymer compound; 15 to 25% by weight of hydrogen peroxide; And a metal film etchant composition containing titanium, comprising a residual amount of water.
제 1항에 있어서,
인산염계 화합물을 더 포함하는, 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물.
According to claim 1,
A metal film etchant composition containing titanium, further comprising a phosphate-based compound.
제 8항에 있어서,
상기 식각액 조성물 총 중량을 기준으로 인산염계 화합물은 0.01 내지 2 중량%로 포함되는, 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물.
According to claim 8,
Based on the total weight of the etchant composition, the phosphate-based compound is included in 0.01 to 2% by weight, a metal film etchant composition containing titanium.
제 8항에 있어서,
상기 인산염계 화합물 및 무기염기의 중량비는 1:3 내지 1:15인, 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물.
According to claim 8,
The weight ratio of the phosphate-based compound and the inorganic base is 1: 3 to 1: 15, a metal film etchant composition containing titanium.
제 1항에 있어서,
4급 암모늄 염을 포함하지 않는, 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물.
According to claim 1,
A metal film etchant composition containing titanium that does not contain a quaternary ammonium salt.
제 1항에 있어서,
pH가 7 내지 11인, 티타늄을 함유하는 금속막 식각액 조성물.
According to claim 1,
A metal film etchant composition containing titanium, having a pH of 7 to 11.
제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 식각액 조성물을 티타늄을 함유하는 금속막에 접촉시키는 단계;를 포함하는 티타늄을 함유하는 금속막의 식각방법.A method of etching a metal film containing titanium, comprising: contacting the etchant composition according to any one of claims 1 to 12 with a metal film containing titanium. 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 형성된 기판 상에 티타늄을 함유하는 금속막을 형성하는 단계; 및
상기 금속막을 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 식각액 조성물로 식각하는 단계;를 포함하는 반도체 소자의 제조방법.
forming a metal film containing titanium on a substrate on which a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode are formed; and
Etching the metal film with the etchant composition according to any one of claims 1 to 12; Method of manufacturing a semiconductor device comprising the.
제 14항에 있어서,
상기 티타늄을 함유하는 금속막을 형성하는 단계 이후,
상기 금속막의 일부면에 실리콘 절연막 및 제2금속막에서 선택되는 하나의 단일막 또는 둘 이상의 다층막을 형성하는 단계;를 더 포함하는 반도체 소자의 제조방법.
According to claim 14,
After forming the metal film containing titanium,
Forming one single film or two or more multi-layered films selected from a silicon insulating film and a second metal film on a portion of the metal film.
제 14항에 있어서,
상기 제2금속막은 구리, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 탄탈륨, 크롬, 네오디늄, 나이오븀, 니켈, 인듐 및 주석에서 선택되는 하나 이상의 금속을 포함하는 단일막 또는 다층막인, 반도체 소자의 제조방법.
According to claim 14,
The second metal film is a single film or a multilayer film containing one or more metals selected from copper, molybdenum, tungsten, titanium, tantalum, chromium, neodymium, niobium, nickel, indium, and tin.
제 14항에 있어서,
상기 식각하는 단계 이후,
상기 티타늄을 함유하는 금속막을 어닐링하는 단계;를 더 포함하는 반도체 소자의 제조방법.
According to claim 14,
After the etching step,
Method of manufacturing a semiconductor device further comprising the step of annealing the metal film containing the titanium.
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