KR102240647B1 - Etching composion for silicon nitride layer - Google Patents

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KR102240647B1
KR102240647B1 KR1020180035221A KR20180035221A KR102240647B1 KR 102240647 B1 KR102240647 B1 KR 102240647B1 KR 1020180035221 A KR1020180035221 A KR 1020180035221A KR 20180035221 A KR20180035221 A KR 20180035221A KR 102240647 B1 KR102240647 B1 KR 102240647B1
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이명호
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주식회사 이엔에프테크놀로지
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Abstract

본 발명은 실리콘 산화막에 대한 식각율을 최소화하고, 실리콘 질화막을 선택적으로 식각할 수 있으며, 기판에 파티클이 잔존하지 않으며, 고온에서 안정한 실리콘 질화막 식각 조성물에 관한 것이다.The present invention is a silicon nitride film etching composition that minimizes the etch rate of a silicon oxide film, can selectively etch a silicon nitride film, does not leave particles on a substrate, and is stable at a high temperature.

Description

실리콘 질화막 식각 조성물{ETCHING COMPOSION FOR SILICON NITRIDE LAYER}Silicon nitride film etching composition {ETCHING COMPOSION FOR SILICON NITRIDE LAYER}

본 발명은 실리콘 산화막에 대한 식각율을 최소화하고, 실리콘 질화막을 선택적으로 식각할 수 있으며, 기판에 파티클이 잔존하지 않으며, 고온에서 안정한 실리콘 질화막 식각 조성물에 관한 것이다.The present invention is a silicon nitride film etching composition that minimizes the etch rate of a silicon oxide film, can selectively etch a silicon nitride film, does not leave particles on a substrate, and is stable at a high temperature.

실리콘 산화막(SiO2) 및 실리콘 질화막(SiNx)은 반도체 제조공정에서 사용되는 대표적인 절연막으로 사용되며, 각각 단독으로 사용되거나 혹은 1층 이상의 실리콘 산화막 및 1층 이상의 실리콘 질화막이 교대로 적층되어 사용되기도 한다. 또한 상기 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막은 금속 배선과 같은 도전성 패턴을 형성하기 위한 하드마스크(Hard mask)로서도 사용된다.A silicon oxide film (SiO2) and a silicon nitride film (SiNx) are used as representative insulating films used in a semiconductor manufacturing process, and may be used alone, or one or more silicon oxide films and one or more silicon nitride films may be alternately stacked. In addition, the silicon oxide film and the silicon nitride film are also used as a hard mask for forming a conductive pattern such as a metal wire.

종래 실리콘 질화막의 습식 식각 공정은 일반적으로 160℃ 내외의 고온에서 인산과 탈이온수의 혼합물을 이용하고 있으나, 고온의 식각 공정에서 인산으로 인한 실리콘 산화막의 식각을 방지하기 위한 목적으로 규소계 첨가제들을 첨가한 식각 조성물이 제안되었다.Conventional wet etching process of silicon nitride film generally uses a mixture of phosphoric acid and deionized water at a high temperature of around 160℃, but silicon-based additives are added to prevent etching of the silicon oxide film due to phosphoric acid in the high temperature etching process. One etch composition has been proposed.

그러나, 인산과 규산이나 규산염을 포함하는 식각 조성물을 이용하여 질화막을 식각하는 경우 규산이나 규산염은 기판에 영향을 미칠 수 있는 파티클을 유발하여 오히려 반도체 제조공정에 적합하지 못한 문제점이 있다.However, when the nitride layer is etched using an etching composition containing phosphoric acid, silicic acid, or silicate, the silicic acid or silicate causes particles that may affect the substrate, making it unsuitable for a semiconductor manufacturing process.

한국공개특허 제2011-0037741호 및 제2011-0037766호에는 인산에 옥심실란 및 알콕시실란 화합물을 넣어서 실리콘 산화막의 식각 속도를 1 Å/min 이하로 제어하였고, 여기에 불소 화합물을 넣어 질화막 식각 속도를 높였다고 개시하고 있다. 그러나, 통상의 실란 화합물은 물과 접촉 시 고분자의 실록산 화합물(Si-O-Si)이 형성되어 웨이퍼 표면에 이물이 붙는 문제가 있고, 실리콘 화합물의 손실로 인한 실리콘 질화막 및 산화막의 식각 속도를 균일하게 유지할 수 없는 문제가 발생한다. In Korean Patent Application Laid-Open Nos. 2011-0037741 and 2011-0037766, oxime silane and alkoxysilane compounds were added to phosphoric acid to control the etching rate of the silicon oxide film to 1 Å/min or less, and fluorine compound was added thereto to reduce the etch rate of the nitride film. It is disclosed that it was raised. However, conventional silane compounds have a problem in that a polymeric siloxane compound (Si-O-Si) is formed when contacted with water, and foreign matter adheres to the wafer surface, and the etching rate of the silicon nitride film and the oxide film is uniform due to the loss of the silicon compound. There is a problem that cannot be maintained.

이상 살펴본 바와 같이, 종래 식각 조성물에 포함되는 실리콘 첨가제들의 안정성 문제로 인하여 파티클이 유발하여 반도체 제조공정에 많은 문제들을 야기시키고 있다. As described above, due to the stability problem of silicon additives included in the conventional etching composition, particles are caused to cause many problems in the semiconductor manufacturing process.

따라서, 첨가제 안정성이 보장되며, 실리콘 산화막에 데미지를 주지 않으면서 실리콘 질화막을 선택적으로 식각할 수 있는 실리콘 질화막에 대한 고선택비 식각액이 요구되고 있는 상황이다.Accordingly, there is a need for a high selectivity etchant for a silicon nitride layer capable of selectively etching the silicon nitride layer without damaging the silicon oxide layer while ensuring additive stability.

한국공개특허 제2011-0037741호Korean Patent Publication No. 2011-0037741 한국공개특허 제2011-0037766호Korean Patent Publication No. 2011-0037766 한국공개특허 제2014-0079267호Korean Patent Publication No. 2014-0079267 한국공개특허 제2017-0001801호Korean Patent Publication No. 2017-0001801

본 발명은 실리콘 산화막의 식각을 최소화하면서 실리콘 질화막을 선택적으로 식각할 수 있으며, 반도체 소자 특성에 영향을 미치는 파티클 발생 등의 문제점을 갖지 않는 고선택비의 실리콘 질화막 식각 조성물을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a silicon nitride etching composition having a high selectivity that can selectively etch a silicon nitride layer while minimizing the etching of the silicon oxide layer, and does not have problems such as generation of particles that affect semiconductor device characteristics.

본 발명은 인산; 및 하기 화학식 1로 표시되는 규소계 화합물;을 포함하는 실리콘 질화막 식각 조성물을 제공한다.The present invention is phosphoric acid; And a silicon-based compound represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018030415680-pat00001
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상기 화학식 1에서,In Formula 1,

R11 내지 R13는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고;R 11 to R 13 are each independently hydrogen, halogen, hydroxy, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 10 carbon atoms;

R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 2 내지 10의 알케닐 또는

Figure 112018030415680-pat00002
이고;R 1 to R 3 are each independently hydrogen, halogen, hydroxy, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, alkenyl having 2 to 10 carbon atoms, or
Figure 112018030415680-pat00002
ego;

L1, L, L1' 및 L'은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬렌이며;L 1 , L, L 1 ', and L'are each independently a C 1 to C 10 alkylene or a C 3 to C 8 cycloalkylene;

R21 내지 R23는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고;R 21 to R 23 are each independently hydrogen, halogen, hydroxy, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 10 carbon atoms;

a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이고, 단 a와 b의 합은 적어도 1의 정수이고;a and b are each independently an integer of 0 to 20, provided that the sum of a and b is an integer of at least 1;

c는 0 내지 20의 정수이고;c is an integer from 0 to 20;

a', b' 및 c'는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이고;a', b'and c'are each independently an integer of 0 to 20;

m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, m and n are each independently an integer of 0 to 5,

상기 m이 2 이상의 정수인 경우 L은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, R13은 서로 동일하거나 상이할 수 있고,When m is an integer of 2 or more, L may be the same as or different from each other, and R 13 may be the same or different from each other,

상기 n이 2 이상의 정수인 경우 L'은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.When n is an integer of 2 or more, L'may be the same as or different from each other.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물에 있어서, 상기 규소계 화합물은 하기 화학식 2 내지 4로 표시되는 규소계 화합물로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.In the silicon nitride etching composition according to an embodiment of the present invention, the silicon-based compound may be at least one selected from silicon-based compounds represented by the following Chemical Formulas 2 to 4.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018030415680-pat00003
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[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018030415680-pat00004
Figure 112018030415680-pat00004

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112018030415680-pat00005
Figure 112018030415680-pat00005

상기 화학식 2 내지 4에서,In Formulas 2 to 4,

R11 내지 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고;R 11 to R 14 are each independently hydrogen, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 10 carbon atoms;

R1 내지 R3는 각각 독립적으로 할로겐, 히드록시, 탄소수 1 내지 10의 알콕시 또는

Figure 112018030415680-pat00006
이고;R 1 to R 3 are each independently halogen, hydroxy, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms, or
Figure 112018030415680-pat00006
ego;

L1, L2 및 L3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬렌이며;L 1 , L 2 and L 3 are each independently an alkylene having 1 to 10 carbon atoms or a cycloalkylene having 3 to 8 carbon atoms;

a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이고, 단 a와 b의 합은 적어도 1의 정수이고;a and b are each independently an integer of 0 to 20, provided that the sum of a and b is an integer of at least 1;

c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수이고;c and d are each independently an integer of 1 to 20;

L1' 및 L'은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬렌이며;L 1 'and L' are each independently C 1 -C 10 alkylene or C 3 -C 8 cycloalkylene, and a;

R21 내지 R23은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고;R 21 to R 23 are each independently hydrogen, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 10 carbon atoms;

a', b' 및 c'는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이고;a', b'and c'are each independently an integer of 0 to 20;

n은 0 내지 2의 정수이다.n is an integer from 0 to 2.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물에 있어서, 상기 화학식 2 내지 4의 규소계 화합물의 R11 내지 R14는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 7의 알킬이고; R1 내지 R3는 각각 독립적으로 할로겐, 히드록시 또는 탄소수 1 내지 7의 알콕시이고; L1, L2 및 L3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬렌 또는 탄소수 5 내지 7의 사이클로알킬렌이며; a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, 단 a와 b의 합은 적어도 1의 정수이고; c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수일 수 있다.In the silicon nitride etching composition according to an embodiment of the present invention, R 11 to R 14 of the silicon-based compounds of Formulas 2 to 4 are each independently hydrogen or alkyl having 1 to 7 carbon atoms; R 1 to R 3 are each independently halogen, hydroxy or alkoxy having 1 to 7 carbon atoms; L 1 , L 2 and L 3 are each independently a C 1 to C 7 alkylene or a C 5 to C 7 cycloalkylene; a and b are each independently an integer of 0 to 5, provided that the sum of a and b is an integer of at least 1; c and d may each independently be an integer of 1 to 5.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물은 상기 실리콘 질화막 식각 조성물 총 중량에 대하여 인산 60 내지 95 중량% 및 규소계 화합물 0.01 내지 3 중량%을 포함할 수 있다.The silicon nitride etching composition according to an embodiment of the present invention may include 60 to 95% by weight of phosphoric acid and 0.01 to 3% by weight of a silicon-based compound based on the total weight of the silicon nitride etching composition.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물에 있어서, 실리콘 질화막/산화막 식각 선택비는 200 이상일 수 있다.In the silicon nitride layer etching composition according to an embodiment of the present invention, the silicon nitride layer/oxide layer etching selectivity may be 200 or more.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물은 무기산, 유기산 및 암모늄염으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다. The silicon nitride etching composition according to an embodiment of the present invention may further include at least one additive selected from inorganic acids, organic acids, and ammonium salts.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물에 있어서, 상기 무기산은 구체적인 일례로 불화수소산, 염산, 황산, 질산, 과산화수소산, 과염소산 및 붕산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있고; 상기 유기산은 구체적인 일례로 포름산, 아세트산, 디아세트산, 이미노디아세트산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, 락트산, 아스코빅산, 옥살산, 프로피온산, 부탄산, 발레르산, 부틸아세트산, 에난틱산, 카프르산, 타르타르산, 숙신산, 말산, 말레산, 말론산, 글리콜산, 글루콘산, 글리코산, 글루타르산, 아디프산, D-글루칸산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산, 2-옥소글루타르산, 트리멜리트산, 엔도탈, 글루탐산, 메틸숙신산 및 시트르산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있고; 상기 암모늄염은 구체적인 일례로 (NH4)2SO4, (NH4)3PO4, NH4NO3, NH4CH3CO2, NH4HCO3, NH4Cl, NH4F, NH4HF2 및 NH4BF4로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.In the silicon nitride etching composition according to an embodiment of the present invention, the inorganic acid may be at least one selected from the group consisting of hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydroperoxide, perchloric acid, and boric acid, as specific examples; The organic acids include formic acid, acetic acid, diacetic acid, iminodiacetic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, lactic acid, ascorbic acid, oxalic acid, propionic acid, butanoic acid, valeric acid, butyl acetic acid, enanthic acid, capric acid, tartaric acid, Succinic acid, malic acid, maleic acid, malonic acid, glycolic acid, gluconic acid, glycolic acid, glutaric acid, adipic acid, D-glucanoic acid, itaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid, 2-oxoglutaric acid, tri It may be at least one selected from the group consisting of melitic acid, endotal, glutamic acid, methylsuccinic acid and citric acid; The ammonium salt is a specific example (NH 4 ) 2 SO 4 , (NH 4 ) 3 PO 4 , NH 4 NO 3 , NH 4 CH 3 CO 2 , NH 4 HCO 3 , NH 4 Cl, NH 4 F, NH 4 HF 2 and NH 4 BF 4 It may be at least one selected from the group consisting of.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물은 계면활성제, 금속 이온 봉쇄제, 산화방지제 및 부식방지제로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The silicon nitride etching composition according to an embodiment of the present invention may further include at least one selected from surfactants, metal ion sequestering agents, antioxidants, and corrosion inhibitors.

또한, 본 발명은 상기 실리콘 질화막 식각 조성물을 이용하여 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막을 선택적으로 식각하는 방법 및 상기 식각 방법을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of selectively etching a silicon nitride layer compared to a silicon oxide layer using the silicon nitride etching composition, and a method of manufacturing a semiconductor device including the etching method.

본 발명의 실리콘 질화막 식각 조성물은 실리콘 산화막의 식각을 억제하고, 실리콘 질화막을 높은 선택성으로 식각할 수 있고, 실리콘 산화막의 데미지를 최소화하고, 파티클 발생을 효과적으로 방지하여, 식각 공정에서 원치 않는 손상을 방지할 수 있기 때문에 제조된 소자 특성이 저하되는 문제를 방지할 수 있다. The silicon nitride film etching composition of the present invention suppresses the etching of the silicon oxide film, can etch the silicon nitride film with high selectivity, minimizes the damage of the silicon oxide film, effectively prevents the generation of particles, and prevents unwanted damage in the etching process. Because of this, it is possible to prevent the problem of deteriorating the characteristics of the manufactured device.

또한 본 발명의 실리콘 질화막 식각 조성물은 말단 질소 원자에 에틸렌옥사이드(Ethylene oxide, EO) 반복 단위가 적어도 하나 결합되고, 상기 에틸렌 옥사이드 반복단위의 말단 산소 원자에 수소가 결합되거나, 알킬, 사이클로알킬 또는 알케닐과 같은 탄화수소 기가 결합된 구조의 안정적인 규소계 화합물을 포함하고 있으므로, 식각 공정에서 상기 규소계 화합물의 안정성으로 인하여 고온으로 가열된 인산이 상기 실리콘 산화막을 식각하지 못하도록 하면서, 상기 규소계 화합물의 부반응을 막아 파티클의 발생 없이 실리콘 질화막을 선택적으로 식각할 수 있도록 한다. 따라서, 본 발명에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물은 질화막 식각 시 산화막의 막질 손상이나 산화막의 식각으로 인한 전기적 특성 저하 및 파티클 발생을 방지하면서 질화막을 선택적으로 식각함으로써, 소자 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, in the silicon nitride film etching composition of the present invention, at least one ethylene oxide (EO) repeating unit is bonded to a terminal nitrogen atom, and hydrogen is bonded to the terminal oxygen atom of the ethylene oxide repeating unit, or alkyl, cycloalkyl, or Al. Since it contains a stable silicon-based compound having a structure in which a hydrocarbon group such as kenyl is bonded, phosphoric acid heated to a high temperature does not etch the silicon oxide film due to the stability of the silicon-based compound in the etching process, while side reactions of the silicon-based compound Is prevented so that the silicon nitride layer can be selectively etched without generation of particles. Accordingly, the silicon nitride film etching composition according to the present invention can improve device characteristics by selectively etching the nitride film while preventing the oxide film from being damaged or from deteriorating electrical properties due to etching of the oxide film and particle generation when the nitride film is etched.

또한, 본 발명의 실리콘 질화막 식각 조성물은 보관 안정성이 우수하고, 반복적인 식각 공정 후에도 실리콘 질화막에 대한 안정적인 식각속도 및 높은 식각 선택성을 유지할 수 있다.In addition, the silicon nitride etching composition of the present invention has excellent storage stability, and can maintain a stable etching rate and high etching selectivity for the silicon nitride layer even after repeated etching processes.

이하, 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 이 때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. If there are no other definitions in the technical terms and scientific terms used at this time, they have the meanings commonly understood by those of ordinary skill in the technical field to which this invention belongs, and the following description will unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Description of possible known functions and configurations will be omitted.

본 명세서 내 용어, “식각 선택비(ESiNx / ESiO2)”는 실리콘 산화막의 식각 속도(ESiO2) 대비 실리콘 질화막의 식각 속도(ESiNx)의 비를 의미한다. 또한, 실리콘 산화막의 식각 속도가 거의 0에 가까워지거나 식각 선택비의 수치가 큰 경우, 실리콘 질화막을 선택적으로 식각할 수 있음을 의미한다.As used herein, the term “etch selectivity (E SiNx / E SiO2 )” refers to the ratio of the etching rate (E SiNx ) of the silicon nitride layer to the etching rate (E SiO2) of the silicon oxide layer. In addition, when the etching rate of the silicon oxide layer is close to zero or the value of the etching selectivity is large, it means that the silicon nitride layer can be selectively etched.

본 명세서 내 용어, “식각 선택비의 변화”은 동일한 식각 조성물을 이용하여 2회 이상 식각 공정을 반복 수행하는 경우, 초기 식각 선택비 대비 식각 선택비의 차이에 대한 절대값을 의미한다.In the present specification, the term "change of the etch selectivity" refers to an absolute value of the difference between the initial etch selectivity and the etch selectivity when the etching process is repeatedly performed two or more times using the same etching composition.

본 명세서 내 용어, “식각 속도 감소율(Etch rate drift, △ERD)”는 동일한 식각 조성물을 이용하여 2회 이상 식각 공정을 반복 수행하는 경우, 초기 식각 속도 대비 식각 속도의 변화율을 의미한다. 구체적으로, 식각 속도 감소율 △ERD는 △ERD(%) = [1 - {(n 회 이상 사용 시 식각속도) / (1 회 사용 시 식각속도)}]×100 로 계산되며, n은 2 이상의 자연수이다. 일반적으로 식각 공정을 반복 수행함에 따라 식각능, 즉 식각 속도가 감소되는 경향을 보임에 따라 감소율이라 정의하며, 변화율 역시 동일한 의미로 해석됨은 물론이다.In the present specification, the term “etch rate drift (ΔERD)” refers to a rate of change in the etch rate compared to the initial etch rate when the etching process is repeatedly performed two or more times using the same etching composition. Specifically, the etch rate reduction rate △ERD is calculated as △ERD(%) = [1-{(Etching speed when used more than n times) / (Etching speed when used once)}]×100, where n is a natural number of 2 or more. to be. In general, it is defined as a decrease rate as the tendency of the etching ability, that is, the etching rate to decrease as the etching process is repeatedly performed, and the rate of change is also interpreted as the same meaning.

본 명세서 내 용어 “할로겐”은 불소, 염소, 브롬 또는 요오드 원자를 의미한다. The term "halogen" in the present specification means a fluorine, chlorine, bromine or iodine atom.

본 명세서 내 용어 “알킬”은 탄소 및 수소 원자만으로 구성된 직쇄 또는 분쇄 포화 탄화수소 1가 기를 의미하는 것으로, 구체적으로 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실, 옥틸, 노닐 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.The term “alkyl” in the present specification refers to a linear or branched saturated hydrocarbon monovalent group consisting of only carbon and hydrogen atoms, specifically methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, hexyl, Octyl, nonyl, and the like, but are not limited thereto.

본 명세서 내 용어 “알콕시”는 산소와 알킬이 결합된 1가 기를 의미하는 것으로, 여기서 ‘알킬’은 상기 정의한 바와 같다. 이러한 알콕시의 예로는 메톡시, 에톡시, 이소프로폭시, 부톡시, 이소부톡시, t-부톡시 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.In the present specification, the term “alkoxy” refers to a monovalent group in which oxygen and alkyl are bonded, wherein “alkyl” is as defined above. Examples of such alkoxy include, but are not limited to, methoxy, ethoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, t-butoxy, and the like.

본 명세서 내 용어 “알케닐”은 두 개 이상의 탄소 원자들 사이에 하나 이상의 이중 결합을 포함하는 직쇄 또는 분쇄의 불포화 탄화수소 1가 기를 의미하는 것으로, 구체적으로 에테닐, 프로펜일, 프로프-1-엔-2일, 1-부테닐, 2-부테닐, 이소부틸레닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 2-메틸-2-부테닐, 2,3-디메틸-2-부테닐 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.As used herein, the term “alkenyl” refers to a linear or branched unsaturated hydrocarbon monovalent group containing one or more double bonds between two or more carbon atoms, specifically ethenyl, propenyl, prop-1- En-2yl, 1-butenyl, 2-butenyl, isobutylenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-methyl-1-butenyl, 2-methyl-2-butenyl, 2,3 -Dimethyl-2-butenyl, and the like, but are not limited thereto.

본 명세서 내 용어 “사이클로알킬”은 하나 이상의 고리로 구성된 포화 카보사이클릭 1가 기를 의미하는 것으로, 구체적으로 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.The term “cycloalkyl” in the present specification refers to a saturated carbocyclic monovalent group composed of one or more rings, and specifically includes, but is not limited to, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, and the like. Does not.

본 명세서 내 용어 “알킬렌”은 탄소 및 수소 원자만으로 구성된 직쇄 또는 분쇄 포화 탄화수소 2가 기를 의미하는 것으로, 구체적으로 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 이소프로필렌, 부틸렌, 이소부틸렌, t-부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 옥틸렌, 노닐렌 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. The term “alkylene” in the present specification refers to a straight chain or branched saturated hydrocarbon divalent group consisting of only carbon and hydrogen atoms, specifically methylene, ethylene, propylene, isopropylene, butylene, isobutylene, t-butylene, Pentylene, hexylene, octylene, nonylene, and the like, but are not limited thereto.

본 명세서 내 용어 “사이클로알킬렌”은 하나 이상의 고리로 구성된 포화 카보사이클릭 2가 기를 의미하는 것으로, 구체적으로 사이클로프로필렌, 사이클로부틸렌, 사이클로펜틸렌, 사이클로헥실렌, 사이클로헵틸렌 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.The term “cycloalkylene” in the present specification refers to a saturated carbocyclic divalent group composed of one or more rings, and specifically includes cyclopropylene, cyclobutylene, cyclopentylene, cyclohexylene, cycloheptylene, etc. , But is not limited thereto.

본 발명은 인산; 및 하기 화학식 1로 표시되는 규소계 화합물;을 포함하는 실리콘 질화막 식각 조성물에 관한 것으로, 상기 규소계 화합물은 실리콘 산화물의 식각을 억제할 수 있는 성분이다.The present invention is phosphoric acid; And a silicon-based compound represented by Formula 1 below, wherein the silicon-based compound is a component capable of inhibiting etching of silicon oxide.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018030415680-pat00007
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상기 화학식 1에서,In Formula 1,

R11 내지 R13는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고;R 11 to R 13 are each independently hydrogen, halogen, hydroxy, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 10 carbon atoms;

R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 2 내지 10의 알케닐 또는

Figure 112018030415680-pat00008
이고;R 1 to R 3 are each independently hydrogen, halogen, hydroxy, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, alkenyl having 2 to 10 carbon atoms, or
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ego;

L1, L, L1' 및 L'은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬렌이며;L 1 , L, L 1 ', and L'are each independently a C 1 to C 10 alkylene or a C 3 to C 8 cycloalkylene;

R21 내지 R23는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고;R 21 to R 23 are each independently hydrogen, halogen, hydroxy, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 10 carbon atoms;

a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이고, 단 a와 b의 합은 적어도 1의 정수이고;a and b are each independently an integer of 0 to 20, provided that the sum of a and b is an integer of at least 1;

c는 0 내지 20의 정수이고;c is an integer from 0 to 20;

a', b' 및 c'는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이고;a', b'and c'are each independently an integer of 0 to 20;

m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, m and n are each independently an integer of 0 to 5,

상기 m이 2 이상의 정수인 경우 L은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, R13은 서로 동일하거나 상이할 수 있고,When m is an integer of 2 or more, L may be the same as or different from each other, and R 13 may be the same or different from each other,

상기 n이 2 이상의 정수인 경우 L'은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.When n is an integer of 2 or more, L'may be the same as or different from each other.

상기 화학식 1의 규소계 화합물은 말단 질소 원자에 에틸렌옥사이드 반복단위가 적어도 하나 결합된 구조 및 상기 에틸렌 옥사이드 반복단위의 말단 산소 원자에 수소가 결합되거나, 알킬, 사이클로알킬 또는 알케닐과 같은 탄화수소 기가 결합된 구조를 특징으로 한다. 상기 화학식 1의 규소계 화합물은 분자 내 질소 원자에 결합된 에틸렌 옥사이드 반복단위로 인하여 물과의 수소결합을 증가하여 물에 대한 용해도가 우수하고, 상기 에틸렌 옥사이드 반복단위의 말단 산소 원자에 결합된 탄화수소 기로 인하여 고온 식각 공정시 규소계 화합물의 부반응이 방지된다. 이러한 규소계 화합물의 안정성으로 인하여 식각 공정시 고온으로 가열된 인산이 실리콘 산화막을 식각하는 것을 억제함과 동시에 부반응의 발생을 막아 파티클 발생을 방지함으로서 기판의 불량 없이 실리콘 질화막이 선택적으로 식각될 수 있게 한다.The silicon-based compound of Formula 1 has a structure in which at least one ethylene oxide repeating unit is bonded to a terminal nitrogen atom, and hydrogen is bonded to a terminal oxygen atom of the ethylene oxide repeating unit, or a hydrocarbon group such as alkyl, cycloalkyl, or alkenyl is bonded. It is characterized by a structured structure. The silicon-based compound of Formula 1 has excellent solubility in water by increasing hydrogen bonding with water due to the ethylene oxide repeating unit bonded to the nitrogen atom in the molecule, and is a hydrocarbon bonded to the terminal oxygen atom of the ethylene oxide repeating unit. Due to the group, side reactions of the silicon-based compound are prevented during the high-temperature etching process. Due to the stability of the silicon-based compound, phosphoric acid heated to a high temperature during the etching process is inhibited from etching the silicon oxide layer, and at the same time, the generation of particles by preventing side reactions is prevented, so that the silicon nitride layer can be selectively etched without defects in the substrate. do.

본 발명의 일 실시예에 따른 규소계 화합물은 실리콘 산화막의 식각 방지 측면에서 바람직하게는 상기 화학식 2 내지 4로 표시되는 규소계 화합물 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.The silicon-based compound according to an embodiment of the present invention may be at least one selected from the silicon-based compounds represented by Chemical Formulas 2 to 4, preferably in terms of preventing the etching of the silicon oxide layer.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018030415680-pat00009
Figure 112018030415680-pat00009

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018030415680-pat00010
Figure 112018030415680-pat00010

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112018030415680-pat00011
Figure 112018030415680-pat00011

상기 화학식 2 내지 4에서,In Formulas 2 to 4,

R11 내지 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고;R 11 to R 14 are each independently hydrogen, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 10 carbon atoms;

R1 내지 R3는 각각 독립적으로 할로겐, 히드록시, 탄소수 1 내지 10의 알콕시 또는

Figure 112018030415680-pat00012
이고;R 1 to R 3 are each independently halogen, hydroxy, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms, or
Figure 112018030415680-pat00012
ego;

L1, L2 및 L3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬렌이며;L 1 , L 2 and L 3 are each independently an alkylene having 1 to 10 carbon atoms or a cycloalkylene having 3 to 8 carbon atoms;

a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이고, 단 a와 b의 합은 적어도 1의 정수이고;a and b are each independently an integer of 0 to 20, provided that the sum of a and b is an integer of at least 1;

c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수이고;c and d are each independently an integer of 1 to 20;

L1' 및 L'은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬렌이며;L 1 'and L' are each independently C 1 -C 10 alkylene or C 3 -C 8 cycloalkylene, and a;

R21 내지 R23은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고;R 21 to R 23 are each independently hydrogen, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 10 carbon atoms;

a', b' 및 c'는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이고;a', b'and c'are each independently an integer of 0 to 20;

n은 0 내지 2의 정수이다.n is an integer from 0 to 2.

본 발명의 일 실시예에 따른 규소계 화합물은 더욱 바람직하게는 상기 화학식 2 내지 4에서 상기 R11 내지 R14는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 7의 알킬이고; R1 내지 R3는 각각 독립적으로 할로겐, 히드록시 또는 탄소수 1 내지 7의 알콕시이고; L1, L2 및 L3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬렌 또는 탄소수 5 내지 7의 사이클로알킬렌이며; a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, 단 a와 b의 합은 적어도 1의 정수이고; c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수인 규소계 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.In the silicon-based compound according to an embodiment of the present invention, more preferably, R 11 to R 14 in Formulas 2 to 4 are each independently hydrogen or alkyl having 1 to 7 carbon atoms; R 1 to R 3 are each independently halogen, hydroxy or alkoxy having 1 to 7 carbon atoms; L 1 , L 2 and L 3 are each independently a C 1 to C 7 alkylene or a C 5 to C 7 cycloalkylene; a and b are each independently an integer of 0 to 5, provided that the sum of a and b is an integer of at least 1; c and d may each independently be at least one selected from silicon-based compounds that are integers of 1 to 5.

본 발명의 일 실시예에 따른 규소계 화합물은 상기 화학식 2 내지 4에서 상기 R11 내지 R14는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬이고; R1 내지 R3는 각각 독립적으로 할로겐, 히드록시 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고; L1, L2 및 L3은 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 5의 알킬렌 또는 탄소수 5 내지 6의 사이클로알킬렌이며; a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, 단 a와 b의 합은 적어도 1의 정수이고; c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수인 규소계 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.In the silicon-based compound according to an embodiment of the present invention, in Formulas 2 to 4, R 11 to R 14 are each independently hydrogen or alkyl having 1 to 4 carbon atoms; R 1 to R 3 are each independently halogen, hydroxy or alkoxy having 1 to 4 carbon atoms; L 1 , L 2 and L 3 are each independently an alkylene having 2 to 5 carbon atoms or a cycloalkylene having 5 to 6 carbon atoms; a and b are each independently an integer of 0 to 5, provided that the sum of a and b is an integer of at least 1; c and d may each independently be at least one selected from silicon-based compounds that are integers of 1 to 5.

본 발명의 일 실시예에 따른 규소계 화합물은 더욱 더 바람직하게는 상기 R11 내지 R14는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸이고; R1 내지 R3는 각각 독립적으로 클로로, 히드록시, 메톡시, 에톡시 또는 부톡시이고; L1, L2 및 L3은 각각 독립적으로 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 사이클로펜틸렌 또는 사이클로헥실렌이며; a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, 단 a와 b의 합은 적어도 1의 정수이고; c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수인 규소계 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.In the silicon-based compound according to an embodiment of the present invention, even more preferably, each of R 11 to R 14 is independently hydrogen, methyl, ethyl, propyl or butyl; R 1 to R 3 are each independently chloro, hydroxy, methoxy, ethoxy or butoxy; L 1 , L 2 and L 3 are each independently ethylene, propylene, butylene, pentylene, hexylene, cyclopentylene or cyclohexylene; a and b are each independently an integer of 0 to 5, provided that the sum of a and b is an integer of at least 1; c and d may each independently be at least one selected from silicon-based compounds that are integers of 1 to 5.

본 발명의 일 실시예에 따른 규소계 화합물은 구체적으로 하기 구조로부터 선택되는 적어도 하나의 규소계 화합물일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The silicon-based compound according to an embodiment of the present invention may specifically be at least one silicon-based compound selected from the following structures, but is not limited thereto.

Figure 112018030415680-pat00013
Figure 112018030415680-pat00013

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물에 포함되는 인산은 조성물 내에 수소 이온을 제공하며, 고온의 공정 조건을 유지할 수 있게 하여 실리콘 질화막을 식각하는 역할을 한다.Phosphoric acid contained in the silicon nitride film etching composition according to an embodiment of the present invention provides hydrogen ions in the composition and serves to etch the silicon nitride film by maintaining high temperature processing conditions.

본 발명의 실리콘 질화막 식각 조성물은 물을 잔량 포함할 수 있으며, 상기 물은 특별히 한정되는 것은 아니며, 탈이온수인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 반도체 공정용 탈이온수로서 비저항값이 18㏁ㆍcm 이상인 것이 좋다.The silicon nitride film etching composition of the present invention may contain a residual amount of water, and the water is not particularly limited, and is preferably deionized water, and more preferably, deionized water for semiconductor processing having a resistivity of 18㏁·cm or more. It is good.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물을 구성하는 인산, 규소계 화합물 및 물의 함량은 특별히 제한되지는 않으나, 상기 실리콘 질화막 식각 조성물 총 중량에 대하여 인산 60 내지 95 중량%, 규소계 화합물 0.01 내지 3 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위 내에서 반도체 식각 공정시 고온안정성을 유지하면서도 높은 실리콘 산화막/질화막 선택비 및 향상된 실리콘 질화막 식각 속도를 구현할 수 있으며 파티클의 형성을 효과적으로 억제할 수 있다.The content of phosphoric acid, a silicon-based compound, and water constituting the silicon nitride film etching composition according to an embodiment of the present invention is not particularly limited, but phosphoric acid 60 to 95% by weight based on the total weight of the silicon nitride film etching composition, silicon-based compound 0.01 It is preferable to include to 3% by weight and the balance of water. Within the above range, while maintaining high temperature stability during the semiconductor etching process, a high silicon oxide layer/nitride layer selectivity and an improved silicon nitride layer etching rate may be realized, and the formation of particles may be effectively suppressed.

본 발명의 실리콘 질화막 식각 조성물에서 상기 인산의 함량이 60 중량% 미만인 경우 실리콘 질화막 식각 속도가 저하되어 질화막이 용이하게 제거되지 않을 수 있고, 상기 인산의 함량이 95 중량%를 초과하는 경우 실리콘 산화막 식각 속도가 증가하여 실리콘 질화막/산화막 선택비가 감소될 수 있다. In the case where the phosphoric acid content is less than 60% by weight in the silicon nitride layer etching composition of the present invention, the silicon nitride layer etching rate is lowered, so that the nitride layer may not be easily removed, and when the phosphoric acid content exceeds 95% by weight, the silicon oxide layer is etched. As the speed increases, the silicon nitride/oxide selection ratio may be reduced.

보다 좋게는, 본 발명의 일 예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물은 상기 실리콘 질화막 식각 조성물 총 중량에 대하여 인산 70 내지 90 중량%, 규소계 화합물 0.05 내지 1 중량% 및 잔량의 물을 포함할 수 있다. 이와 같은 범위에서 고온의 식각 공정에서의 안정성이 유지되며 실리콘 산화막 식각 속도를 효과적으로 감소시켜 실리콘 질화막/산화막 선택비를 효과적으로 개선할 수 있고 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 더불어 반복적인 식각 공정을 수행함에도 불구하고 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막에 대한 식각 속도를 일정하게 유지시킬 수 있다.More preferably, the silicon nitride layer etching composition according to an embodiment of the present invention may include 70 to 90% by weight of phosphoric acid, 0.05 to 1% by weight of the silicon-based compound, and the balance of water based on the total weight of the silicon nitride layer etching composition. In such a range, stability in a high-temperature etching process is maintained, and the silicon oxide layer etching rate is effectively reduced, thereby effectively improving the silicon nitride layer/oxide layer selectivity and preventing the generation of particles. In addition, the etching rate for the silicon oxide layer and the silicon nitride layer can be kept constant despite the repeated etching process.

특히 바람직하게, 본 발명의 일 예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물은 상기 실리콘 질화막 식각 조성물 총 중량에 대하여 인산 75 내지 85 중량%, 규소계 화합물 0.05 내지 0.5 중량% 및 잔량의 물을 포함할 수 있다. 이와 같은 범위에서 140 ℃ 이상의 고온의 식각 공정에서의 안정성이 유지되어 파티클의 발생을 완벽하게 억제하며 실리콘 산화막 식각 속도를 현저하게 감소시켜 매우 높은 실리콘 질화막/산화막 선택비를 구현할 수 있고, 반복적인 식각 공정 후에도 실리콘 질화막에 대한 안정적인 식각속도 및 높은 식각 선택성을 유지할 수 있다.Particularly preferably, the silicon nitride layer etching composition according to an embodiment of the present invention may include 75 to 85% by weight of phosphoric acid, 0.05 to 0.5% by weight of a silicon-based compound, and the balance of water based on the total weight of the silicon nitride layer etching composition. In this range, stability in the etching process at a high temperature of 140°C or higher is maintained, completely suppressing the generation of particles, and remarkably reducing the silicon oxide film etch rate, thereby realizing a very high silicon nitride/oxide selection ratio, and repetitive etching. Even after the process, it is possible to maintain a stable etching rate and high etching selectivity for the silicon nitride layer.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물은 pH 조절을 위하여 필요에 따라 무기산, 유기산 및 암모늄염으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 당업계에 알려져 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 특별히 제한되지는 않으나, 상기 실리콘 질화막 식각 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%로 더 포함될 수 있다.In addition, the silicon nitride etching composition according to an embodiment of the present invention may further include at least one additive selected from inorganic acids, organic acids, and ammonium salts as needed for pH adjustment, and any one known in the art may be used without limitation. I can. The content of the additive is not particularly limited, but may be further included in an amount of 0.01 to 10% by weight based on the total weight of the silicon nitride film etching composition.

구체적인 일례로 상기 무기산은 불화수소산, 염산, 황산, 질산, 과산화수소산, 과염소산 및 붕산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있고; 상기 유기산은 포름산, 아세트산, 디아세트산, 이미노디아세트산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, 락트산, 아스코빅산, 옥살산, 프로피온산, 부탄산, 발레르산, 부틸아세트산, 에난틱산, 카프르산, 타르타르산, 숙신산, 말산, 말레산, 말론산, 글리콜산, 글루콘산, 글리코산, 글루타르산, 아디프산, D-글루칸산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산, 2-옥소글루타르산, 트리멜리트산, 엔도탈, 글루탐산, 메틸숙신산 및 시트르산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있고; 상기 암모늄염은 (NH4)2SO4, (NH4)3PO4, NH4NO3, NH4CH3CO2, NH4HCO3, NH4Cl, NH4F, NH4HF2 및 NH4BF4로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.In a specific example, the inorganic acid may be at least one selected from the group consisting of hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydroperic acid, perchloric acid, and boric acid; The organic acids are formic acid, acetic acid, diacetic acid, iminodiacetic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, lactic acid, ascorbic acid, oxalic acid, propionic acid, butanoic acid, valeric acid, butylacetic acid, enanthic acid, capric acid, tartaric acid, succinic acid, malic acid. , Maleic acid, malonic acid, glycolic acid, gluconic acid, glycoic acid, glutaric acid, adipic acid, D-glucanoic acid, itaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid, 2-oxoglutaric acid, trimellitic acid, It may be at least one selected from the group consisting of endotal, glutamic acid, methylsuccinic acid and citric acid; The ammonium salt is (NH 4 ) 2 SO 4 , (NH 4 ) 3 PO 4 , NH 4 NO 3 , NH 4 CH 3 CO 2 , NH 4 HCO 3 , NH 4 Cl, NH 4 F, NH 4 HF 2 and NH It may be at least one selected from the group consisting of 4 BF 4.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물은 식각 성능을 향상시키기 위하여 당업계에서 통상적으로 사용되는 임의의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 임의의 첨가제로는 계면활성제, 산화방지제, 부식방지제 등을 사용할 수 있다.In addition, the silicon nitride film etching composition according to an embodiment of the present invention may further include optional additives commonly used in the art to improve etching performance, and the optional additives include surfactants, antioxidants, Corrosion inhibitors, etc. can be used.

상기 계면활성제는 식각된 잔사를 제거하기 위하여 사용되는 것으로, 본 발명의 실리콘 질화막 식각 조성물에 용해되는 것이면 제한없이 사용할 수 있으며, 일예로 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 카르복실산을 들 수 있고, 비이온성 계면활성제로는 폴리옥시알킬렌알킬에테르 등의 에테르류를 들 수 있다. 상기 계면활성제는 상기 실리콘 질화막 식각 조성물 총 중량에 대하여 0.0005 내지 5중량%로 더 포함될 수 있다.The surfactant is used to remove the etched residue, and can be used without limitation as long as it is dissolved in the silicon nitride film etching composition of the present invention. For example, anionic surfactant, cationic surfactant, or nonionic surfactant may be used. Can 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 further included in an amount of 0.0005 to 5% by weight based on the total weight of the silicon nitride etching composition.

상기 산화방지제 및 부식방지제는 식각 공정시 반도체 소자 재료로 사용되는 금속 또는 금속화합물의 부식을 방지하고자 사용되는 것으로, 상기 산화방지제 및 부식방지제로는 업계에서 사용되는 것이면 제한없이 사용 가능하고, 일례로 아졸류 화합물, 아민류 화합물, 산류 화합물 및 다가 알코올류 화합물로 이루어진 화합물로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.The antioxidants and corrosion inhibitors are used to prevent corrosion of metals or metal compounds used as semiconductor device materials during the etching process, and the antioxidants and corrosion inhibitors can be used without limitation as long as they are used in the industry. At least one selected from compounds consisting of azole compounds, amine compounds, acid compounds, and polyhydric alcohol compounds can be used.

상기 아졸류 화합물로서는 5-아미노테트라졸, 5-메틸-1H-테트라졸, 1H-테트라졸-5-아세트산, 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 1-(3-아미노프로필)-이미다졸, 히스티딘, 4-메틸이미다졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 피라졸, 피리딘, 피리미딘, 피롤, 피롤리돈, 피롤린, 벤조트리아졸, 벤조트리아졸-5-카르복실산, 5-메틸-1H-벤조트리아졸, 인돌, 퓨린, 2-아미노벤즈이미다졸, 아데닌, 구아닌, 톨루트리아졸, 4-메틸-1H-벤조트리아졸, 1H-벤조트리아졸-1-메탄올 등을 예시할 수 있다. 상기 아민류 화합물로서는 p-페닐렌디아민, 폴리아닐린, 아닐린, N-페닐-p-페닐렌디아민, 티라민, 트리아민 히드로클로라이드, 헥사메틸렌테트라민, 우레아, 디부틸아민, 피페라진, 1-(2-히드록시에틸)피페라진, 2-메틸피페라진, 트리에틸아민, 2-디메틸아미노에탄올 등을 예시할 수 있다. 상기 산류 화합물로서는 글리신, 니코틴산, 소듐 글루코네이트, 발린, 글루탐산, 아스파르트산, 아스코르브산, 니트로벤젠, 피크르산 등을 예시할 수 있다. 상기 다가 알코올류 화합물로서는 D-소르비톨 등을 예시할 수 있다. 상기 산화방지제 및 부식방지제는 상기 실리콘 질화막 식각 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%로 더 포함될 수 있다. Examples of the azole compounds include 5-aminotetrazole, 5-methyl-1H-tetrazole, 1H-tetrazole-5-acetic acid, imidazole, 2-methylimidazole, 1-(3-aminopropyl)-imidazole , Histidine, 4-methylimidazole, 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, pyrazole, pyridine, pyrimidine, pyrrole, pyrrolidone, pyrroline, benzotriazole, benzo Triazole-5-carboxylic acid, 5-methyl-1H-benzotriazole, indole, purine, 2-aminobenzimidazole, adenine, guanine, tolutriazole, 4-methyl-1H-benzotriazole, 1H -Benzotriazole-1-methanol, etc. can be illustrated. Examples of the amine compounds include p-phenylenediamine, polyaniline, aniline, N-phenyl-p-phenylenediamine, tyramine, triamine hydrochloride, hexamethylenetetramine, urea, dibutylamine, piperazine, 1-(2- Hydroxyethyl) piperazine, 2-methyl piperazine, triethylamine, 2-dimethylaminoethanol, etc. can be illustrated. Examples of the acid compounds include glycine, nicotinic acid, sodium gluconate, valine, glutamic acid, aspartic acid, ascorbic acid, nitrobenzene, and picric acid. D-sorbitol etc. can be illustrated as said polyhydric alcohol compound. The antioxidant and corrosion inhibitor may be further included in an amount of 0.01 to 10% by weight based on the total weight of the silicon nitride etching composition.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물을 이용하여 반도체 웨이퍼에서 식각을 수행하는 경우, 상기 실리콘 질화막 식각 조성물의 실리콘 질화막의 식각 속도는 50 내지 80 Å/min이며, 실리콘 산화막의 식각 속도는 0 내지 0.4 Å/min일 수 있고, 실리콘 질화막/산화막 식각 선택비(ESiNx / ESiO2)는 200 이상, 바람직하게는 ∞ 일 수 있다. 특히, 실리콘 산화막에 대한 식각율이 거의 0에 가까우면서 실리콘 질화막을 선택적으로 식각하는 경우 실리콘 질화막/산화막 선택비는 ∞ 일 수 있다. When etching is performed on a semiconductor wafer using the silicon nitride etching composition according to an embodiment of the present invention, the etching rate of the silicon nitride layer of the silicon nitride layer etching composition is 50 to 80 Å/min, and the etching rate of the silicon oxide layer is It may be 0 to 0.4 Å/min, and the silicon nitride/oxide etching selectivity (E SiNx / E SiO2 ) may be 200 or more, preferably ∞. In particular, when the silicon nitride layer is selectively etched while the etching rate of the silicon oxide layer is almost zero, the silicon nitride layer/oxide layer selection ratio may be ∞.

본 발명의 실리콘 질화막 식각 조성물은 실리콘 질화막과 실리콘 산화막이 혼재하는 경우, 실리콘 산화막에 대하여 식각 영향을 거의 끼치지 않으면서 실리콘 질화막을 선택적으로 빠르게 식각하므로, 반도체 공정에서 높은 실리콘 질화막/산화막 선택비를 구현할 수 있다. When the silicon nitride film etching composition of the present invention is mixed with the silicon nitride film and the silicon oxide film, since the silicon nitride film is selectively and rapidly etched without affecting the etching of the silicon oxide film, a high silicon nitride film/oxide film selectivity is achieved in the semiconductor process. Can be implemented.

또한, 본 발명의 실리콘 질화막 식각 조성물은 상기 규소계 화합물로 인해 고온 안정성을 구현하여 고온으로 가열된 인산이 상기 실리콘 산화막을 식각하는 것을 억제함으로서 부반응을 방지하여 이물질이 발생하지 않아 기판 불량을 막을 수 있고, 실리콘 질화막 식각 속도가 유지될 수 있으며, 우수한 반도체 소자 특성을 구현할 수 있다.In addition, the silicon nitride film etching composition of the present invention implements high-temperature stability due to the silicon-based compound to prevent side reactions by inhibiting phosphoric acid heated to a high temperature from etching the silicon oxide film, thereby preventing the occurrence of foreign substances, thereby preventing substrate failure. In addition, the etching rate of the silicon nitride layer may be maintained, and excellent semiconductor device characteristics may be implemented.

본 발명의 실리콘 질화막 식각 조성물은 파티클 생성을 효과적으로 억제함은 물론 고온의 반도체 식각 공정 중에도 우수한 안정성으로 실리콘 질화막을 선택적으로 식각할 수 있고, 반복적인 식각 공정 후에도 실리콘 질화막에 대한 안정적인 식각속도 및 식각 선택성을 부여할 수 있다.The silicon nitride etching composition of the present invention effectively suppresses the generation of particles and can selectively etch the silicon nitride layer with excellent stability even during a high-temperature semiconductor etching process, and stable etching speed and etching selectivity for the silicon nitride layer even after repeated etching processes. Can be given.

본 발명은 상기 식각 조성물을 이용하여 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막을 선택적으로 식각하는 방법을 제공한다. 이때, 상기 식각하는 방법은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 따라 수행될 수 있다.The present invention provides a method of selectively etching a silicon nitride layer compared to a silicon oxide layer by using the etching composition. In this case, the etching method may be performed according to a method commonly used in the art.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각하는 방법에 따르면, 상기 실리콘 질화막을 상기 실리콘 산화막에 비해 보다 빠르게 식각하여, 실리콘 질화막을 선택적으로 식각할 수 있고, 식각 공정 중에 파티클을 형성하지 않아 보다 안정적으로 실리콘 질화막을 식각할 수 있다. 또한 실리콘 산화막이 불필요하게 제거되거나 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.According to the etching method according to an embodiment of the present invention, the silicon nitride layer is etched faster than the silicon oxide layer, thereby selectively etching the silicon nitride layer, and since particles are not formed during the etching process, the silicon nitride layer is more stable. The nitride film can be etched. In addition, it is possible to effectively prevent the silicon oxide film from being unnecessarily removed or damaged.

본 발명에서 실리콘 질화막이라 함은 SiN, SiON, doped SiN 막 등을 포함하는 개념으로서 게이트 전극 등의 형성 시 절연막으로 많이 사용되는 막질을 의미한다.In the present invention, a silicon nitride film is a concept including a SiN, SiON, and doped SiN film, and refers to a film quality that is widely used as an insulating film when forming a gate electrode or the like.

또한, 상기 실리콘 산화막은 당업계에서 통상적으로 사용되는 실리콘 산화막이라면 제한되지 않으나, 일예로 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, LPTEOS(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), O3-TEOS(O3-Tetra Ethyl Ortho Silicate)막 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 막일 수 있다.In addition, the silicon oxide film is not limited as long as it is a silicon oxide film commonly used in the art, but as an example, a spin on dielectric (SOD) film, a high density plasma (HDP) film, a thermal oxide film, a BPSG (Borophosphate Silicate Glass) ) Film, PSG (Phospho Silicate Glass) film, BSG (Boro Silicate Glass) film, PSZ (Polysilazane) film, FSG (Fluorinated Silicate Glass) film, LPTEOS (Low Pressure Tetra Ethyl Ortho Silicate) film, PETEOS (Plasma Enhanced Tetra Ethyl) film 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), O3-TEOS (O3-Tetra Ethyl Ortho Silicate) film, and a combination thereof.

이때, 상기 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막은 목적에 따라 다양한 두께로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막은 각각 독립적으로 100 내지 3,000Å의 두께로 형성될 수 있나 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the silicon oxide film or silicon nitride film may be formed in various thicknesses depending on the purpose. For example, the silicon oxide layer or the silicon nitride layer may be independently formed to a thickness of 100 to 3,000 Å, but is not limited thereto.

또한, 본 발명의 실리콘 질화막 식각 조성물을 이용하여 질화막을 선택적으로 식각하는 공정은 당업계 주지의 방법에 따라 수행될 수 있으며, 일예로 침지시키는 방법, 분사(spray)하는 방법 등을 들 수 있다. 식각 공정시 공정 온도는 100 ℃ 이상, 바람직하게는 100 내지 500℃의 범위, 보다 바람직하게는 100 내지 300℃의 범위일 수 있으며, 적정 온도는 다른 공정과 기타 요인을 고려하여 필요에 따라 변경될 수 있다.In addition, the process of selectively etching the nitride layer using the silicon nitride layer etching composition of the present invention may be performed according to a method known in the art, and examples include a method of immersion and a method of spraying. During the etching process, the process temperature may be 100° C. or higher, preferably in the range of 100 to 500° C., more preferably in the range of 100 to 300° C., and the appropriate temperature may be changed as necessary in consideration of other processes and other factors. I can.

또한, 본 발명은 상기 인산; 및 상기 화학식 1로 표시되는 규소계 화합물 중 적어도 하나;를 포함하는 실리콘 질화막 식각 조성물을 이용하여 수행되는 식각 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention is the phosphoric acid; And at least one of the silicon-based compounds represented by Chemical Formula 1; and an etching process performed using a silicon nitride film etching composition including.

상기 반도체 소자의 종류는 본 발명에서 특별히 한정되지 않는다.The kind of the semiconductor device is not particularly limited in the present invention.

상기 식각 공정은 파티클 문제를 유발하지 않고, 실리콘 산화막에 대하여 실리콘 질화막을 선택적으로 식각하는 것을 특징으로 한다.The etching process is characterized in that the silicon nitride layer is selectively etched with respect to the silicon oxide layer without causing a particle problem.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법에 따르면, 실리콘 질화막과 실리콘 산화막이 교대로 적층되거나 혼재되어 있는 경우 실리콘 질화막에 대한 선택적 식각이 가능하며, 실리콘 산화막의 손상을 효과적으로 억제함으로써, 식각에 의한 실리콘 산화막의 데미지를 최소화한다. 또한, 종래 식각 공정에서 문제가 되었던 파티클 발생을 완벽히 방지하여 공정의 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.According to the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, when a silicon nitride layer and a silicon oxide layer are alternately stacked or mixed, selective etching of the silicon nitride layer is possible, and by effectively suppressing damage to the silicon oxide layer, etching Minimizes the damage to the silicon oxide film by In addition, it is possible to secure the stability and reliability of the process by completely preventing the generation of particles, which have been a problem in the conventional etching process.

따라서, 본 발명에 따른 식각하는 방법은 실리콘 질화막을 실리콘 산화막 대비 선택적으로 제거 가능하고 파티클 발생을 효과적으로 방지할 뿐만 아니라, 식각 공정의 수회 반복에도 불구하고 식각 속도 및 식각 선택비를 일정하게 유지함과 동시에 파티클 발생을 완벽하게 방지할 수 있어, 실리콘 산화막에 대하여 실리콘 질화막의 선택적 식각이 필요한 여러 공정에 효율적으로 적용될 수 있다.Therefore, the etching method according to the present invention can selectively remove the silicon nitride layer compared to the silicon oxide layer, effectively prevent particle generation, and maintain the etching rate and the etching selectivity constant despite repeated etching processes. Since the generation of particles can be completely prevented, it can be efficiently applied to various processes that require selective etching of the silicon nitride layer with respect to the silicon oxide layer.

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 of ordinary skill 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.

[제조예 1] 규소계 화합물 Si-1 [화학식 2에서 R1=R2=R3=에톡시, L1=1,3-프로필렌, a=1, b=0, R11=R12=수소에 해당]의 제조[Preparation Example 1] Silicon-based compound Si-1 [In Formula 2, R 1 =R 2 =R 3 =ethoxy, L 1 =1,3-propylene, a=1, b=0, R 11 =R 12 = Production of [corresponding to hydrogen]

Figure 112018030415680-pat00014
Figure 112018030415680-pat00014

냉각관 및 교반기를 구비한 플라스크에, 트라이에톡시실란 (100 중량부)를 투입하고 2-(알릴아미노)에탄올 (2-(allylamino)ethanol)를 트라이에톡시 실란과 1 : 1의 몰비로 투입하고, 용매로서 에틸아세테이트 (500 중량부)를 투입하였다. 상기 반응 혼합물을 50℃로 가열한 다음, 칼스테트 촉매 (Karstedt’s catalyst) (0.004 중량부)를 투입하고 80℃에서 3시간동안 수소규소화반응(hydrosilylation)시켜 화합물 Si-1을 수득하였다.To a flask equipped with a cooling tube and a stirrer, triethoxysilane (100 parts by weight) was added, and 2-(allylamino)ethanol (2-(allylamino)ethanol) was added to triethoxy silane in a molar ratio of 1:1. Then, ethyl acetate (500 parts by weight) was added as a solvent. The reaction mixture was heated to 50° C., and then Karstedt's catalyst (0.004 parts by weight) was added thereto, followed by hydrosilylation at 80° C. for 3 hours to obtain compound Si-1.

1H-NMR (500 MHz, CDCl3): δ 0.67(t, 2H), 1.26(t, 9H), 1.57(m, 2H), 2.2(Br, 2H), 2.55(m, 2H), 2.74(m, 2H), 3.68(m, 2H), 3.84(m, 6H) 1 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 0.67 (t, 2H), 1.26 (t, 9H), 1.57 (m, 2H), 2.2 (Br, 2H), 2.55 (m, 2H), 2.74 ( m, 2H), 3.68 (m, 2H), 3.84 (m, 6H)

[제조예 2 내지 9] 규소계 화합물 Si-2 내지 Si-9의 제조[Production Examples 2 to 9] Preparation of silicon-based compounds Si-2 to Si-9

상기 제조예 1과 유사한 방법으로 규소계 화합물 Si-2 내지 Si-9를 제조하였으며, 제조된 규소계 화합물 Si-2 내지 Si-9의 구조는 다음과 같다.Silicon-based compounds Si-2 to Si-9 were prepared in a similar manner to Preparation Example 1, and the structures of the silicon-based compounds Si-2 to Si-9 are as follows.

규소계 화합물 Si-2 : (EtO)3Si-CH2CH2CH2-N[CH2CH2OH]2 [화학식 2에서 R1=R2=R3=에톡시, L1=1,3-프로필렌, a=b=1, R11=R12=수소에 해당]Silicon-based compound Si-2: (EtO) 3 Si-CH 2 CH 2 CH 2 -N[CH 2 CH 2 OH] 2 [In Formula 2, R 1 =R 2 =R 3 =ethoxy, L 1 =1, 3-propylene, a=b=1, R 11 =R 12 =corresponds to hydrogen]

규소계 화합물 Si-3 : (HO)3Si-CH2CH2CH2-N[CH2CH2OH]2 [화학식 2에서 R1=R2=R3=히드록시, L1=1,3-프로필렌, a=b=1, R11=R12=수소에 해당]Silicon compound Si-3: (HO) 3 Si-CH 2 CH 2 CH 2 -N[CH 2 CH 2 OH] 2 [In Formula 2, R 1 =R 2 =R 3 =hydroxy, L 1 =1, 3-propylene, a=b=1, R 11 =R 12 =corresponds to hydrogen]

규소계 화합물 Si-4 : (Cl)3Si-CH2CH2CH2-N[CH2CH2OH]2 [화학식 2에서 R1=R2=R3=클로로, L1=1,3-프로필렌, a=b=1, R11=R12=수소에 해당]Silicon compound Si-4: (Cl) 3 Si-CH 2 CH 2 CH 2 -N[CH 2 CH 2 OH] 2 [In Formula 2, R 1 =R 2 =R 3 =chloro, L 1 =1,3 -Propylene, a=b=1, R 11 =R 12 =corresponds to hydrogen]

규소계 화합물 Si-5 : (EtO)3Si-CH2CH2CH2-N(CH2CH2OH)-CH2CH2CH2-N[CH2CH2OH]2 [화학식 3에서 R1=R2=R3=에톡시, L1=L2=1,3-프로필렌, a=b=c=1, R11=R12=R13=수소에 해당]]Silicon compound Si-5: (EtO) 3 Si-CH 2 CH 2 CH 2 -N(CH 2 CH 2 OH)-CH 2 CH 2 CH 2 -N[CH 2 CH 2 OH] 2 [R in Formula 3 1 =R 2 =R 3 =ethoxy, L 1 =L 2 =1,3-propylene, a=b=c=1, R 11 =R 12 =R 13 =corresponds to hydrogen]]

규소계 화합물 Si-6 : (EtO)3Si-CH2CH2CH2-N(CH2CH2OH)-CH2CH2CH2-N(CH2CH2OH)-CH2CH2CH2-N[CH2CH2OH]2 [화학식 4에서 R1=R2=R3=에톡시, L1=L2=L3=1,3-프로필렌, a=b=c=d=1, R11=R12=R13=R14=수소에 해당]Silicon compound Si-6: (EtO) 3 Si-CH 2 CH 2 CH 2 -N(CH 2 CH 2 OH)-CH 2 CH 2 CH 2 -N(CH 2 CH 2 OH)-CH 2 CH 2 CH 2 -N[CH 2 CH 2 OH] 2 [In Formula 4, R 1 =R 2 =R 3 =ethoxy, L 1 =L 2 =L 3 =1,3-propylene, a=b=c=d= 1, R 11 =R 12 =R 13 =R 14 =corresponds to hydrogen]

규소계 화합물 Si-7 : (EtO)3Si-CH2CH2-NHCH2CH2OCH3 [화학식 2에서 R1=R2=R3=에톡시, L1=1,2-에틸렌, a=1, b=0, R11=메틸, R12=수소에 해당]Silicon compound Si-7: (EtO) 3 Si-CH 2 CH 2 -NHCH 2 CH 2 OCH 3 [In Formula 2, R 1 =R 2 =R 3 =ethoxy, L 1 =1,2-ethylene, a =1, b=0, R 11 =methyl, R 12 =corresponds to hydrogen]

규소계 화합물 Si-8 : (EtO)3Si-CH2CH2CH2-N((CH2CH2O)5H)-CH2CH2CH2-N[(CH2CH2O)5H]2 [화학식 3에서 R1=R2=R3= 에톡시, L1=L2=1,3-프로필렌, a=b=c=5, R11=R12=R13=수소에 해당]Silicon compound Si-8: (EtO) 3 Si-CH 2 CH 2 CH 2 -N((CH 2 CH 2 O) 5 H)-CH 2 CH 2 CH 2 -N[(CH 2 CH 2 O) 5 H] 2 [In Formula 3, R 1 =R 2 =R 3 = ethoxy, L 1 =L 2 =1,3-propylene, a=b=c=5, R 11 =R 12 =R 13 =hydrogen Applicable]

규소계 화합물 Si-9 : (EtO)3Si-CH2CH2CH2-N[(CH2CH2O)5CH3]2 [화학식 2에서 R1=R2=R3=에톡시, L1=1,3-프로필렌, a=b=5, R11=R12=메틸에 해당]Silicon compound Si-9: (EtO) 3 Si-CH 2 CH 2 CH 2 -N[(CH 2 CH 2 O) 5 CH 3 ] 2 [In Formula 2, R 1 =R 2 =R 3 =ethoxy, L 1 =1,3-propylene, a=b=5, R 11 =R 12 =corresponds to methyl]

[실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 6] 실리콘 질화막 식각 조성물의 제조[Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 6] Preparation of silicon nitride film etching composition

하기 표 1에 기재된 조성비로 혼합한 후 상온에서 5분간 500rpm의 속도로 교반하여 실리콘 질화막 식각 조성물을 제조하였다. 물의 함량은 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 잔량으로 하였다. After mixing at the composition ratio shown in Table 1 below, the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes at a speed of 500 rpm to prepare a silicon nitride film etching composition. The content of water was taken as the remaining amount so that the total weight of the composition was 100% by weight.

구분division 인산 (wt%)Phosphoric acid (wt%) 규소계 화합물Silicon compound 기타 성분Other ingredients
(wt%)
water
(wt%)
성분ingredient 함량 (wt%)Content (wt%) 성분ingredient 함량 (wt%)Content (wt%) 실시예 1Example 1 8585 Si-1Si-1 0.50.5 -- -- 잔량Balance 실시예 2Example 2 8585 Si-1Si-1 0.10.1 -- -- 잔량Balance 실시예 3Example 3 8585 Si-2Si-2 0.50.5 -- -- 잔량Balance 실시예 4Example 4 8585 Si-3Si-3 0.50.5 -- -- 잔량Balance 실시예 5Example 5 8585 Si-4Si-4 0.50.5 -- -- 잔량Balance 실시예 6Example 6 8585 Si-5Si-5 0.50.5 -- -- 잔량Balance 실시예 7Example 7 8585 Si-6Si-6 0.50.5 -- -- 잔량Balance 실시예 8Example 8 8585 Si-7Si-7 0.50.5 -- -- 잔량Balance 실시예 9Example 9 8585 Si-8Si-8 0.50.5 -- -- 잔량Balance 실시예 10Example 10 8585 Si-9Si-9 0.50.5 -- -- 잔량Balance 비교예 1Comparative Example 1 8585 -- -- -- -- 잔량Balance 비교예 2Comparative Example 2 8585 -- -- HFHF 0.050.05 잔량Balance 비교예 3Comparative Example 3 8585 -- -- ACAC 1One 잔량Balance 비교예 4Comparative Example 4 8585 APTESAPTES 0.50.5 -- -- 잔량Balance 비교예 5Comparative Example 5 8585 HPSTHPST 0.50.5 -- -- 잔량Balance 비교예 6Comparative Example 6 8585 THSPSTHSPS 0.10.1 -- -- 잔량Balance Si-1 : 상기 화학식 2에서 R1=R2=R3=에톡시, L1=1,3-프로필렌, a=1, b=0, R11=R12=수소인 규소계 화합물
Si-2 : 상기 화학식 2에서 R1=R2=R3=에톡시, L1=1,3-프로필렌, a=b=1, R11=R12=수소인 규소계 화합물
Si-3 : 상기 화학식 2에서 R1=R2=R3=히드록시, L1=1,3-프로필렌, a=b=1, R11=R12=수소인 규소계 화합물
Si-4 : 상기 화학식 2에서 R1=R2=R3=클로로, L1=1,3-프로필렌, a=b=1, R11=R12=수소인 규소계 화합물
Si-5 : 상기 화학식 3에서 R1=R2=R3=에톡시, L1=L2=1,3-프로필렌, a=b=c=1, R11=R12=R13=수소인 규소계 화합물
Si-6 : 상기 화학식 4에서 R1=R2=R3=에톡시, L1=L2=L3=1,3-프로필렌, a=b=c=d=1, R11=R12=R13=R14=수소인 규소계 화합물
Si-7 : 상기 화학식 2에서 R1=R2=R3=에톡시, L1=1,2-에틸렌, a=1, b=0, R11=메틸, R12=수소인 규소계 화합물
Si-8 : 상기 화학식 3에서 R1=R2=R3=에톡시, L1=L2=1,3-프로필렌, a=b=c=5, R11=R12=R13=수소인 규소계 화합물
Si-9 : 상기 화학식 2에서 R1=R2=R3=에톡시, L1=1,3-프로필렌, a=b=5, R11=R12=메틸인 규소계 화합물
HF : 불산 (Hydrofluoric acid)
AC : NH4Cl (Ammonium chloride)
APTES : 3-아미노프로필 트리에톡시실란 (3-Aminopropyl triethoxysilane)
HPST : (3-하이드록시프로필)실란트리올 ((3-hydroxypropyl)silane triol)
THSPS: 3-(트리하이드록시실릴)프로판-1-술폰산 (3-(trihydroxysilyl)propane-1-sulfonic acid)
Si-1: In Formula 2, R 1 =R 2 =R 3 =ethoxy, L 1 =1,3-propylene, a=1, b=0, R 11 =R 12 =hydrogen silicon-based compound
Si-2: In Formula 2, R 1 =R 2 =R 3 =ethoxy, L 1 =1,3-propylene, a=b=1, R 11 =R 12 =hydrogen silicon-based compound
Si-3: In Chemical Formula 2, R 1 =R 2 =R 3 =hydroxy, L 1 =1,3-propylene, a=b=1, R 11 =R 12 =hydrogen silicon-based compound
Si-4: In Chemical Formula 2, R 1 =R 2 =R 3 =chloro, L 1 =1,3-propylene, a=b=1, R 11 =R 12 =hydrogen silicon-based compound
Si-5: In Formula 3, R 1 =R 2 =R 3 =ethoxy, L 1 =L 2 =1,3-propylene, a=b=c=1, R 11 =R 12 =R 13 =hydrogen Phosphorus silicon compound
Si-6: In Formula 4, R 1 =R 2 =R 3 =ethoxy, L 1 =L 2 =L 3 =1,3-propylene, a=b=c=d=1, R 11 =R 12 =R 13 =R 14 =Silicon compound which is hydrogen
Si-7: In Formula 2, R 1 =R 2 =R 3 =ethoxy, L 1 =1,2-ethylene, a=1, b=0, R 11 =methyl, R 12 =hydrogen silicon-based compound
Si-8: In Formula 3, R 1 =R 2 =R 3 =ethoxy, L 1 =L 2 =1,3-propylene, a=b=c=5, R 11 =R 12 =R 13 =hydrogen Phosphorus silicon compound
Si-9: In Formula 2, R 1 =R 2 =R 3 =ethoxy, L 1 =1,3-propylene, a=b=5, R 11 =R 12 =methyl silicon-based compound
HF: Hydrofluoric acid
AC: NH 4 Cl (Ammonium chloride)
APTES: 3-Aminopropyl triethoxysilane
HPST: (3-hydroxypropyl)silane triol
THSPS: 3-(trihydroxysilyl)propane-1-sulfonic acid (3-(trihydroxysilyl)propane-1-sulfonic acid)

[실험예 1] 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 식각량 및 식각 속도의 측정[Experimental Example 1] Measurement of etching amount and etching rate of silicon nitride film and silicon oxide film

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 실리콘 질화막 식각 조성물의 식각 성능을 알아보기 위하여 CVD 방법을 이용하여 반도체 제조 과정과 동일하게 증착하여 실리콘 질화막(SiN막) 웨이퍼 및 실리콘 산화막(열산화 막(thermal oxide) 또는 LP-TEOS(Low Pressure Tetra Ethyl Ortho Silicate)막) 웨이퍼를 각각 준비하였다.In order to investigate the etching performance of the silicon nitride etching compositions prepared in the above Examples and Comparative Examples, a silicon nitride film (SiN film) wafer and a silicon oxide film (thermal oxide film) were deposited by depositing in the same manner as in the semiconductor manufacturing process using a CVD method. ) Or LP-TEOS (Low Pressure Tetra Ethyl Ortho Silicate) film) wafers were prepared, respectively.

식각을 시작하기 전, 박막 두께 측정 장비인 엘립소미터(Ellipsometer, J.A WOOLLAM社, M-2000U)를 이용하여 식각 전의 두께를 측정하였다. 석영 재질의 배쓰(bath)내에서 식각 온도 157℃로 유지되고 있는 실리콘 질화막 식각액(실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 6)에 웨이퍼를 각 10분씩 담궈 식각 공정을 진행하였다. 식각이 완료된 후에 초순수로 세정한 후 건조 장치를 이용하여 잔여 식각액 및 수분을 완전히 건조시켰다. Before starting the etching, the thickness before etching was measured using an ellipsometer (Ellipsometer, J.A WOOLLAM, M-2000U), which is a thin film thickness measuring device. The etching process was performed by immersing the wafer in a silicon nitride film etchant (Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 6) maintained at an etching temperature of 157° C. in a quartz bath for 10 minutes each. After the etching was completed, it was washed with ultrapure water, and the remaining etchant and moisture were completely dried using a drying device.

식각 속도는 엘립소미터(Ellipsometer, J.A WOOLLAM社, M-2000U)를 이용하여 식각 전의 두께와 식각 후의 두께의 차이를 식각 시간(분)으로 나누어 산출하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.The etching rate was calculated by dividing the difference between the thickness before etching and the thickness after etching using an ellipsometer (Ellipsometer, J.A WOOLLAM, M-2000U) by the etching time (minutes), and the results are shown in Table 2 below.

[실험예 2] 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 선택적 식각 평가[Experimental Example 2] Evaluation of selective etching of silicon nitride layer on silicon oxide layer

실리콘 질화막의 식각 속도와 실리콘 산화막의 식각 속도의 비에 의해 식각 선택비(실리콘 질화막의 식각 속도/실리콘 산화막의 식각 속도)를 계산하여 하기 표 2에 기재하였다.The etch selectivity (the etch rate of the silicon nitride film/the etch rate of the silicon oxide film) was calculated by the ratio of the etch rate of the silicon nitride film and the etch rate of the silicon oxide film, and is shown in Table 2 below.

[실험예 3] 파티클 발생 정도 평가[Experimental Example 3] Evaluation of particle generation degree

상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 6에서 식각된 실리콘 산화막의 표면을 전자 주사 현미경(SEM)으로 측정하여 파티클의 발생 여부를 검사하여 하기 표 2에 기재하였다.The surfaces of the silicon oxide films etched in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 6 were measured with an electron scanning microscope (SEM) to examine whether particles were generated, and are shown in Table 2 below.

식각 공정
온도
(℃)
Etching process
Temperature
(℃)
질화막
식각 속도
(Å/min)
Nitride film
Etching rate
(Å/min)
산화막 식각 속도
(Å/min)
Oxide film etch rate
(Å/min)
선택비Selection ratio 파티클
발생
여부
particle
Occur
Whether
ThOx* ThOx * LP-TEOS** LP-TEOS ** 질화막
/ThOx
Nitride film
/ThOx
질화막
/LP-TEOS
Nitride film
/LP-TEOS
실시예 1Example 1 157157 60.260.2 00 0.250.25 240.8240.8 XX 실시예 2Example 2 157157 60.960.9 00 0.240.24 253.8253.8 XX 실시예 3Example 3 157157 60.760.7 00 0.230.23 263.9263.9 XX 실시예 4Example 4 157157 60.360.3 00 0.240.24 251.3251.3 XX 실시예 5Example 5 157157 61.361.3 0.110.11 0.270.27 557.3557.3 227.0227.0 XX 실시예 6Example 6 157157 57.157.1 00 0.220.22 259.5259.5 XX 실시예 7Example 7 157157 56.556.5 00 0.210.21 269.0269.0 XX 실시예 8Example 8 157157 61.361.3 0.050.05 0.240.24 12261226 255.4255.4 XX 실시예 9Example 9 157157 59.159.1 00 0.220.22 268.6268.6 XX 실시예 10Example 10 157157 61.561.5 00 0.210.21 292.9292.9 XX 비교예 1Comparative Example 1 157157 63.263.2 1.61.6 13.413.4 39.539.5 4.74.7 OO 비교예 2Comparative Example 2 157157 77.477.4 6.06.0 33.833.8 12.912.9 2.32.3 OO 비교예 3Comparative Example 3 157157 66.366.3 1.51.5 13.613.6 44.244.2 4.94.9 XX 비교예 4Comparative Example 4 157157 58.158.1 00 0.220.22 264.1264.1 OO 비교예 5Comparative Example 5 157157 54.254.2 0.210.21 -- 258.1258.1 -- OO 비교예 6Comparative Example 6 157157 52.352.3 0.20.2 -- 261.5261.5 -- OO * ThOx : 열산화막(thermal oxide)
** LP-TEOS : Low Pressure Tetra Ethyl Ortho Silicate 막
* ThOx: Thermal oxide
** LP-TEOS: Low Pressure Tetra Ethyl Ortho Silicate Film

상기 표 2에 기재된 바와 같이, 실시예 1 내지 10의 실리콘 질화막 식각 조성물은 실리콘 질화막에 대한 우수한 식각 속도를 나타냄과 동시에 실리콘 산화막의 종류에 상관없이 낮은 식각 속도를 나타내어 결과적으로 우수한 식각 선택비를 나타내었고, 또한, 파티클 발생을 효과적으로 방지하였다.As shown in Table 2, the silicon nitride film etching compositions of Examples 1 to 10 exhibited excellent etching rates for the silicon nitride films and at the same time exhibited a low etching rate regardless of the type of silicon oxide film, resulting in excellent etching selectivity. In addition, particle generation was effectively prevented.

그러나, 비교예 1 및 2의 실리콘 질화막 식각 조성물은 실리콘 산화막 식각 억제력이 현저하게 떨어지고, 결과적으로 낮은 식각 선택비를 나타내었을 뿐만 아니라 파티클이 생성되어 실리콘 질화막을 선택적 및 안정적으로 식각하는데 부적합하였다. 또한, 비교예 3의 실리콘 질화막 식각 조성물은 식각 공정 중 파티클이 발생되지는 않았으나, 실리콘 질화막에 대한 식각 선택비가 매우 낮아 실리콘 질화막을 선택적으로 식각하는데 부적합하였다. 또한, 비교예 4 내지 6의 실리콘 질화막 식각 조성물은 높은 식각 선택비를 나타내었으나, 식각 공정 중 부반응으로 인해 파티클이 발생되어 실리콘 질화막을 안정적으로 식각하는데 부적합하였다.However, the silicon nitride etching compositions of Comparative Examples 1 and 2 remarkably deteriorated the silicon oxide etching inhibitory power, and as a result, showed a low etch selectivity as well as particles were generated, making it unsuitable for selectively and stably etching the silicon nitride layer. In addition, the silicon nitride film etching composition of Comparative Example 3 did not generate particles during the etching process, but the etching selectivity for the silicon nitride film was very low, and thus it was unsuitable for selectively etching the silicon nitride film. In addition, although the silicon nitride etching compositions of Comparative Examples 4 to 6 exhibited a high etch selectivity, particles were generated due to side reactions during the etching process, and thus were not suitable for stably etching the silicon nitride layer.

즉, 실시예 1 내지 10의 실리콘 질화막 식각 조성물은 규소계 화합물을 포함하지 않는 비교예 1 내지 3의 실리콘 질화막 식각 조성물에 비해 실리콘 산화막 식각 속도가 현저하게 감소하였다. 따라서, 상기 화학식 1의 규소계 화합물을 실리콘 질화막 식각 조성물에 포함하는 경우 실리콘 산화막의 식각을 현저하게 억제하여 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 식각 선택비가 현저하게 높아짐을 알 수 있었다.That is, the silicon nitride etching compositions of Examples 1 to 10 significantly reduced the etching rate of the silicon oxide layer compared to the silicon nitride etching compositions of Comparative Examples 1 to 3 that do not contain a silicon-based compound. Accordingly, it was found that when the silicon-based compound of Formula 1 was included in the silicon nitride layer etching composition, etching of the silicon oxide layer was remarkably suppressed, and the etching selectivity of the silicon nitride layer to the silicon oxide layer was remarkably increased.

또한, 실시예 1 내지 10의 실리콘 질화막 식각 조성물은 말단 질소 원자에 에틸렌옥사이드 반복 단위가 적어도 하나 결합되고, 상기 에틸렌 옥사이드 반복단위의 말단 산소 원자에 수소가 결합되거나, 알킬과 같은 탄화수소 기가 결합된 규소계 화합물을 포함하고 있어 APTES, HPST 및 THSPS을 각각 포함하는 비교예 4 내지 6에 비해 식각 공정 중 발생하는 파티클의 생성을 효과적으로 방지하였다.In addition, in the silicon nitride film etching compositions of Examples 1 to 10, at least one ethylene oxide repeating unit is bonded to a terminal nitrogen atom, hydrogen is bonded to a terminal oxygen atom of the ethylene oxide repeating unit, or a hydrocarbon group such as alkyl is bonded. Since it contains a sub-compound, the generation of particles generated during the etching process was effectively prevented compared to Comparative Examples 4 to 6 each containing APTES, HPST, and THSPS.

즉, 본 발명의 실리콘 질화막 식각 조성물에 포함되는 상기 화학식 1의 규소계 화합물은 고온의 산 조건에서 매우 안정적이므로, 식각 공정시 고온으로 가열된 인산이 실리콘 산화막을 식각하는 것을 효율적으로 억제함과 동시에 부반응의 발생을 막아 종래 문제시되었던 파티클의 발생을 완벽하게 방지할 수 있어 기판의 불량 없이 실리콘 질화막을 고선택적으로 식각할 수 있고, 공정의 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있었다. That is, since the silicon-based compound of Formula 1 included in the silicon nitride film etching composition of the present invention is very stable under high-temperature acid conditions, phosphoric acid heated to a high temperature during the etching process effectively inhibits etching the silicon oxide film. By preventing the occurrence of side reactions, the generation of particles, which has been a problem in the past, can be completely prevented, so that the silicon nitride film can be highly selectively etched without defects in the substrate, and stability and reliability of the process can be secured.

따라서, 본 발명에 따른 실리콘 질화막 식각 조성물은 질화막 식각 시 산화막의 막질 손상이나 산화막의 식각으로 인한 전기적 특성 저하 및 파티클 발생을 방지하면서 질화막을 선택적으로 식각함으로써, 소자 특성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the silicon nitride film etching composition according to the present invention can improve device characteristics by selectively etching the nitride film while preventing the oxide film from being damaged or from deteriorating electrical properties due to etching of the oxide film and particle generation when the nitride film is etched.

상기 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the technical field to which the present invention pertains that various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. It will be obvious to those who have knowledge.

Claims (10)

인산; 및
하기 화학식 1로 표시되는 규소계 화합물; 포함하는 실리콘 질화막 식각 조성물.
[화학식 1]
Figure 112018030415680-pat00015

상기 화학식 1에서,
R11 내지 R13는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고;
R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 2 내지 10의 알케닐 또는
Figure 112018030415680-pat00016
이고;
L1, L, L1' 및 L'은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬렌이며;
R21 내지 R23는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고;
a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이고, 단 a와 b의 합은 적어도 1의 정수이고;
c는 0 내지 20의 정수이고;
a', b' 및 c'는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이고;
m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
상기 m이 2 이상의 정수인 경우 L은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, R13은 서로 동일하거나 상이할 수 있고,
상기 n이 2 이상의 정수인 경우 L'은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
Phosphoric acid; And
A silicon-based compound represented by the following formula (1); Silicon nitride film etching composition comprising.
[Formula 1]
Figure 112018030415680-pat00015

In Formula 1,
R 11 to R 13 are each independently hydrogen, halogen, hydroxy, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 10 carbon atoms;
R 1 to R 3 are each independently hydrogen, halogen, hydroxy, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, alkenyl having 2 to 10 carbon atoms, or
Figure 112018030415680-pat00016
ego;
L 1 , L, L 1 'and L'are each independently a C 1 to C 10 alkylene or a C 3 to C 8 cycloalkylene;
R 21 to R 23 are each independently hydrogen, halogen, hydroxy, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 10 carbon atoms;
a and b are each independently an integer of 0 to 20, provided that the sum of a and b is an integer of at least 1;
c is an integer from 0 to 20;
a', b'and c'are each independently an integer of 0 to 20;
m and n are each independently an integer of 0 to 5,
When m is an integer of 2 or more, L may be the same as or different from each other, and R 13 may be the same or different from each other,
When n is an integer of 2 or more, L'may be the same as or different from each other.
제 1항에 있어서,
상기 규소계 화합물은 하기 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4로 표시되는 규소계 화합물 중 선택되는 적어도 하나인 실리콘 질화막 식각 조성물.
[화학식 2]
Figure 112018030415680-pat00017

[화학식 3]
Figure 112018030415680-pat00018

[화학식 4]
Figure 112018030415680-pat00019

상기 화학식 2 내지 4에서,
R11 내지 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고;
R1 내지 R3는 각각 독립적으로 할로겐, 히드록시, 탄소수 1 내지 10의 알콕시 또는
Figure 112018030415680-pat00020
이고;
L1, L2 및 L3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬렌이며;
a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이고, 단 a와 b의 합은 적어도 1의 정수이고;
c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수이고;
L1' 및 L'은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬렌이며;
R21 내지 R23은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고;
a', b' 및 c'는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이고;
n은 0 내지 2의 정수이다.
The method of claim 1,
The silicon-based compound is at least one selected from silicon-based compounds represented by Chemical Formula 2, Chemical Formula 3, and Chemical Formula 4 below.
[Formula 2]
Figure 112018030415680-pat00017

[Formula 3]
Figure 112018030415680-pat00018

[Formula 4]
Figure 112018030415680-pat00019

In Formulas 2 to 4,
R 11 to R 14 are each independently hydrogen, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 10 carbon atoms;
R 1 to R 3 are each independently halogen, hydroxy, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms, or
Figure 112018030415680-pat00020
ego;
L 1 , L 2 and L 3 are each independently an alkylene having 1 to 10 carbon atoms or a cycloalkylene having 3 to 8 carbon atoms;
a and b are each independently an integer of 0 to 20, provided that the sum of a and b is an integer of at least 1;
c and d are each independently an integer of 1 to 20;
L 1 'and L' are each independently C 1 -C 10 alkylene or C 3 -C 8 cycloalkylene, and a;
R 21 to R 23 are each independently hydrogen, alkyl having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 10 carbon atoms;
a', b'and c'are each independently an integer of 0 to 20;
n is an integer from 0 to 2.
제 2항에 있어서,
상기 R11 내지 R14는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 7의 알킬이고; R1 내지 R3는 각각 독립적으로 할로겐, 히드록시 또는 탄소수 1 내지 7의 알콕시이고; L1, L2 및 L3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬렌 또는 탄소수 5 내지 7의 사이클로알킬렌이며; a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, 단 a와 b의 합은 적어도 1의 정수이고; c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수인, 실리콘 질화막 식각 조성물.
The method of claim 2,
Each of R 11 to R 14 is independently hydrogen or alkyl having 1 to 7 carbon atoms; R 1 to R 3 are each independently halogen, hydroxy or alkoxy having 1 to 7 carbon atoms; L 1 , L 2 and L 3 are each independently a C 1 to C 7 alkylene or a C 5 to C 7 cycloalkylene; a and b are each independently an integer of 0 to 5, provided that the sum of a and b is an integer of at least 1; c and d are each independently an integer of 1 to 5, a silicon nitride film etching composition.
제 1항에 있어서,
상기 실리콘 질화막 식각 조성물은 상기 실리콘 질화막 식각 조성물 총 중량에 대하여 인산 60 내지 95 중량% 및 규소계 화합물 0.01 내지 3 중량%을 포함하는, 실리콘 질화막 식각 조성물.
The method of claim 1,
The silicon nitride layer etching composition includes 60 to 95% by weight of phosphoric acid and 0.01 to 3% by weight of a silicon-based compound based on the total weight of the silicon nitride layer etching composition.
제 1항에 있어서,
상기 실리콘 질화막 식각 조성물의 실리콘 질화막/산화막 식각 선택비는 200 이상인, 실리콘 질화막 식각 조성물.
The method of claim 1,
The silicon nitride layer etching composition has a silicon nitride layer/oxide layer etching selection ratio of 200 or more.
제 1항에 있어서,
상기 실리콘 질화막 식각 조성물은 무기산, 유기산 및 암모늄염으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 더 포함하는, 실리콘 질화막 식각 조성물.
The method of claim 1,
The silicon nitride layer etching composition further comprises at least one additive selected from inorganic acids, organic acids, and ammonium salts.
제 6항에 있어서,
상기 무기산은 불화수소산, 염산, 황산, 질산, 과산화수소산, 과염소산 및 붕산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나이고; 상기 유기산은 포름산, 아세트산, 디아세트산, 이미노디아세트산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, 락트산, 아스코빅산, 옥살산, 프로피온산, 부탄산, 발레르산, 부틸아세트산, 에난틱산, 카프르산, 타르타르산, 숙신산, 말산, 말레산, 말론산, 글리콜산, 글루콘산, 글리코산, 글루타르산, 아디프산, D-글루칸산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산, 2-옥소글루타르산, 트리멜리트산, 엔도탈, 글루탐산, 메틸숙신산 및 시트르산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나이고; 상기 암모늄염은 (NH4)2SO4, (NH4)3PO4, NH4NO3, NH4CH3CO2, NH4HCO3, NH4Cl, NH4F, NH4HF2 및 NH4BF4로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인, 실리콘 질화막 식각 조성물.
The method of claim 6,
The inorganic acid is at least one selected from the group consisting of hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydroperoxide, perchloric acid and boric acid; The organic acids are formic acid, acetic acid, diacetic acid, iminodiacetic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, lactic acid, ascorbic acid, oxalic acid, propionic acid, butanoic acid, valeric acid, butylacetic acid, enanthic acid, capric acid, tartaric acid, succinic acid, malic acid. , Maleic acid, malonic acid, glycolic acid, gluconic acid, glycoic acid, glutaric acid, adipic acid, D-glucanoic acid, itaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid, 2-oxoglutaric acid, trimellitic acid, At least one selected from the group consisting of endotal, glutamic acid, methylsuccinic acid and citric acid; The ammonium salt is (NH 4 ) 2 SO 4 , (NH 4 ) 3 PO 4 , NH 4 NO 3 , NH 4 CH 3 CO 2 , NH 4 HCO 3 , NH 4 Cl, NH 4 F, NH 4 HF 2 and NH At least one selected from the group consisting of 4 BF 4, a silicon nitride film etching composition.
제 1항에 있어서,
상기 실리콘 질화막 식각 조성물은 계면활성제, 산화방지제 및 부식방지제로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는, 실리콘 질화막 식각 조성물.
The method of claim 1,
The silicon nitride layer etching composition further comprises at least one selected from surfactants, antioxidants, and corrosion inhibitors.
제 1항 내지 제 8항에서 선택되는 어느 한 항의 실리콘 질화막 식각 조성물을 이용하여 실리콘 산화막 대비 실리콘 질화막을 선택적으로 식각하는 방법.A method of selectively etching a silicon nitride layer compared to a silicon oxide layer by using the silicon nitride layer etching composition according to any one of claims 1 to 8. 제 1항 내지 제 8항에서 선택되는 어느 한 항의 실리콘 질화막 식각 조성물을 이용하여 수행되는 식각 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.A method of manufacturing a semiconductor device including an etching process performed using the silicon nitride etching composition of any one of claims 1 to 8.
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