KR102216352B1 - Composision for etching, method for etching and semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 불소함유 화합물 10 내지 40중량%, 티오계 화합물 0.05 내지 5 중량% 및 나머지 함량의 용매를 포함한다.
상기 식각 조성물은 반도체 웨이퍼 등에 갈바닉 부식을 유발하지 않으면서 우수한 성능으로 절연막 등을 식각할 수 있다.
The etching composition according to an embodiment of the present invention includes 10 to 40% by weight of a fluorine-containing compound, 0.05 to 5% by weight of a thio-based compound, and the remaining amount of a solvent.
The etching composition may etch an insulating film with excellent performance without causing galvanic corrosion on a semiconductor wafer or the like.

Description

식각 조성물, 식각 방법 및 반도체 소자{COMPOSISION FOR ETCHING, METHOD FOR ETCHING AND SEMICONDUCTOR DEVICE}Etching composition, etching method, and semiconductor device TECHNICAL FIELD [COMPOSISION FOR ETCHING, METHOD FOR ETCHING AND SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 식각 조성물, 식각 방법 및 반도체 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 갈바닉 부식을 유발하지 않는 식각 조성물, 이를 이용한 식각 방법 및 상기 식각 방법으로 제조된 반도체 소자에 관한 것이다.
The present invention relates to an etching composition, an etching method, and a semiconductor device, and more particularly, to an etching composition that does not cause galvanic corrosion, an etching method using the same, and a semiconductor device manufactured by the etching method.

반도체 소자의 제조 공정에서 실리콘 산화막(SiO2)은 도전층간의 전기적 절연을 위해 사용된다. 실리콘 산화막은 통상적으로 반도체 웨이퍼상에 증착 또는 성장 방법으로 형성된다. 그리고 실리콘 산화막은 건식 또는 습식 방법으로 제거되어 패턴화된다.In a semiconductor device manufacturing process, a silicon oxide film (SiO 2 ) is used for electrical insulation between conductive layers. The silicon oxide film is typically formed on a semiconductor wafer by a deposition or growth method. And the silicon oxide film is patterned by removing it by a dry or wet method.

실리콘 산화막을 습식 방법으로 제거하기 위해서는 습식 식각 조성물이 사용된다. 현재 이러한 습식 식각 조성물로는 BOE(Buffered Oxide Etchant) 용액이 널리 사용된다.In order to remove the silicon oxide layer by a wet method, a wet etching composition is used. Currently, BOE (Buffered Oxide Etchant) solution is widely used as such a wet etching composition.

그러나 통상적으로 사용되는 BOE 용액의 불소는 실리콘 산화막의 식각 동안 반도체 웨이퍼의 금속 혹은 금속 실리사이드 배선의 부식을 유발한다. 특히 두 개의 서로 다른 금속 혹은 그 이상의 금속이 쌍(couple)을 이룬 상태로 식각 조성물에 노출되면 한 금속이 우선적으로 부식되고 다른 한 금속은 부식으로부터 보호되는 갈바닉 부식(Galvanic corrosion)을 경험하게 된다. 패턴화된 웨이퍼 내에 코발트실리사이드를 비롯한 금속 실리사이드는 BOE 내에서 통상의 다른 금속에 비해 (-) 전위를 가지므로 갈바닉 계열에서 활성 금속(active metal)으로 작용하여 부식에 더욱 민감하다. 따라서, 반도체 웨이퍼에 손상을 주지 않으면서 우수한 식각 기능을 가지는 식각 조성물의 연구가 필요한 실정이다.
However, fluorine in a commonly used BOE solution causes corrosion of metal or metal silicide wiring of a semiconductor wafer during etching of the silicon oxide film. In particular, when two different metals or more metals are exposed to the etching composition in a paired state, one metal is preferentially corroded and the other metal experiences galvanic corrosion, which is protected from corrosion. Metal silicides including cobalt silicide in the patterned wafer have a negative potential compared to other conventional metals in the BOE, and thus act as an active metal in the galvanic series and are more sensitive to corrosion. Therefore, there is a need for research on an etching composition having an excellent etching function without damaging a semiconductor wafer.

본 발명의 목적은 갈바닉 부식을 유발하지 않는 식각 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an etching composition that does not cause galvanic corrosion.

본 발명의 다른 목적은 상기 식각 조성물을 이용하는 식각 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an etching method using the etching composition.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 식각 방법으로 제조되는 반도체 소자를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufactured by the above etching method.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 불소함유 화합물 10 내지 40중량%, 티오계 화합물 0.05 내지 5 중량% 및 나머지 함량의 용매를 포함한다.In order to achieve the above object, the etching composition according to an embodiment of the present invention includes 10 to 40% by weight of a fluorine-containing compound, 0.05 to 5% by weight of a thio-based compound, and the remaining amount of a solvent.

상기 불소함유 화합물로는 불화수소(HF), 불화나트륨(NaF), 산성불화나트륨(NaHF2), 불화암모늄(NH4F), 산성불화암모늄(NH4HF2), 붕불화암모늄(NH4BF4), 플루오르규산(H2SiF6), 불화칼륨(KF), 산성불화칼륨(KHF2), 불화알루미늄(AlF3), 불화붕소산(HBF4), 불화리튬(LiF4), 붕불화칼륨(KBF4), 불화칼슘(CaF2) 또는 이들의 혼합물 등이 예시될 수 있다.The fluorine-containing compound includes hydrogen fluoride (HF), sodium fluoride (NaF), acidic sodium fluoride (NaHF 2 ), ammonium fluoride (NH 4 F), acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ), ammonium borofluoride (NH 4 BF 4 ), fluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ), potassium fluoride (KF), acidic potassium fluoride (KHF 2 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), boronic acid fluoride (HBF 4 ), lithium fluoride (LiF 4 ), boron Potassium fluoride (KBF 4 ), calcium fluoride (CaF 2 ), or a mixture thereof may be exemplified.

상기 티오계 화합물은 티오계 유기 화합물일 수 있다. 이러한 티오계 유기 화합물로는 1,3-프로판디티올, 2,2'-(에틸렌디옥시)디에탄티올, 2,3-부탄디티올, 1-메르캅토-2-프로판올, 3-메르캅토프로피온산, 4-메르캅토-1-부탄올, 6-메르캅토헥산산, 11-메르캅토운데칸산, 12-메르캅토도데칸산, 16-메르캅토헥사데칸산, β-티오디글리콜 및 메르캅토아세트산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 예시될 수 있다.The thio-based compound may be a thio-based organic compound. Such thio-based organic compounds include 1,3-propanedithiol, 2,2'-(ethylenedioxy) diethanthiol, 2,3-butanedithiol, 1-mercapto-2-propanol, and 3-mercapto Propionic acid, 4-mercapto-1-butanol, 6-mercaptohexanoic acid, 11-mercaptoundecanoic acid, 12-mercaptododecanoic acid, 16-mercaptohexadecanoic acid, β-thiodiglycol and mercapto One or more selected from the group consisting of acetic acid may be exemplified.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 식각 방법은 상기 식각 조성물을 이용하여 절연막을 식각하는 단계를 포함한다. An etching method according to another embodiment of the present invention includes the step of etching an insulating layer using the etching composition.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반도체 소자는 상기 식각 방법에 의하여 제조된 것이다.
A semiconductor device according to another embodiment of the present invention is manufactured by the above etching method.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 불소함유 화합물 10 내지 40중량%, 티오계 화합물 0.05 내지 5 중량% 및 나머지 함량의 용매를 포함한다.The etching composition according to an embodiment of the present invention includes 10 to 40% by weight of a fluorine-containing compound, 0.05 to 5% by weight of a thio-based compound, and the remaining solvent.

상기 불소함유 화합물은 절연막 또는 금속막 등을 식각할 수 있는 화합물로서, 화합물의 종류 및/또는 이들의 함량을 조절하여 식각 성능을 제어할 수 있다.The fluorine-containing compound is a compound capable of etching an insulating layer or a metal layer, and the etching performance may be controlled by controlling the type and/or content of the compound.

상기 불소함유 화합물로는 불화수소(HF), 불화나트륨(NaF), 산성불화나트륨(NaHF2), 불화암모늄(NH4F), 산성불화암모늄(NH4HF2), 붕불화암모늄(NH4BF4), 플루오르규산(H2SiF6), 불화칼륨(KF), 산성불화칼륨(KHF2), 불화알루미늄(AlF3), 불화붕소산(HBF4), 불화리튬(LiF4), 붕불화칼륨(KBF4), 불화칼슘(CaF2) 또는 이들의 혼합물 등이 예시될 수 있다.The fluorine-containing compound includes hydrogen fluoride (HF), sodium fluoride (NaF), acidic sodium fluoride (NaHF 2 ), ammonium fluoride (NH 4 F), acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ), ammonium borofluoride (NH 4 BF 4 ), fluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ), potassium fluoride (KF), acidic potassium fluoride (KHF 2 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), boronic acid fluoride (HBF 4 ), lithium fluoride (LiF 4 ), boron Potassium fluoride (KBF 4 ), calcium fluoride (CaF 2 ), or a mixture thereof may be exemplified.

상기 불소함유 화합물은 전체 식각 조성물의 총 중량에 대하여 10 내지 40 중량%, 10 내지 35 중량%, 10 내지 30 중량%, 10 내지 25 중량% 또는 12 내지 25 중량%로 사용될 수 있다. 상기와 같은 범위로 불소함유 화합물을 사용하는 경우, 절연막 등을 적절한 속도로 식각할 수 있는 식각 조성물을 제공할 수 있다.The fluorine-containing compound may be used in 10 to 40% by weight, 10 to 35% by weight, 10 to 30% by weight, 10 to 25% by weight, or 12 to 25% by weight based on the total weight of the total etching composition. When the fluorine-containing compound is used in the above range, an etching composition capable of etching an insulating film or the like at an appropriate rate may be provided.

하나의 예시에서 불소함유 화합물로 불화수소 및 불화암모늄의 조합이나 또는 플루오르규산 및 불화암모늄의 조합을 채용할 수 있다. 상기에서 불화수소 및 불화암모늄의 조합을 채용할 경우, 불화수소를 식각 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 20 중량%로 사용하고, 불화암모늄을 10 내지 20 중량%로 사용할 수 있다. 그리고 플루오르규산 및 불화암모늄의 조합을 채용할 경우 플루오르규산을 식각 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 20 중량%로 사용하고, 불화암모늄을 10 내지 20 중량%로 사용할 수 있다. 불소함유 화합물로 상술한 성분을 상술한 함량으로 사용하는 경우 식각 조성물로 초래되는 갈바닉 부식을 최대한 방지하면서도 우수한 식각 성능을 가지는 식각 조성물을 제공할 수 있다.In one example, a combination of hydrogen fluoride and ammonium fluoride or a combination of fluorosilicic acid and ammonium fluoride may be employed as the fluorine-containing compound. When a combination of hydrogen fluoride and ammonium fluoride is employed above, hydrogen fluoride may be used in an amount of 1 to 20% by weight, and ammonium fluoride may be used in an amount of 10 to 20% by weight based on the total weight of the etching composition. And when a combination of fluorosilicic acid and ammonium fluoride is employed, fluorosilicic acid may be used in an amount of 1 to 20% by weight based on the total weight of the etching composition, and ammonium fluoride may be used in an amount of 10 to 20% by weight. When the above-described component is used as a fluorine-containing compound in the above-described amount, it is possible to provide an etching composition having excellent etching performance while preventing galvanic corrosion caused by the etching composition as much as possible.

상기 티오계 화합물은 황 원소를 포함하는 화합물로서, 메르캅토기(mercapto group, -SH) 또는 치환된 메르캅토기를 포함하는 화합물이다. 치환된 메르캅토기는 메르캅토기의 수소가 예를 들면, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 1 내지 20의 히드록시알킬기 또는 탄소수 1 내지 20의 카르복시알킬기로 치환된 것일 수 있다.The thio-based compound is a compound containing a sulfur element, and is a compound containing a mercapto group (-SH) or a substituted mercapto group. The substituted mercapto group is wherein the hydrogen of the mercapto group is, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a carboxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Can be.

상기 티오계 화합물은 탄소를 포함하는 티오계 유기 화합물일 수 있다. 티오계 유기 화합물은 식각 조성물의 식각 성능에 영향을 끼치지 않으면서도 불소에 의한 반도체 웨이퍼 등의 갈바닉 부식을 최소화할 수 있다. 이러한 성능을 발휘할 수 있는 티오계 유기 화합물로는 1,3-프로판디티올(1,3-propanedithiol), 2,2'-(에틸렌디옥시)디에탄티올(2,2'-(ethylenedioxy)diethanethiol), 2,3-부탄디티올(2,3-butanedithiol), 1-메르캅토-2-프로판올(1-mercapto-2-proanol), 3-메르캅토프로피온산(3-mercaptopropionic acid), 4-메르캅토-1-부탄올(4-mercapto-1-butanol), 6-메르캅토헥산산(6-mercaptohexanoic acid), 11-메르캅토운데칸산(11-mercaptoundecanoic acid), 12-메르캅토도데칸산(12-mercaptododecanoic acid), 16-메르캅토헥사데칸산(16-mercaptohexadecanoic acid), β-티오디글리콜(β-thiodiglycol) 및 메르캅토아세트산(mercaptoacetic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 예시될 수 있다.The thio-based compound may be a thio-based organic compound containing carbon. The thio-based organic compound can minimize galvanic corrosion of semiconductor wafers, etc. caused by fluorine without affecting the etching performance of the etching composition. Thio-based organic compounds that can exhibit these performances include 1,3-propanedithiol, 2,2'-(ethylenedioxy) diethanethiol (2,2'-(ethylenedioxy)diethanethiol). ), 2,3-butanedithiol, 1-mercapto-2-proanol, 3-mercaptopropionic acid, 4-mer Capto-1-butanol (4-mercapto-1-butanol), 6-mercaptohexanoic acid, 11-mercaptoundecanoic acid (11-mercaptoundecanoic acid), 12-mercaptododecanoic acid ( One or more selected from the group consisting of 12-mercaptododecanoic acid), 16-mercaptohexadecanoic acid, β-thiodiglycol, and mercaptoacetic acid may be exemplified. have.

상기 티오계 화합물은 전체 식각 조성물에 대하여 0.05 내지 5 중량%, 0.1 내지 5 중량% 또는 0.1 내지 3 중량%로 사용될 수 있다. 상기 범위 미만으로 티오계 화합물을 식각 조성물에 배합한 경우 갈바닉 부식 방지 효과가 미미할 수 있고, 상기 범위를 초과하여 티오계 화합물을 사용하는 경우 식각 조성물에 용해되지 않거나 또는 식각 조성물의 식각 기능에 적합하지 않은 pH 변화를 초래할 수 있고, 고가의 티오계 화합물을 과량 사용하여 경제적으로 식각 조성물을 생산할 수 없다.The thio-based compound may be used in an amount of 0.05 to 5% by weight, 0.1 to 5% by weight, or 0.1 to 3% by weight based on the total etching composition. If a thio-based compound is blended in the etching composition below the above range, the galvanic corrosion prevention effect may be insignificant, and if a thio-based compound is used outside the above range, it is not dissolved in the etching composition or is not suitable for the etching function of the etching composition. It may lead to an unpredictable pH change, and it is impossible to economically produce an etching composition by using an expensive thio-based compound in excess.

상기 식각 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 용매는 전체 식각 조성물에서 상술한 성분들을 제외한 함량으로 포함될 수 있다.The etching composition may further include a solvent. The solvent may be included in an amount excluding the above-described components in the entire etching composition.

상기 용매는 물, 알코올, 글리콜 에테르, 에테르, 에스테르, 케톤, 카보네이트, 아미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The solvent may be any one selected from the group consisting of water, alcohol, glycol ether, ether, ester, ketone, carbonate, amide, and combinations thereof.

상기 알코올로는 메탄올, 에탄올, 이소프로탄올, n-프로판올, n-헥산올, n-옥탄올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 테트라 하이드로 푸르푸릴 알코올, 글리세린 등을 들 수 있고, 상기 글리콜 에테르로는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 프로피오네이트, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트 등을 들 수 있고, 상기 에테르로는 디에틸 에테르, 테트라하이드로푸란, 1,4-디옥산 등을 들 수 있고, 상기 에스테르로는 유산 에틸, 3-메톡시 프로피온산 메틸, 초산 메틸, 초산 에틸, γ-부티로락톤 등을 들 수 있고, 상기 케톤으로는 아세톤, 메틸 에틸 케톤 등을 들 수 있고, 상기 카보네이트로는 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 등을 들 수 있고, 아미드로는 N,N-디메틸 아세트아미드, N,N-디메틸 포름아미드 등을 들 수 있다. 하나의 예시에서 상기 용매는 물일 수 있다.As the alcohol, methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, n-hexanol, n-octanol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, tetrahydrofurfuryl alcohol , Glycerin, and the like, and examples of the glycol ether include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether propionate, ethylene glycol Monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, and the like, and examples of the ether include diethyl ether, tetrahydrofuran, and 1,4-dioxane, and examples of the ester include ethyl lactate, 3-methyl Methyl oxypropionate, methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, and the like. Examples of the ketone include acetone, methyl ethyl ketone, and the like, and examples of the carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, Propylene carbonate, etc. are mentioned, and N,N-dimethyl acetamide, N,N-dimethyl formamide, etc. are mentioned as an amide. In one example, the solvent may be water.

상기 식각 조성물은 식각된 잔사를 제거하기 위하여 필요에 따라 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 계면활성제로는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제를 모두 사용할 수 있다. 상기 양이온성 계면활성제로는 C8H17NH2 등의 아민류를 들 수 있고, 상기 음이온성 계면활성제로는 C8H17COOH 등의 탄화수소계 카르복시산, C8H17SO3H 등의 탄화수소계 술폰산, H(CF2)6COOH 등의 불소계 카르복시산을 들 수 있고, 비이온성 계면활성제로는 폴리옥시알킬렌알킬에테르 등의 에테르류를 들 수 있다. 상기 계면활성제는 상기 전체 식각 조성물에 대하여 0.01 내지 1 중량%로 포함될 수 있다.The etching composition may further include a surfactant as necessary to remove the etched residue. As the surfactant, anionic surfactant, cationic surfactant, or nonionic surfactant may be used. Examples of the cationic surfactant include amines such as C 8 H 17 NH 2 , and examples of the anionic surfactant include hydrocarbon-based carboxylic acids such as C 8 H 17 COOH, and hydrocarbon-based such as C 8 H 17 SO 3 H. Fluorine-based carboxylic acids such as sulfonic acid and H(CF 2 ) 6 COOH, and other nonionic surfactants include ethers such as polyoxyalkylene alkyl ether. The surfactant may be included in an amount of 0.01 to 1% by weight based on the total etching composition.

상기 식각 조성물은 pH 조절을 위하여 필요에 따라 알칼리성 화합물 또는 상기 불화수소 이외의 산을 더 첨가할 수 있다. 상기 알칼리성 화합물은 암모니아, 아민 또는 테트라 알킬 암모늄 수산화물, 함질소 복소환식 화합물일 수 있다. 상기 불화수소 이외의 산으로는 규산, 인산, 붕산, 염산, 황산, 질산 또는 과염소산 등의 무기산을 들 수 있다.The etching composition may further add an alkaline compound or an acid other than the hydrogen fluoride as necessary for pH adjustment. The alkaline compound may be ammonia, amine or tetraalkyl ammonium hydroxide, or a nitrogen-containing heterocyclic compound. Examples of acids other than hydrogen fluoride include inorganic acids such as silicic acid, phosphoric acid, boric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or perchloric acid.

상기 식각 조성물은 상술한 성분 외에 당 업계에서 통상적으로 사용하는 첨가제를 더 포함하여 제공될 수 있다.In addition to the above-described components, the etching composition may further include additives commonly used in the art.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 식각 방법은 상기 식각 조성물을 이용하여 절연막을 식각하는 단계를 포함한다. 상기 절연막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 폴리실리콘막 또는 이들의 혼합막일 수 있다. 하나의 예시에서 상기 식각 조성물은 다른 절연막에 비하여 실리콘 산화막에 대한 식각 속도가 빠르고, 식각 성능이 우수하므로, 상기 절연막은 실리콘 산화물일 수 있다. 그러나, 본 발명의 절연막이 이에 한정되는 것은 아니다.An etching method according to another embodiment of the present invention includes the step of etching an insulating layer using the etching composition. The insulating film may be a silicon oxide film, a silicon nitride film, a polysilicon film, or a mixture thereof. In one example, the etching composition has a higher etching rate for the silicon oxide layer than other insulating layers and has excellent etching performance, and thus the insulating layer may be silicon oxide. However, the insulating film of the present invention is not limited thereto.

상기 식각 조성물은 적절한 티오계 화합물을 적절한 함량으로 포함함에 따라 절연막이 형성된 기판 등에 손상을 주지 않고, 우수한 품질의 식각된 막 내지는 반도체 소자를 제공할 수 있다.As the etching composition contains an appropriate thio-based compound in an appropriate amount, it is possible to provide an etched film or semiconductor device of excellent quality without damaging the substrate on which the insulating film is formed.

상기 식각 방법은, 예를 들면, 절연막을 기판 위에 형성하고, 상기 식각 조성물을 상기 절연막에 가한 후, 식각이 완료되면 상기 식각 조성물을 제거함으로써 수행될 수 있다.The etching method may be performed by, for example, forming an insulating layer on a substrate, applying the etching composition to the insulating layer, and removing the etching composition when etching is completed.

상기 기판은, 예를 들어, 반도체 웨이퍼일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 기판은 어느 것이나 사용 가능하다.The substrate may be, for example, a semiconductor wafer, but the present invention is not limited thereto, and any substrate commonly used in the technical field of the present invention may be used.

상기 절연막에 상기 식각 조성물을 가하는 방법은 상기 절연막을 제거할 수 있는 방법이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 방법은 도포, 침적, 분무 또는 분사 등의 방법일 수 있다. 특히 경시적인 조성 변화가 적고 식각 속도의 변화가 적다는 점에서 침적하는 방법(배치식 장치) 또는 분사하는 방법(매엽식 장치)을 이용할 수 있다.A method of adding the etching composition to the insulating layer is not particularly limited as long as it is a method capable of removing the insulating layer. For example, the method may be a method such as coating, dipping, spraying or spraying. In particular, since there is little change in composition over time and little change in etching rate, a method of immersion (batch type device) or a method of spraying (sheet wafer type device) can be used.

상기 식각 조성물의 적용 온도는 15 내지 40℃, 바람직하게는 20 내지 30℃일 수 있다. 상기 온도 범위 내에서 상기 식각 조성물을 상기 기판에 적용함으로써, 상기 절연막을 식각할 수 있다. 상기 식각 조성물의 적용 시간은 상기 절연막의 두께 등에 따라 다르지만, 일반적으로 30초 내지 3분일 수 있다.The application temperature of the etching composition may be 15 to 40°C, preferably 20 to 30°C. The insulating layer may be etched by applying the etching composition to the substrate within the temperature range. The application time of the etching composition varies depending on the thickness of the insulating layer, but may generally be 30 seconds to 3 minutes.

상기 식각 이후 상기 식각 조성물은 초순수 등으로 제거될 수 있다. 그리고, 식각된 절연막은 건조될 수 있다.After the etching, the etching composition may be removed with ultrapure water or the like. In addition, the etched insulating layer may be dried.

상기 식각 방법은 상술한 공정 외에 당 업계에서 통상적으로 채용하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.In addition to the above-described process, the etching method may further include a process commonly employed in the art.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반도체 소자는 상기 식각 방법에 의하여 제조된 것이다. 상기 반도체 소자의 종류는 본 발명에서 특별히 한정되지 않는다.
A semiconductor device according to another embodiment of the present invention is manufactured by the above etching method. The kind of the semiconductor device is not particularly limited in the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 반도체 웨이퍼 등에 갈바닉 부식을 유발하지 않으면서 우수한 성능으로 절연막 등을 식각할 수 있다.
The etching composition according to an exemplary embodiment of the present invention may etch an insulating film with excellent performance without causing galvanic corrosion on a semiconductor wafer or the like.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

[[ 제조예Manufacturing example : : 식각Etching 조성물의 제조] Preparation of the composition]

하기 표 1에 기재된 바와 같이 배합을 달리하면서 실시예 및 비교예의 식각 조성물을 제조하였다.Etching compositions of Examples and Comparative Examples were prepared while varying the formulation as described in Table 1 below.

불화수소Hydrogen fluoride 플루오로규산Fluorosilicic acid 불화
암모늄
Dissension
ammonium
티오계 화합물Thio compound 비교 화합물Comparison compound water
종류Kinds 함량content 종류Kinds 함량content 실시예 1Example 1 22 -- 1515 1,3-propanedithiol1,3-propanedithiol 22 -- -- 8181 실시예 2Example 2 22 -- 1515 1-mercapto-2-proanol1-mercapto-2-proanol 22 -- -- 8181 실시예 3Example 3 22 -- 1515 3-mercaptopropionic acid3-mercaptopropionic acid 22 -- -- 8181 실시예 4Example 4 -- 55 1515 3-mercaptopropionic acid3-mercaptopropionic acid 22 -- -- 7878 비교예 1Comparative Example 1 22 -- 1515 -- -- -- -- 8383 비교예 2Comparative Example 2 22 -- 1515 -- -- N-(2-Acetamido) iminodiacetic acidN-(2-Acetamido) iminodiacetic acid 22 8181 비교예 3Comparative Example 3 22 -- 1515 -- -- Ascobic acidAscobic acid 22 8181 비교예 4Comparative Example 4 22 -- 1515 -- -- DimethylethanolamineDimethylethanolamine 22 8181 비교예 5Comparative Example 5 -- 55 1515 -- -- -- -- 8080

(단위: 중량부)
(Unit: parts by weight)

[[ 실험예Experimental example : : 식각Etching 조성물의 성능 평가] Evaluation of the performance of the composition]

상기 제조된 식각 조성물로 초래되는 갈바닉 부식 정도와 상기 제조된 식각 조성물의 다양한 막에 대한 식각 성능을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The degree of galvanic corrosion caused by the prepared etching composition and the etching performance of various films of the prepared etching composition were evaluated, and the results are shown in Table 2 below.

식각 조성물에 노출된 시간에 따른
Corrosion depth (㎛)
Depending on the time of exposure to the etching composition
Corrosion depth (㎛)
식각 속도 (Å/min)Etch rate (Å/min)
1min1min 5min5min 10min10min 30min30min 1hr1hr 24h24h SiO2 SiO 2 Si3N4 Si 3 N 4 Poly SiPoly Si WW 실시예 1Example 1 00 1.51.5 3.03.0 8.38.3 15.015.0 43.043.0 480±10480±10 7.0±0.57.0±0.5 0.1 미만Less than 0.1 0.1 미만Less than 0.1 실시예 2Example 2 00 0.50.5 1.11.1 3.53.5 6.16.1 18.018.0 500±10500±10 7.1±0.57.1±0.5 0.1 미만Less than 0.1 0.1 미만Less than 0.1 실시예 3Example 3 00 00 0.50.5 2.02.0 3.83.8 10.510.5 520±10520±10 7.2±0.57.2±0.5 0.1 미만Less than 0.1 0.1 미만Less than 0.1 실시예 4Example 4 00 00 00 00 00 00 510±10510±10 7.1±0.57.1±0.5 0.1 미만Less than 0.1 0.1 미만Less than 0.1 비교예 1Comparative Example 1 1.01.0 66 1313 50.250.2 70 초과More than 70 70 초과More than 70 480±10480±10 7.0±0.57.0±0.5 0.1 미만Less than 0.1 0.1 미만Less than 0.1 비교예 2Comparative Example 2 0.90.9 55 10.910.9 49.549.5 70 초과More than 70 70 초과More than 70 490±10490±10 7.0±0.57.0±0.5 0.1 미만Less than 0.1 0.1 미만Less than 0.1 비교예 3Comparative Example 3 1.31.3 77 13.213.2 48.548.5 70 초과More than 70 70 초과More than 70 490±10490±10 7.0±0.57.0±0.5 0.1 미만Less than 0.1 0.1 미만Less than 0.1 비교예 4Comparative Example 4 1.01.0 66 10.210.2 49.649.6 70 초과More than 70 70 초과More than 70 490±10490±10 7.0±0.57.0±0.5 0.1 미만Less than 0.1 0.2 미만Less than 0.2 비교예 5Comparative Example 5 1.11.1 66 10.910.9 41.241.2 70 초과More than 70 70 초과More than 70 500±10500±10 7.1±0.57.1±0.5 0.1 미만Less than 0.1 0.1 미만Less than 0.1

(1) 식각 조성물로 초래되는 갈바닉 부식 정도 평가(1) Evaluation of the degree of galvanic corrosion caused by the etching composition

상기 제조된 식각 조성물로 초래되는 갈바닉 부식 정도를 평가하기 위해 하기 그림 1과 같이 Metal 1, Metal 2, 코발트 실리사이드 막이 순서대로 적층된 모사 패턴 웨이퍼 8개를 준비하여 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5의 식각 조성물에 투입하였다.In order to evaluate the degree of galvanic corrosion caused by the prepared etching composition, as shown in Figure 1 below, 8 simulated pattern wafers in which Metal 1, Metal 2, and cobalt silicide films were sequentially stacked were prepared, and Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 It was added to the etching composition of 5 to.

[그림 1][Picture 1]

Figure 112013113872459-pat00001
Figure 112013113872459-pat00001

그리고 각각의 식각 조성물에 담긴 모사 패턴 웨이퍼의 갈바닉 부식 정도를 시간 경과에 따라 측정하였다. 모사 패턴 웨이퍼의 갈바닉 부식은 상기 그림 1과 같이 코발트 실리사이드 막에서 우선적으로 발생하였다. 갈바닉 부식 정도를 정량화하기 위하여 상기 그림 1과 같이 부식된 깊이(corrosion depth)를 측정하였고, 시간 경과에 따라 측정된 부식된 깊이를 표 2에 나타내었다.
And the degree of galvanic corrosion of the simulated pattern wafer contained in each etching composition was measured over time. Galvanic corrosion of the replica pattern wafer occurred preferentially in the cobalt silicide film as shown in Fig. 1 above. In order to quantify the degree of galvanic corrosion, the corrosion depth was measured as shown in Fig. 1, and the corrosion depth measured over time is shown in Table 2.

(2) 식각 조성물의 식각 성능 평가(2) Etching performance evaluation of the etching composition

상기 제조된 식각 조성물의 다양한 막에 대한 식각 성능을 평가하기 위하여 다양한 막에 대한 식각 속도를 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.In order to evaluate the etching performance of the prepared etching composition for various layers, the etching rates for various layers were measured, and the results are shown in Table 2.

구체적으로, 비이커에 상기 제조된 식각 조성물을 투입하였다. 이어서, 약 25℃의 온도에서 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(Si3N4), 텅스텐(W), 폴리 실리콘(Poly Si)이 형성된 반도체 웨이퍼를 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5의 식각 조성물에 침지하였다. 그리고 반도체 웨이퍼의 침지 전/후로 측정된 막의 두께 변화로부터 식각 속도를 측정하였다.
Specifically, the prepared etching composition was added to a beaker. Subsequently, semiconductor wafers in which a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon nitride film (Si 3 N 4 ), tungsten (W), and polysilicon (Poly Si) are formed at a temperature of about 25° C. were prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to It was immersed in the etching composition of 5. In addition, the etching rate was measured from the change in the thickness of the film measured before/after immersion of the semiconductor wafer.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It belongs to the scope of rights of

Claims (6)

불소함유 화합물 10 내지 40중량%, 티오계 유기 화합물 0.05 내지 5 중량% 및 나머지 함량의 용매를 포함하고,
상기 티오계 유기 화합물은 1,3-프로판디티올, 2,2'-(에틸렌디옥시)디에탄티올, 2,3-부탄디티올, 3-메르캅토프로피온산, 4-메르캅토-1-부탄올, 6-메르캅토헥산산, 11-메르캅토운데칸산, 12-메르캅토도데칸산, 16-메르캅토헥사데칸산 및 β-티오디글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 식각 조성물.
10 to 40% by weight of a fluorine-containing compound, 0.05 to 5% by weight of a thio-based organic compound, and the remaining amount of a solvent,
The thio-based organic compound is 1,3-propanedithiol, 2,2'-(ethylenedioxy) diethanthiol, 2,3-butanedithiol, 3-mercaptopropionic acid, 4-mercapto-1-butanol , 6-mercaptohexanoic acid, 11-mercaptoundecanoic acid, 12-mercaptododecanoic acid, 16-mercaptohexadecanoic acid, and at least one selected from the group consisting of β-thiodiglycol.
제 1 항에 있어서,
상기 불소함유 화합물은 불화수소(HF), 불화나트륨(NaF), 산성불화나트륨(NaHF2), 불화암모늄(NH4F), 산성불화암모늄(NH4HF2), 붕불화암모늄(NH4BF4), 플루오르규산(H2SiF6), 불화칼륨(KF), 산성불화칼륨(KHF2), 불화알루미늄(AlF3), 불화붕소산(HBF4), 불화리튬(LiF4), 붕불화칼륨(KBF4), 불화칼슘(CaF2) 또는 이들의 혼합물인 식각 조성물.
The method of claim 1,
The fluorine-containing compound is hydrogen fluoride (HF), sodium fluoride (NaF), acidic sodium fluoride (NaHF 2 ), ammonium fluoride (NH 4 F), acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ), ammonium borofluoride (NH 4 BF) 4 ), fluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ), potassium fluoride (KF), acidic potassium fluoride (KHF 2 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), boronic acid fluoride (HBF 4 ), lithium fluoride (LiF 4 ), borofluoride Potassium (KBF 4 ), calcium fluoride (CaF 2 ), or a mixture thereof, the etching composition.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 따른 식각 조성물을 이용하여 절연막을 식각하는 단계를 포함하는 식각 방법.
An etching method comprising the step of etching the insulating layer using the etching composition according to claim 1.
제 5 항에 따른 식각 방법에 의하여 제조된 반도체 소자.A semiconductor device manufactured by the etching method according to claim 5.
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