KR102469797B1 - Insulation layer etchant composition and method of forming pattern using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들의 절연막 식각액 조성물은 인산, 실란 화합물 및 유기산 화합물의 반응체, 및 여분의 물을 포함한다. 유기산 화합물에 의해 실란 화합물의 용해성이 증가되어 식각 균일성이 향상될 수 있다.Insulation film etchant compositions of embodiments of the present invention include phosphoric acid, a reactant of a silane compound and an organic acid compound, and excess water. Etching uniformity may be improved by increasing the solubility of the silane compound by the organic acid compound.

Description

절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{INSULATION LAYER ETCHANT COMPOSITION AND METHOD OF FORMING PATTERN USING THE SAME}Insulation film etchant composition and pattern formation method using the same

본 발명은 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 산 용액 기반의 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an insulating film etchant composition and a pattern formation method using the same. More specifically, it relates to an acid solution-based insulating film etchant composition and a pattern formation method using the same.

예를 들면, 액정 표시(liquid crystal display: LCD) 장치 또는 유기 발광 다이오드(organic light emitting display: OLED) 표시 장치 등과 같은 화상 표시 장치의 백-플레인 기판에는 박막 트랜지스터(TFT) 및 각종 화소 회로가 배열되며, 도전성 구조물들을 절연시키는 층간 절연막, 게이트 절연막, 비아 절연막 등과 같은 절연막들이 형성된다.For example, a thin film transistor (TFT) and various pixel circuits are arranged on a back-plane substrate of an image display device such as a liquid crystal display (LCD) device or an organic light emitting display (OLED) display device. and insulating films such as an interlayer insulating film, a gate insulating film, and a via insulating film that insulate the conductive structures are formed.

또한, 메모리 소자와 같은 반도체 장치에서도, 예를 들면, 실리콘 혹은 게르마늄 기판 상에 소자 분리막, 층간 절연막, 게이트 절연막 등과 같은 절연막들이 형성된다.Also, in a semiconductor device such as a memory device, insulating films such as an element isolation film, an interlayer insulating film, and a gate insulating film are formed on a silicon or germanium substrate, for example.

예를 들면, 상기 절연막들은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함하도록 증착되어 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 함께 포함할 수 있다.For example, the insulating layers may be deposited to include silicon oxide or silicon nitride, and may include both a silicon oxide layer and a silicon nitride layer.

상기 절연막을 식각하여 절연 패턴 형성시, 특정한 막에 대해 선택적으로 식각이 필요할 수 있다. 예를 들면, 실리콘 질화막에 대한 선택적 식각 공정이 요구될 수 있다. 이 경우, 실리콘 산화막은 충분히 보호하면서 실리콘 질화막만을 식각하기 위한 식각액 조성물이 사용될 수 있다.When the insulating layer is etched to form an insulating pattern, selective etching may be required for a specific layer. For example, a selective etching process for a silicon nitride film may be required. In this case, an etchant composition for etching only the silicon nitride layer while sufficiently protecting the silicon oxide layer may be used.

이에 따라, 상기 실리콘 산화막을 보호하기 위해 식각액 조성물에 추가 성분이 포함될 수 있다. 그러나, 상기 추가 성분이 식각 성분으로 작용하는 산과 상용성이 떨어지는 경우 오히려 전체적인 식각률이 저하되고, 충분한 실리콘 산화막의 보호 효과도 구현되지 않을 수 있다.Accordingly, additional components may be included in the etchant composition to protect the silicon oxide layer. However, if the additional component has poor compatibility with an acid acting as an etching component, the overall etching rate may be lowered, and a sufficient protective effect of the silicon oxide layer may not be realized.

예를 들면, 한국등록특허공보 제10-0823461호는 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 함께 식각할 수 있는 조성물을 개시하고 있으나. 상술한 선택적 식각 공정이 구현되기는 어렵다.For example, Korean Patent Registration No. 10-0823461 discloses a composition capable of etching a silicon oxide film and a silicon nitride film together. It is difficult to implement the selective etching process described above.

한국등록특허공보 제10-0823461호Korea Patent Registration No. 10-0823461

본 발명의 일 과제는 향상된 식각 선택성 및 식각 균일성을 갖는 절연막 식각액 조성물을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an insulating film etchant composition having improved etching selectivity and etching uniformity.

본 발명의 일 과제는 상기 절연막 식각액 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a pattern forming method using the insulating film etchant composition.

1. 인산; 실란 화합물 및 유기산 화합물의 반응체; 및 여분의 물을 포함하는 절연막 식각액 조성물.1. phosphoric acid; reactants of silane compounds and organic acid compounds; And an insulating film etchant composition comprising an excess of water.

2. 위 1에 있어서, 상기 유기산 화합물은 하기 화학식 (1)의 설페이트(sulfate)계 화합물, 화학식 (2)의 설포네이트(sulfonate) 계 화합물, 화학식 (3) 또는 화학식 (4)의 포스페이트(phosphate) 계 화합물, 화학식 (5) 또는 화학식 (6)의 포스포네이트(phosphonate) 계 화합물 및 화학식 (7)의 포스피네이트(phosphinate) 계 화합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:2. In the above 1, the organic acid compound is a sulfate-based compound of formula (1), a sulfonate-based compound of formula (2), or a phosphate of formula (3) or formula (4) )-based compound, a phosphonate-based compound of formula (5) or formula (6), and a phosphinate-based compound of formula (7), including at least one selected from the group consisting of, an insulating film etchant Composition:

Figure 112017117435069-pat00001
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(상기 화학식 (1) 내지 (7) 중, R은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 탄화수소 그룹임).(In Formulas (1) to (7), each R is independently a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms).

3. 위 2에 있어서, 상기 유기산 화합물은 하기의 화학식 (1-1) 내지 (1-4)로 표시되는 설페이트계 화합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:3. The insulating film etchant composition according to 2 above, wherein the organic acid compound includes at least one selected from the group consisting of sulfate-based compounds represented by the following formulas (1-1) to (1-4):

Figure 112017117435069-pat00003
.
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.

4. 위 2에 있어서, 상기 유기산 화합물은 하기의 화학식 (2-1) 내지 (2-5)로 표시되는 설포네이트계 화합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:4. The insulating film etchant composition according to 2 above, wherein the organic acid compound includes at least one selected from the group consisting of sulfonate-based compounds represented by the following formulas (2-1) to (2-5):

Figure 112017117435069-pat00004
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5. 위 2에 있어서, 상기 유기산 화합물은 하기의 화학식 (3-1) 내지 (3-3) 및 화학식 (4-1) 내지 (4-4)로 표시되는 포스페이트계 화합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:5. In the above 2, the organic acid compound is selected from the group consisting of phosphate-based compounds represented by the following formulas (3-1) to (3-3) and formulas (4-1) to (4-4) An insulating film etchant composition comprising at least one:

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Figure 112017117435069-pat00007
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6. 위 2에 있어서, 상기 유기산 화합물은 하기의 화학식 (5-1) 내지 (5-4) 및 화학식 (6-1)로 표시되는 포스포네이트계 화합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:6. In the above 2, the organic acid compound includes at least one selected from the group consisting of phosphonate-based compounds represented by the following formulas (5-1) to (5-4) and formula (6-1) Doing, insulating film etchant composition:

Figure 112017117435069-pat00008
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7. 위 2에 있어서, 상기 유기산 화합물은 하기의 화학식 (7-1) 또는 화학식 (7-2)로 표시되는 포스피네이트계 화합물을 포함하는, 절연막 식각액 조성물:7. The insulating film etchant composition according to 2 above, wherein the organic acid compound includes a phosphinate-based compound represented by the following formula (7-1) or formula (7-2):

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8. 위 1에 있어서, 상기 유기산 화합물은 하기의 화학식 (8) 또는 화학식 (9)로 표시되는 화합물을 포함하는, 절연막 식각액 조성물:8. The insulating film etchant composition according to 1 above, wherein the organic acid compound includes a compound represented by Formula (8) or Formula (9) below:

Figure 112017117435069-pat00011
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(화학식 (8) 및 (9) 중, X는 직접결합 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기임).(In Formulas (8) and (9), X is a direct bond or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms).

9. 위 1에 있어서, 상기 실란 화합물은 하기의 화학식 10으로 표시되는 화합물을 포함하는, 절연막 식각액 조성물:9. The insulating film etchant composition according to 1 above, wherein the silane compound includes a compound represented by Formula 10 below:

[화학식 10][Formula 10]

R2-Si-(OR1)3 R 2 -Si-(OR 1 ) 3

(화학식 10 중, R1은 수소 혹은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며, R2는 수소, 히드록실기, 할로겐 혹은 탄소수 1 내지 10의 알콕시기임). (In Formula 10, R 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R 2 is hydrogen, a hydroxyl group, a halogen or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms).

10. 기판 상에 산화막 및 질화막을 형성하는 단계; 및 상기 질화막을 위 1 내지 9 중 어느 한 항의 절연막 식각액 조성물을 사용하여 선택적으로 식각하는 단계를 포함하는, 패턴 형성 방법.10. Forming an oxide film and a nitride film on the substrate; and selectively etching the nitride film using the insulating film etchant composition of any one of 1 to 9 above.

11. 위 10에 있어서, 상기 산화막은 실리콘 산화물을 포함하며, 상기 질화막은 실리콘 질화물을 포함하는, 패턴 형성 방법.11. The pattern forming method of 10 above, wherein the oxide layer includes silicon oxide, and the nitride layer includes silicon nitride.

본 발명의 실시예들에 따른 절연막 식각액 조성물은 인산, 및 실란 화합물 및 유기산 화합물의 반응체를 포함할 수 있다. 상기 실란 화합물이 인산과 혼합되기 전 유기산에 의해 미리 용해된 반응체 형태로 포함되므로, 인산 내에서 응집 혹은 겔화 없이 균일하게 분산 또는 용해될 수 있다. 따라서, 식각 공정이 수행되는 동안 균일한 식각률 및 산화막 패시베이션을 유지할 수 있다.An insulating film etchant composition according to embodiments of the present invention may include phosphoric acid, a reactant of a silane compound and an organic acid compound. Since the silane compound is included in the form of a reactant dissolved in advance by an organic acid before being mixed with phosphoric acid, it can be uniformly dispersed or dissolved in phosphoric acid without aggregation or gelation. Accordingly, a uniform etching rate and passivation of the oxide layer may be maintained during the etching process.

일부 실시예들에 있어서, 상기 실란 화합물이 상기 유기산 화합물에 의해 솔베이션되어, 산화막 주변에 패시베이션 층을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 산화막에 대한 인산의 접근이 상기 유기산 화합물에 의해 보다 효과적으로 차단되어 질화막에 대한 식각 선택비를 더욱 향상시킬 수 있다.In some embodiments, the silane compound may be solvated by the organic acid compound to form a passivation layer around the oxide layer. Accordingly, access of phosphoric acid to the oxide layer is more effectively blocked by the organic acid compound, so that the etching selectivity to the nitride layer can be further improved.

예시적인 실시예들에 따른 절연막 식각 조성물은 실리콘 산화막의 식각은 억제하면서 실리콘 질화막을 식각하는 질화막의 선택적 식각 공정에 효과적으로 활용될 수 있다.The insulating film etching composition according to exemplary embodiments may be effectively used in a selective etching process of a nitride film for etching a silicon nitride film while suppressing etching of a silicon oxide film.

도 1 내지 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 4 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
1 to 3 are schematic cross-sectional views for explaining a pattern forming method according to exemplary embodiments.
4 to 6 are schematic cross-sectional views for explaining a pattern forming method according to exemplary embodiments.

본 발명의 실시예들은 인산 및, 실란 화합물 및 유기산 화합물의 반응체를 포함하며, 산화막 대비 질화막에 대해 높은 식각선택성을 갖는 절연막 식각 조성물을 제공한다. 또한, 상기 절연막 식각 조성물을 활용한 패턴 형성 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide an insulating film etching composition that includes a reactant of phosphoric acid, a silane compound, and an organic acid compound, and has high etch selectivity with respect to a nitride film compared to an oxide film. In addition, a pattern formation method using the insulating film etching composition is provided.

이하에서, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

<절연막 식각 조성물><Insulation film etching composition>

예시적인 실시예들에 따른 절연막 식각 조성물은 인산, 실란 화합물 및 유기산 화합물의 반응체, 및 여분의 물을 포함할 수 있다. An insulating film etching composition according to exemplary embodiments may include phosphoric acid, a reactant of a silane compound and an organic acid compound, and excess water.

상기 질화막 식각 조성물은 산화막(예를 들면, 실리콘 산화막) 및 질화막(예를 들면, 실리콘 질화막)을 동시에 포함하는 구조물 상에 공급되어 상기 산화막은 실질적으로 손상시키지 않으면서 상기 질화막만을 고선택비로 식각하기 위해 사용될 수 있다.The nitride film etching composition is supplied on a structure including an oxide film (eg, a silicon oxide film) and a nitride film (eg, a silicon nitride film) at the same time to etch only the nitride film at a high selectivity without substantially damaging the oxide film. can be used for

예를 들면, 상기 절연막 식각 조성물은 반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 실리콘 질화막을 선택적으로 식각하기 위해 사용될 수 있다.For example, the insulating film etching composition may be used to selectively etch a silicon nitride film in a manufacturing process of a semiconductor device.

인산은 예를 들면, H3PO4의 화학식으로 표시될 수 있으며, 질화막 식각을 위한 주 식각 성분으로 작용할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 질화막 식각 조성물은 상기 조성물의 총 중량 대비 중량 퍼센트로 표시하여 약 80 내지 약 95 중량%의 인산을 포함할 수 있다. Phosphoric acid may be represented by a chemical formula of, for example, H 3 PO 4 , and may act as a main etching component for etching a nitride film. According to exemplary embodiments, the nitride film etching composition may include about 80 to about 95 weight percent of phosphoric acid expressed as a weight percent relative to the total weight of the composition.

인산의 함량이 약 80 중량% 미만인 경우, 전체적인 식각 속도가 저하될 수 있다. 인산의 함량이 약 95 중량%를 초과하는 경우 질화막 뿐만 아니라, 산화막 또는 금속막과 같은 도전막의 식각 속도가 함께 증가하여 질화막에 대한 식각 선택비가 감소될 수 있다. When the content of phosphoric acid is less than about 80% by weight, the overall etching rate may decrease. When the content of phosphoric acid exceeds about 95% by weight, the etching rate of not only the nitride layer but also the conductive layer such as an oxide layer or a metal layer increases, and the etching selectivity for the nitride layer may decrease.

바람직하게는, 식각 속도 및 선택비를 함께 고려하여 인산의 함량은 약 80 내지 90중량%로 조절될 수 있다.Preferably, the phosphoric acid content may be adjusted to about 80 to 90% by weight in consideration of the etching rate and selectivity.

상기 실란 화합물 및 유기산 화합물의 반응체(이하, "반응체"로 약칭될 수도 있다)는 예를 들면, 상기 실란 화합물의 유기산 염, 실란 화합물의 결합기 혹은 리간드의 유기산 치환체, 상기 실란 화합물의 상기 유기산 화합물에 의한 용매화(solvation) 구조 등을 포함할 수 있다.The reactant of the silane compound and the organic acid compound (hereinafter, may be abbreviated as “reactant”) is, for example, an organic acid salt of the silane compound, an organic acid substituent of a bonding group or ligand of the silane compound, and the organic acid of the silane compound. A solvation structure by a compound may be included.

상기 반응체는 화학적 반응에 의한 화합물, 물리적 혹은 화학적 흡착에 의한 조합체 등을 포괄하는 의미로 사용된다.The reactant is used as a meaning encompassing a compound by chemical reaction, a combination by physical or chemical adsorption, and the like.

상기 유기산 화합물은 유기산 혹은 이의 유도체를 포괄하는 의미로 사용된다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유기산 화합물은 하기 화학식 (1)의 설페이트(sulfate)계 화합물, 화학식 (2)의 설포네이트(sulfonate) 계 화합물, 화학식 (3) 또는 화학식 (4)의 포스페이트(phosphate) 계 화합물, 화학식 (5) 또는 화학식 (6)의 포스포네이트(phosphonate) 계 화합물 또는 화학식 (7)의 포스피네이트(phosphinate) 계 화합물을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 종이상이 조합되어 사용될 수 있다.The organic acid compound is used as a meaning encompassing organic acids or derivatives thereof. According to exemplary embodiments, the organic acid compound may be a sulfate-based compound of formula (1), a sulfonate-based compound of formula (2), or a phosphate of formula (3) or formula (4) phosphate compound, a phosphonate-based compound of Formula (5) or Formula (6), or a phosphinate-based compound of Formula (7). These may be used alone or in combination of two or more.

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상기 화학식 (1) 내지 화학식 (7)에서, R은 예를 들면, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 탄화수소 그룹을 나타낼 수 있다. 상기 탄화수소 그룹은 알킬기, 알케닐기, 아릴기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 아민기 혹은 히드록실기로 치환될 수도 있다. 예를 들면, 상기 탄화수소 그룹은 말단에 아민기 또는 히드록실기가 치환된 알킬기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 탄화수소 그룹은 적어도 하나의 이중 결합을 포함하는 알킬기를 포함할 수 있다. 상기 알킬기는 적어도 하나의 수소가 할로겐으로 치환된 할로알킬기를 포함할 수도 있다.In the above formulas (1) to (7), R may each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, for example. The hydrocarbon group may include an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or a combination thereof, and may be substituted with an amine group or a hydroxyl group. For example, the hydrocarbon group may include an alkyl group substituted with an amine group or a hydroxyl group at the terminal. In addition, the hydrocarbon group may include an alkyl group including at least one double bond. The alkyl group may include a haloalkyl group in which at least one hydrogen is substituted with a halogen.

상기 탄화수소 그룹이 알킬기 또는 알케닐기를 포함하는 경우, 바람직하게는 무기산인 인산과의 상용성을 위해 탄소수 1 내지 3인 것이 바람직할 수 있다.When the hydrocarbon group includes an alkyl group or an alkenyl group, it may preferably have 1 to 3 carbon atoms for compatibility with phosphoric acid, which is an inorganic acid.

상기 설페이트 계 화합물의 예로서 하기의 화학식 (1-1) 내지 (1-4)로 표시되는 화합물들을 들 수 있다.Examples of the sulfate-based compound include compounds represented by the following formulas (1-1) to (1-4).

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상기 설포네이트 계 화합물의 예로서 하기의 화학식 (2-1) 내지 (2-5)로 표시되는 화합물들을 들 수 있다.Examples of the sulfonate-based compound include compounds represented by the following formulas (2-1) to (2-5).

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상기 포스페이트 계 화합물의 예로서 하기의 화학식 (3-1) 내지 (3-3) 또는 화학식 (4-1) 내지 (4-4)으로 표시되는 화합물들을 들 수 있다.Examples of the phosphate-based compound include compounds represented by the following formulas (3-1) to (3-3) or formulas (4-1) to (4-4).

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일부 실시예들에 있어서, 적어도 2종 이상의 포스페이트 계 화합물이 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 화학식 (3-1) 내지 (3-3)의 화합물 들 중 적어도 하나, 및 상기 화학식 (4-1) 내지 (4-4)의 화합물 들 중 적어도 하나가 조합되어 사용될 수 있다. 이 경우, 식각 선택비 및 식각 선택비의 경시 안정성이 보다 향상될 수 있다.In some embodiments, at least two or more phosphate-based compounds may be used. Preferably, at least one of the compounds of Formulas (3-1) to (3-3) and at least one of the compounds of Formulas (4-1) to (4-4) may be used in combination. In this case, the etching selectivity and stability over time of the etching selectivity may be further improved.

상기 포스포네이트계 화합물의 예로서 하기의 화학식 (5-1) 내지 (5-4), 또는 화학식 (6-1)의 화합물들을 들 수 있다.Examples of the phosphonate-based compound include compounds represented by the following formulas (5-1) to (5-4) or formula (6-1).

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Figure 112017117435069-pat00020

Figure 112017117435069-pat00021
Figure 112017117435069-pat00021

상기 포스피네이트 계 화합물의 예로서 하기의 화학식 (7-1) 또는 (7-2)의 화합물들을 들 수 있다.Examples of the phosphinate-based compound include compounds represented by the following formula (7-1) or (7-2).

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Figure 112017117435069-pat00022

일부 실시예들에 있어서, 상기 유기산 화합물이 설포네이트계 또는 포스포네이트계 화합물을 포함하는 경우, 하기의 화학식 (8), 화학식 (9)로 각각 표시되는 화합물이 사용될 수도 있다.In some embodiments, when the organic acid compound includes a sulfonate-based compound or a phosphonate-based compound, compounds represented by Chemical Formulas (8) and Chemical Formulas (9), respectively, may be used.

Figure 112017117435069-pat00023
Figure 112017117435069-pat00023

Figure 112017117435069-pat00024
Figure 112017117435069-pat00024

화학식 8 및 9중, X는 예를 들면, 직접결합 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기일 수 있으며, 바람직하게는 탄소수 1 내지 3의 알킬기일 수 있다.In Chemical Formulas 8 and 9, X may be, for example, a direct bond or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.

예를 들면, 상기 유기산 화합물은 하기의 화학식 (8-1) 또는 (9-1)로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.For example, the organic acid compound may include a compound represented by Formula (8-1) or (9-1) below.

Figure 112017117435069-pat00025
Figure 112017117435069-pat00025

상술한 바와 같이, 상기 실란 화합물이 상술한 유기산 화합물과의 반응체로 인산과 혼합됨에 따라, 실란 화합물의 용해성, 분산성이 현저히 향상될 수 있다.As described above, as the silane compound is mixed with phosphoric acid as a reactant with the organic acid compound described above, the solubility and dispersibility of the silane compound can be remarkably improved.

비교예에 있어서, 실란 화합물이 인산 수용액에 바로 혼합되거나, 인산 혹은 황산과 같은 무기산 염 혹은 무기산 치환체로 인산에 혼합되는 경우, 실란 화합물이 인산 수용액 내에 용해되기 전에 가수분해가 먼저 진행되어 겔화 또는 상분리가 발생되며, 겔화된 응집체 혹은 상분리가 다시 제거되기 위해 상당한 시간이 소요될 수 있다. In Comparative Example, when a silane compound is directly mixed in an aqueous phosphoric acid solution, or is mixed in phosphoric acid as a salt of an inorganic acid such as phosphoric acid or sulfuric acid or an inorganic acid substituent, hydrolysis first proceeds before the silane compound is dissolved in the aqueous phosphoric acid solution, resulting in gelation or phase separation. is generated, and it may take considerable time for gelled aggregates or phase separation to be removed again.

또한, 실란 화합물이 알콕시기 등과 같은 유기기를 포함하는 경우 무기산과 상용성이 떨어지므로 실란 화합물 자체의 용해성도 열화될 수 있다.In addition, when the silane compound includes an organic group such as an alkoxy group, the solubility of the silane compound itself may be deteriorated because of poor compatibility with inorganic acids.

그러나, 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 실란 화합물을 상기 유기산 화합물에 먼저 반응시킨 반응체 형태로 인산과 혼합할 수 있다. 따라서, 상술한 가수분해에 의한 응집, 겔화 현상이 방지될 수 있다. 또한, 상기 실란 화합물은 상기 유기산 화합물에 용해도가 높으므로, 미리 고르게 분산 혹은 용해된 상태로 인산과 혼합될 수 있다. 또한, 상기 유기산 화합물은 액상 형태로 존재하므로, 수용액 사용시 발생되는 실란 화합물의 가수분해 문제 역시 제거될 수 있다.However, according to exemplary embodiments, the silane compound may be mixed with phosphoric acid in the form of a reactant first reacted with the organic acid compound. Therefore, the aforementioned aggregation and gelation caused by hydrolysis can be prevented. In addition, since the silane compound has high solubility in the organic acid compound, it may be mixed with phosphoric acid in a state of being evenly dispersed or dissolved in advance. In addition, since the organic acid compound exists in a liquid form, the problem of hydrolysis of the silane compound generated when using an aqueous solution can also be eliminated.

따라서, 균일한 식각 특성(식각률 및 식각 선택비)을 장시간 유지할 수 있다.Therefore, uniform etching characteristics (etch rate and etching selectivity) can be maintained for a long time.

또한, 상기 실란 화합물이 상기 유기산 화합물에 솔베이션될 수 있으므로, 상기 실란 화합물에 의해 산화막이 패시베이션 될 때, 상기 유기산 화합물에 의해 추가 배리어가 형성될 수 있다. 따라서, 인산과 같은 무기 식각 성분이 상기 산화막을 공격하는 것을 보다 효과적으로 차단할 수 있다.In addition, since the silane compound may be solvated in the organic acid compound, an additional barrier may be formed by the organic acid compound when the oxide film is passivated by the silane compound. Accordingly, it is possible to more effectively prevent an inorganic etching component such as phosphoric acid from attacking the oxide layer.

일부 실시예들에 있어서, 상기 화학식 (8) 및 (9)로 표시된 바와 같이, 상기 유기산 화합물은 복수의 설포네이트 혹은 포스포네이트 기들이 결합된 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 상술한 솔베이션 혹은 배리어 형성 효과가 보다 향상될 수 있다.In some embodiments, as represented by Chemical Formulas (8) and (9), the organic acid compound may have a structure in which a plurality of sulfonate or phosphonate groups are bonded. In this case, the above-described solvation or barrier formation effect can be further improved.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 실란 화합물은 하기의 화학식 10으로 표시된 수 있다.According to exemplary embodiments, the silane compound may be represented by Chemical Formula 10 below.

[화학식 10][Formula 10]

R2-Si-(OR1)3 R 2 -Si-(OR 1 ) 3

화학식 10 중, R1은 수소, 혹은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며, R2는 수소, 히드록실기, 할로겐 혹은 탄소수 1 내지 10의 알콕시기일 수 있다.In Formula 10, R 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R 2 may be hydrogen, a hydroxyl group, a halogen or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.

상기 화학식 10은 단지 예시적인 것이며, 당해 기술분야에 공지된 실란 화합물 혹은 실란 커플링제 계열의 화합물들이 사용될 수 있다.Chemical Formula 10 is merely exemplary, and silane compounds or silane coupling agent-based compounds known in the art may be used.

일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 불소 함유 화합물은 포함하지 않을 수 있다. 이에 따라, 불소 성분에 의한 산화막의 식각손상을 방지할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 예를 들면 옥심계 화합물과 같이 식각 대상체에 잔류물 혹은 상분리를 초래할 수 있는 성분은 포함하지 않을 수 있다. In some embodiments, the insulating layer etching composition may not include a fluorine-containing compound. Accordingly, etching damage to the oxide film due to the fluorine component can be prevented. In some embodiments, the insulating layer etching composition may not include a component that may cause residue or phase separation on an etchant, such as an oxime-based compound.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유기산 화합물 100중량부 대비 상기 실란 화합물 약 1 내지 10중량부를 반응시켜 상기 반응체를 형성할 수 있다. 이후, 상기 반응체를 과량의 인산 수용액에 투입하여, 상기 절연막 식각액 조성물을 수득할 수 있다.According to exemplary embodiments, the reactant may be formed by reacting about 1 to 10 parts by weight of the silane compound with respect to 100 parts by weight of the organic acid compound. Thereafter, the reactant may be added to an excess aqueous solution of phosphoric acid to obtain the insulating film etchant composition.

일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 조성물 총 중량 중 약 0.001 내지 5 중량%의 상기 반응체를 포함할 수 있다. 상기 반응체의 함량이 약 0.001 중량% 미만인 경우, 산화막 패시베이션이 실질적으로 구현되지 않을 수 있다. 상기 반응체의 함량이 약 5 중량%를 초과하는 경우, 오히려 인산의 식각 성능이 지나치게 저해되며, 용해성도 저하될 수 있다. In some embodiments, the insulating layer etching composition may include about 0.001 to 5% by weight of the reactant based on the total weight of the composition. When the content of the reactant is less than about 0.001% by weight, oxide film passivation may not be substantially implemented. When the content of the reactant exceeds about 5% by weight, the etching performance of phosphoric acid is excessively inhibited, and solubility may also be reduced.

바람직하게는, 산화막 패시베이션 효과 및 인산 용해성을 고려하여, 상기 반응체의 함량은 조성물 총 중량 중 약 0.01 내지 1 중량%로 조절될 수 있다.Preferably, considering the oxide film passivation effect and phosphoric acid solubility, the content of the reactant may be adjusted to about 0.01 to 1% by weight of the total weight of the composition.

상기 절연막 식각 조성물은 여분의 물(예를 들면, 탈이온수)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 인산은 수용액 형태(예를 들면, 85% 인산)로 제공될 수 있으며, 상기 실란 화합물 및 유기산 화합물의 반응체는 인산 수용액 100중량부에 대해 상술한 함량으로 혼합될 수 있다.The insulating layer etching composition may include excess water (eg, deionized water). For example, phosphoric acid may be provided in the form of an aqueous solution (eg, 85% phosphoric acid), and the reactant of the silane compound and organic acid compound may be mixed in the above-described amount with respect to 100 parts by weight of the phosphoric acid aqueous solution.

일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각액 조성물은 상술한 인산, 상기 실란 화합물 및 유기산 화합물의 반응체, 및 여분의 물로 실질적으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 절연막 식각액 조성물에 있어 인산 외에 다른 무기산은 사용되지 않을 수 있다.In some embodiments, the insulating film etchant composition may be substantially composed of the above-described phosphoric acid, a reactant of the silane compound and organic acid compound, and excess water. For example, inorganic acids other than phosphoric acid may not be used in the insulating film etchant composition.

일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각 조성물은 상기 실란 화합물 혹은 상기 반응체의 패시베이션 성능 및 인산의 식각효율을 저해하지 않는 범위 내에서 식각 증진제와 같은 추가 성분을 포함할 수도 있다. In some embodiments, the insulating layer etching composition may include an additional component such as an etching enhancer within a range that does not impair passivation performance of the silane compound or the reactant and etching efficiency of phosphoric acid.

<패턴 형성 방법><Pattern formation method>

도 1 내지 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.1 to 3 are schematic cross-sectional views for explaining a pattern forming method according to exemplary embodiments.

도 1을 참조하면, 기판(100) 상에 산화막(110) 및 질화막(120)을 순차적으로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 1 , an oxide film 110 and a nitride film 120 may be sequentially formed on a substrate 100 .

기판(100)은 단결정 실리콘, 단결정 게르마늄과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있으며, 폴리실리콘을 포함하도록 형성될 수도 있다.The substrate 100 may include a semiconductor material such as single-crystal silicon or single-crystal germanium, or may be formed to include polysilicon.

예시적인 실시예들에 따르면, 산화막(110)은 실리콘 산화물을 포함하도록 형성될 수 있다. 산화막(110)은 화학 기상 증착(CVD) 공정, 스퍼터링(sputtering) 공정, 물리 기상 증착(PVD) 공정, 원자층 증착(ALD) 공정 등을 통해 형성될 수 있다.According to example embodiments, the oxide film 110 may be formed to include silicon oxide. The oxide film 110 may be formed through a chemical vapor deposition (CVD) process, a sputtering process, a physical vapor deposition (PVD) process, an atomic layer deposition (ALD) process, or the like.

산화막(110)상에 질화막(130)을 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 질화막(130)은 실리콘 질화물을 포함하도록 CVD 공정, PVD 공정, 스퍼터링 공정, ALD 공정 등을 통해 형성할 수 있다.A nitride layer 130 may be formed on the oxide layer 110 . According to example embodiments, the nitride layer 130 may be formed through a CVD process, a PVD process, a sputtering process, an ALD process, or the like to include silicon nitride.

도 2를 참조하면, 질화막(120) 상에 포토레지스트 패턴(130)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 질화막(120) 상에 포토레지스트 막을 형성한 후, 선택적 노광 공정 및 현상 공정을 통해 상기 포토레지스트 막의 일부를 제거할 수 있다.Referring to FIG. 2 , a photoresist pattern 130 may be formed on the nitride layer 120 . For example, after forming a photoresist layer on the nitride layer 120, a portion of the photoresist layer may be removed through a selective exposure process and a development process.

이에 따라, 질화막(120)의 상면의 일부를 노출시키는 포토레지스트 패턴(130)이 형성될 수 있다.Accordingly, the photoresist pattern 130 exposing a part of the top surface of the nitride film 120 may be formed.

도 3을 참조하면, 포토레지스트 패턴(130)을 식각마스크로 사용하며, 상술한 예시적인 실시예들에 따른 절연막 식각액 조성물을 사용하는 습식 식각 공정을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a photoresist pattern 130 may be used as an etching mask and a wet etching process may be performed using the insulating film etchant composition according to the exemplary embodiments described above.

이에 따라, 노출된 질화막(120) 부분을 제거하여 질화막 패턴(125)을 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 절연막 식각액 조성물은 상술한 유기산 화합물 및 실란 화합물의 반응체에 의해 현저히 향상된 산화막 패시베이션을 제공할 수 있다. 따라서, 산화막(110) 표면은 실질적으로 식각 혹은 손상되지 않고, 질화막(120)만 선택적으로 식각될 수 있다.Accordingly, the exposed portion of the nitride layer 120 may be removed to form the nitride layer pattern 125 . As described above, the insulating film etchant composition according to exemplary embodiments may provide remarkably improved oxide film passivation by the reactant of the organic acid compound and the silane compound described above. Accordingly, the surface of the oxide film 110 is not substantially etched or damaged, and only the nitride film 120 may be selectively etched.

식각 공정의 효율성을 위해, 상기 식각액 조성물의 온도는 약 150℃ 이상의 온도로 가열될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 실란 화합물이 유기산 화합물에 의해 보호될 수 있어 고온에서도 안정하므로, 초기의 식각률 및 패시베이션 성능을 균일하게 유지할 수 있다.For the efficiency of the etching process, the temperature of the etchant composition may be heated to a temperature of about 150° C. or higher. According to exemplary embodiments, since the silane compound can be protected by an organic acid compound and is stable even at a high temperature, an initial etching rate and passivation performance can be uniformly maintained.

포토레지스트 패턴(130)은 이후, 스트립(strip) 공정 및/또는 애싱(ashing) 공정을 통해 제거될 수 있다.The photoresist pattern 130 may then be removed through a strip process and/or an ashing process.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 질화막(120)을 부분적으로 식각할 수도 있으나, 상기 식각액 조성물을 사용하여 질화막(120)을 전체적으로 제거할 수도 있다. 이 경우에도, 산화막(110)의 상면 전체가 상술한 유기산 화합물 및 실란 화합물의 반응체에 의해 전체적으로 패시베이션 되어 식각 손상으로부터 보호될 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 3 , the nitride film 120 may be partially etched, but the nitride film 120 may be entirely removed using the etchant composition. Even in this case, the entire upper surface of the oxide layer 110 is entirely passivated by the reactant of the organic acid compound and the silane compound described above, so that it can be protected from etching damage.

도 4 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.4 to 6 are schematic cross-sectional views for explaining a pattern forming method according to exemplary embodiments.

도 4를 참조하면, 기판(200) 상에 복수의 산화막들(210) 및 복수의 질화막들(220)을 교대로 반복적으로 적층할 수 있다.Referring to FIG. 4 , a plurality of oxide films 210 and a plurality of nitride films 220 may be alternately and repeatedly stacked on a substrate 200 .

도 5를 참조하면, 산화막들(210) 및 질화막들(220)을 관통하는 관통 패턴(230)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 산화막들(210) 및 질화막들(220)을 건식 식각을 통해 함께 식각하여 개구부를 형성한 후, 상기 개구부 내에 충진 물질을 채워 관통 패턴(230)을 형성할 수 있다. 관통 패턴(230)은 폴리실리콘과 같은 반도체 물질, 또는 금속과 같은 도전 물질을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , a through pattern 230 passing through the oxide layers 210 and the nitride layers 220 may be formed. For example, the oxide layers 210 and the nitride layers 220 may be etched together to form an opening, and then a filling material may be filled in the opening to form the through pattern 230 . The through pattern 230 may include a semiconductor material such as polysilicon or a conductive material such as metal.

도 6을 참조하면, 상술한 예시적인 실시예들에 따른 식각액 조성물을 사용하여 질화막들(220)을 선택적으로 제거할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the nitride films 220 may be selectively removed using the etchant composition according to the exemplary embodiments described above.

이에 따라, 관통 패턴(230) 측벽 상에 산화막들(210)이 잔류하고, 질화막들(220) 제거된 공간에 의해 갭들(240)이 정의될 수 있다. 갭들(240)에는 예를 들면, 금속막과 같은 도전막이 충진될 수 있다. 산화막들(210)은 상기 식각 공정 시 상술한 유기산 화합물 및 실란 화합물의 반응체에 의해 전체적으로 패시베이션 되어 식각 손상으로부터 보호될 수 있다.Accordingly, the oxide layers 210 may remain on the sidewall of the through pattern 230 and the gaps 240 may be defined by spaces from which the nitride layers 220 are removed. A conductive layer such as a metal layer may be filled in the gaps 240 . During the etching process, the oxide layers 210 may be entirely passivated by the reactant of the above-described organic acid compound and silane compound, and thus may be protected from etching damage.

상술한 패턴 형성 방법은 예시적인 것이며, 본 발명의 실시예들에 따른 절연막 식각 조성물은 반도체 장치 혹은 디스플레이 장치에 포함되는 다양한 절연 구조 형성(예를 들면, 게이트 절연막, 배리어막, 소자 분리막 등)을 위해 적용될 수 있다.The above pattern formation method is exemplary, and the insulating film etching composition according to embodiments of the present invention forms various insulating structures (eg, gate insulating film, barrier film, device isolation film, etc.) included in a semiconductor device or a display device. can be applied for

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, experimental examples including specific examples and comparative examples are presented to aid understanding of the present invention, but these are only illustrative of the present invention and do not limit the scope of the appended claims, and the scope and technical spirit of the present invention It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications to the embodiments are possible within the scope, and it is natural that these changes and modifications fall within the scope of the appended claims.

실시예Example

실란 화합물로서 하기의 화학식 11의 화합물을 사용하였다.As a silane compound, a compound of Formula 11 below was used.

[화학식 11][Formula 11]

Figure 112017117435069-pat00026
Figure 112017117435069-pat00026

화학식 1에서 "Me" 및 "Et"는 각각 메틸기 및 에틸기를 나타낸다. In Formula 1, "Me" and "Et" represent a methyl group and an ethyl group, respectively.

85% 인산 수용액 100중량부에 대해 상기 실란 화합물 및 하기의 유기산 화합물들을 5:95 중량비로 반응시킨 반응체 0.1중량부씩 혼합하여 실시예들의 식각액 조성물을 제조하였다. Etch compositions of Examples were prepared by mixing 0.1 parts by weight of reactants obtained by reacting the silane compound and the organic acid compounds at a weight ratio of 5:95 with respect to 100 parts by weight of an 85% aqueous phosphoric acid solution.

1) 실시예 11) Example 1

Figure 112017117435069-pat00027
Figure 112017117435069-pat00027

2) 실시예 22) Example 2

Figure 112017117435069-pat00028
Figure 112017117435069-pat00028

3) 실시예 33) Example 3

Figure 112017117435069-pat00029
Figure 112017117435069-pat00030
의 중량비 1:1 혼합물
Figure 112017117435069-pat00029
and
Figure 112017117435069-pat00030
of a 1:1 mixture by weight

4) 실시예 44) Example 4

Figure 112017117435069-pat00031
Figure 112017117435069-pat00032
의 중량비 1:1 혼합물
Figure 112017117435069-pat00031
and
Figure 112017117435069-pat00032
of a 1:1 mixture by weight

5) 실시예 55) Example 5

Figure 112017117435069-pat00033
Figure 112017117435069-pat00033

6) 실시예 66) Example 6

Figure 112017117435069-pat00034
Figure 112017117435069-pat00034

7) 실시예 77) Example 7

Figure 112017117435069-pat00035
Figure 112017117435069-pat00035

8) 실시예 88) Example 8

Figure 112017117435069-pat00036
Figure 112017117435069-pat00036

9) 실시예 99) Example 9

Figure 112017117435069-pat00037
Figure 112017117435069-pat00037

10) 실시예 1010) Example 10

Figure 112017117435069-pat00038
Figure 112017117435069-pat00038

비교예comparative example

1) 비교예 11) Comparative Example 1

유기산 화합물 대신 황산(H2SO4)을 사용하여 실란계 화합물을 먼저 용해시킨 것을 제외하고는 실시예들과 동일한 방법으로 식각액 조성물을 제조하였다.An etchant composition was prepared in the same manner as in Examples, except that the silane-based compound was first dissolved using sulfuric acid (H 2 SO 4 ) instead of the organic acid compound.

2) 비교예 22) Comparative Example 2

유기산 화합물 대신 인산(H3PO4)을 사용하여 실란계 화합물을 먼저 용해시킨 것을 제외하고는 실시예들과 동일한 방법으로 식각액 조성물을 제조하였다.An etchant composition was prepared in the same manner as in Examples, except that the silane-based compound was first dissolved using phosphoric acid (H 3 PO 4 ) instead of the organic acid compound.

3) 비교예 33) Comparative Example 3

유기산 화합물과 반응체 형성을 생략하고, 상기 실란계 화합물 0.1 중량부를 바로 상기 인산 수용액에 투입하여 식각액 조성물을 제조하였다.Omitting the formation of an organic acid compound and a reactant, 0.1 part by weight of the silane-based compound was directly added to the phosphoric acid aqueous solution to prepare an etchant composition.

4) 비교예 44) Comparative Example 4

하기의 화학식 12로 표시되는 실록산 화합물 0.1중량부를 상기 인산 수용액에 바로 투입하여 식각액 조성물을 제조하였다.0.1 part by weight of the siloxane compound represented by Formula 12 was directly added to the phosphoric acid aqueous solution to prepare an etchant composition.

[화학식 12][Formula 12]

Figure 112017117435069-pat00039
Figure 112017117435069-pat00039

실험예Experimental example

(1) 실리콘 질화막(SiN) 식각속도(Etch Rate: E/R) 측정(1) Measurement of silicon nitride (SiN) etch rate (E/R)

실리콘 질화막(SiN) 5000Å 두께의 웨이퍼를 2x2cm2의 크기로 잘라서 샘플을 제조하고, 상기 샘플을 상기의 실시예 및 비교예의 조성물들 내에 160℃의 온도에서 3분간 침지하였다. 이후, 탈이온수(DIW)로 세정 및 건조 후에, 주사전자현미경(SEM)으로 막두께를 측정하여 식각 속도(Å/min)를 측정하였다.A sample was prepared by cutting a silicon nitride film (SiN) wafer having a thickness of 5000 Å into a size of 2x2 cm 2 , and the sample was immersed in the compositions of Examples and Comparative Examples at a temperature of 160° C. for 3 minutes. Thereafter, after washing and drying with deionized water (DIW), the film thickness was measured using a scanning electron microscope (SEM) to measure the etching rate (Å/min).

한편 실시예 및 비교예의 식각액 조성물에 대해 160℃의 온도를 유지하면서 30분간 방치하였다. 이후 (1)에서와 동일한 방법으로 실리콘 질화막에 대한 식각속도를 측정하였다.Meanwhile, the etchant compositions of Examples and Comparative Examples were allowed to stand for 30 minutes while maintaining a temperature of 160°C. Then, the etching rate of the silicon nitride film was measured in the same manner as in (1).

(2) 실리콘 산화막(SiO(2) Silicon oxide film (SiO 22 ) 식각속도 측정) Etch rate measurement

실리콘 산화막(SiO2) 400Å 두께의 웨이퍼를 2x2cm2의 크기로 잘라서 샘플을 제조하고, 상기 샘플을 표 1에 기재된 실시예 및 비교예의 조성물들 내에 160℃의 온도에서 30초간 침지하였다. 이후, 탈이온수(DIW)로 세정 및 건조 후에, 엘립소미터(Ellipsometer)로 막두께를 측정하여 식각 속도(Å/min)를 측정하였다.A silicon oxide film (SiO 2 ) 400 Å thick wafer was cut into a size of 2x2 cm 2 to prepare a sample, and the sample was immersed in the compositions of Examples and Comparative Examples shown in Table 1 at a temperature of 160° C. for 30 seconds. Thereafter, after washing and drying with deionized water (DIW), the film thickness was measured using an ellipsometer to measure the etching rate (Å/min).

한편 실시예 및 비교예의 식각액 조성물에 대해 경시처리를 위해서 60℃의 온도를 유지하면서 2주간 방치하였다. 이후 (1)에서와 동일한 방법으로 실리콘 산화막에 대한 식각속도를 측정하였다.On the other hand, the etchant compositions of Examples and Comparative Examples were allowed to stand for 2 weeks while maintaining a temperature of 60 ° C. for aging treatment. Then, the etching rate of the silicon oxide film was measured in the same manner as in (1).

평가 결과는 하기 표 1에 나타낸다.The evaluation results are shown in Table 1 below.

구분division SiN E/R
(Å/min)
(A)
SiN E/R
(Å/min)
(A)
SiO2 E/R
(Å/min)
(B)
SiO 2 E/R
(Å/min)
(B)
식각
선택비
(A/B)
etching
selectivity
(A/B)
경시처리후(2주 후)
SiN E/R
(Å/min)
(C)
After neglect (2 weeks later)
SiN E/R
(Å/min)
(C)
경시처리후(2주 후)
SiO2 E/R
(Å/min)
(D)
After neglect (2 weeks later)
SiO 2 E/R
(Å/min)
(D)
경시처리후(2주 후)
식각
선택비
(C/D)
After neglect (2 weeks later)
etching
selectivity
(CD)
실시예 1Example 1 108108 3.23.2 3434 111111 3.33.3 3434 실시예 2Example 2 112112 3.33.3 3434 105105 3.53.5 3030 실시예 3Example 3 110110 2.62.6 4242 111111 2.52.5 4444 실시예 4Example 4 112112 2.52.5 4545 115115 2.82.8 4141 실시예 5Example 5 107107 2.92.9 3737 111111 3.33.3 3434 실시예 6Example 6 115115 3.13.1 3737 110110 3.13.1 3535 실시예 7Example 7 113113 3.23.2 3535 103103 3.73.7 2828 실시예 8Example 8 108108 2.72.7 4040 113113 2.62.6 4343 실시예 9Example 9 111111 2.92.9 3838 108108 2.72.7 4040 실시예 10Example 10 110110 3.73.7 3030 113113 3.53.5 3232 비교예 1Comparative Example 1 111111 2.92.9 3838 109109 7.57.5 1515 비교예 2Comparative Example 2 105105 2.72.7 3939 108108 5.35.3 2020 비교예 3Comparative Example 3 109109 3.33.3 3333 105105 8.48.4 1313 비교예 4Comparative Example 4 113113 3.13.1 3636 111111 6.56.5 1717

표 1을 참조하면, 유기산 화합물과 반응체 형태로 실란 화합물이 사용된 실시예들의 경우, 비교예들에 비해 현저히 향상된 식각 선택비를 보였다. 또한, 2주 후에도 실질적으로 동일한 산화막 패시베이션 효과를 유지하였으며, 이에 따라 실질적으로 동일한 수준의 식각 선택비가 유지되었다.Referring to Table 1, examples in which a silane compound was used in the form of a reactant with an organic acid compound showed significantly improved etching selectivity compared to comparative examples. In addition, substantially the same oxide film passivation effect was maintained even after 2 weeks, and accordingly, the etching selectivity at substantially the same level was maintained.

비교예들의 경우, 2주 후 산화막 패시베이션 효과가 급격히 저하되어 식각 선택비가 현저히 하락하였다.In the case of the comparative examples, the oxide film passivation effect rapidly decreased after 2 weeks, and the etching selectivity significantly decreased.

100, 200: 기판 110, 210: 산화막
120, 220: 질화막 130: 포토레지스트 패턴
230: 관통 패턴
100, 200: substrate 110, 210: oxide film
120, 220: nitride film 130: photoresist pattern
230: through pattern

Claims (11)

인산;
실란 화합물의 결합기 또는 리간드가 유기산 화합물에 의해 치환된, 실린 화합물 및 유기산 화합물의 화학적 반응체; 및
여분의 물을 포함하고,
상기 유기산 화합물은 하기 화학식 (1)로 표시되는 설페이트계 화합물, 하기 화학식 (2)로 표시되는 설포네이트계 화합물, 하기 화학식 (8)로 표시되는 화합물, 및 하기 화학식(9)로 표시되는 화합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
상기 화학적 반응체는 상기 실란 화합물에서 유래하는 구조 단위 및 상기 유기산 화합물에서 유래하는 구조 단위를 포함하고, 상기 실란 화합물에서 유래하는 구조 단위 및 상기 유기산 화합물에서 유래하는 구조 단위는 산소 원자를 통해 연결되는, 절연막 식각액 조성물:
Figure 112022062889685-pat00058

(상기 화학식 (1) 및 (2) 중, R은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 탄화수소 그룹이며,
상기 화학식 (8) 및 (9) 중, X는 각각 독립적으로 직접결합 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기임).
phosphoric acid;
a chemical reactant of a silane compound and an organic acid compound in which a bonding group or ligand of the silane compound is substituted with an organic acid compound; and
contain extra water,
The organic acid compound is a sulfate-based compound represented by the following formula (1), a sulfonate-based compound represented by the following formula (2), a compound represented by the following formula (8), and a compound represented by the following formula (9) Including at least one selected from the group consisting of,
The chemical reactant includes a structural unit derived from the silane compound and a structural unit derived from the organic acid compound, and the structural unit derived from the silane compound and the structural unit derived from the organic acid compound are connected through an oxygen atom. , Insulation film etchant composition:
Figure 112022062889685-pat00058

(In Formulas (1) and (2), R is each independently a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms,
In Formulas (8) and (9), X is each independently a direct bond or an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms).
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 유기산 화합물은 하기의 화학식 (1-1) 내지 (1-4)로 표시되는 설페이트계 화합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
Figure 112022062889685-pat00042
.
The method according to claim 1, wherein the organic acid compound comprises at least one selected from the group consisting of sulfate-based compounds represented by the following formulas (1-1) to (1-4), the insulating film etchant composition:
Figure 112022062889685-pat00042
.
청구항 1에 있어서, 상기 유기산 화합물은 하기의 화학식 (2-1) 내지 (2-5)로 표시되는 설포네이트계 화합물들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
Figure 112022062889685-pat00043

Figure 112022062889685-pat00044
.
The method according to claim 1, wherein the organic acid compound comprises at least one selected from the group consisting of sulfonate-based compounds represented by the following formulas (2-1) to (2-5), insulating film etchant composition:
Figure 112022062889685-pat00043

Figure 112022062889685-pat00044
.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 실란 화합물은 하기의 화학식 10으로 표시되는 화합물을 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 10]
R2-Si-(OR1)3
(화학식 10 중, R1은 수소 혹은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며, R2는 수소, 히드록실기, 할로겐 혹은 탄소수 1 내지 10의 알콕시기임).
The method according to claim 1, wherein the silane compound comprises a compound represented by Formula 10, the insulating film etchant composition:
[Formula 10]
R 2 -Si-(OR 1 ) 3
(In Formula 10, R 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R 2 is hydrogen, a hydroxyl group, a halogen or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms).
기판 상에 산화막 및 질화막을 형성하는 단계; 및
상기 질화막을 청구항 1, 3, 4, 및 9 중 어느 한 항의 절연막 식각액 조성물을 사용하여 선택적으로 식각하는 단계를 포함하는, 패턴 형성 방법.
forming an oxide film and a nitride film on the substrate; and
A pattern forming method comprising the step of selectively etching the nitride film using the insulating film etchant composition of any one of claims 1, 3, 4, and 9.
청구항 10에 있어서, 상기 산화막은 실리콘 산화물을 포함하며, 상기 질화막은 실리콘 질화물을 포함하는, 패턴 형성 방법.The method of claim 10 , wherein the oxide layer includes silicon oxide, and the nitride layer includes silicon nitride.
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