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KR102443313B1 - Insulation layer etchant composition comprising the silane compound and method of forming pattern using the same - Google Patents

Insulation layer etchant composition comprising the silane compound and method of forming pattern using the same Download PDF

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KR102443313B1
KR102443313B1 KR1020180056902A KR20180056902A KR102443313B1 KR 102443313 B1 KR102443313 B1 KR 102443313B1 KR 1020180056902 A KR1020180056902 A KR 1020180056902A KR 20180056902 A KR20180056902 A KR 20180056902A KR 102443313 B1 KR102443313 B1 KR 102443313B1
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formula
etchant composition
silane compound
insulating film
compound represented
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최한영
김정환
김병묵
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예들은 인산 및 히드록시알킬기를 포함하는 실란 화합물을 포함하는 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예들에 따른 실란 화합물은 히드록시알킬기를 포함하여 수용액에 투입 시 겔화 또는 응집 현상이 억제될 수 있다.Embodiments of the present invention provide an insulating film etchant composition including phosphoric acid and a silane compound including a hydroxyalkyl group, and a pattern forming method using the same. When the silane compound according to embodiments of the present invention contains a hydroxyalkyl group, gelation or aggregation phenomenon may be suppressed when added to an aqueous solution.

Description

실란 화합물을 포함하는 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{INSULATION LAYER ETCHANT COMPOSITION COMPRISING THE SILANE COMPOUND AND METHOD OF FORMING PATTERN USING THE SAME}Insulation layer etchant composition containing silane compound and pattern formation method using the same

본 발명은 인산 및 히드록시알킬기를 포함하는 실란 화합물을 포함하는 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an insulating film etchant composition including phosphoric acid and a silane compound including a hydroxyalkyl group, and a pattern forming method using the same.

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

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

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

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

이에 따라, 상기 실리콘 산화막을 보호하기 위해 식각액 조성물에 추가 성분이 포함될 수 있다. 그러나, 상기 추가 성분이 식각 성분으로 작용하는 산과 상용성이 떨어지는 경우 식각 공정이 진행됨에 따라 응집, 겔화 등에 의해 균일한 식각 특성이 구현되지 않을 수 있다.Accordingly, an additional component may be included in the etchant composition to protect the silicon oxide layer. However, when the additional component has poor compatibility with an acid acting as an etching component, uniform etching characteristics may not be realized due to agglomeration, gelation, etc. as the etching process progresses.

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

한국등록특허공보 제10-0823461호Korean Patent Publication No. 10-0823461

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

본 발명의 일 과제는 수용액에 투입 시 겔화 또는 응집 현상이 억제된 실란 화합물을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a silane compound in which gelation or aggregation phenomenon is suppressed when added to an aqueous solution.

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

1. 인산; 및 하기 화학식 1로 표현되는 실란 화합물을 포함하는 절연막 식각액 조성물:1. Phosphoric acid; And an insulating film etchant composition comprising a silane compound represented by the following Chemical Formula 1:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018048966163-pat00001
Figure 112018048966163-pat00001

(화학식 1 중, R11 내지 R13은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알콕시기이고, R14는 탄소수 1 내지 4의 히드록시알킬기임)(In Formula 1, R 11 to R 13 are each independently an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and R 14 is a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms)

2. 위 1에 있어서, 상기 실란 화합물은 하기 화학식 2로 표현되는 화합물을 더 포함하는, 절연막 식각액 조성물: 2. The insulating film etchant composition according to 1 above, wherein the silane compound further comprises a compound represented by the following Chemical Formula 2:

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018048966163-pat00002
Figure 112018048966163-pat00002

(화학식 2 중, R21 내지 R25는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알콕시기이고, R26은 탄소수 1 내지 4의 히드록시알킬기이며, R27은 탄소수 1 내지 4의 알칸디일기임)(In Formula 2, R 21 to R 25 are each independently an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, R 26 is a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 27 is an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms)

3. 위 1에 있어서, 상기 실란 화합물은 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 더 포함하는, 절연막 식각액 조성물:3. The insulating film etchant composition according to the above 1, wherein the silane compound further comprises a compound represented by the following Chemical Formula 3:

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018048966163-pat00003
Figure 112018048966163-pat00003

(화학식 3 중, R31 내지 R34는 서로 독립적으로 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기임)(In Formula 3, R 31 to R 34 are each independently a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms)

4. 위 2에 있어서, 상기 실란 화합물은 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 더 포함하는, 절연막 식각액 조성물:4. The insulating film etchant composition of 2 above, wherein the silane compound further comprises a compound represented by the following Chemical Formula 3:

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018048966163-pat00004
Figure 112018048966163-pat00004

(화학식 3 중, R31 내지 R34는 서로 독립적으로 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기임)(In Formula 3, R 31 to R 34 are each independently a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms)

5. 위 4에 있어서, 상기 화학식 1로 표현되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표현되는 화합물의 중량합과 상기 화학식 3으로 표현되는 화합물의 중량의 중량비는 5:1 내지 1:5인, 절연막 식각액 조성물.5. In the above 4, the weight ratio of the sum of the weight of the compound represented by Formula 1 and the compound represented by Formula 2 to the weight of the compound represented by Formula 3 is 5:1 to 1:5, insulating film etchant composition .

6. 위 1에 있어서, 상기 실란 화합물의 함량은 조성물 총 중량 중 0.0001 내지 5중량%인, 절연막 식각액 조성물.6. The insulating film etchant composition according to the above 1, wherein the content of the silane compound is 0.0001 to 5% by weight based on the total weight of the composition.

7. 기판 상에 산화막 및 질화막을 형성하는 단계; 및7. forming an oxide film and a nitride film on the substrate; and

상기 질화막을 위 1 내지 6 중 어느 하나의 절연막 식각액 조성물을 사용하여 선택적으로 식각하는 단계를 포함하는, 패턴 형성 방법.Including the step of selectively etching the nitride film using the insulating film etchant composition of any one of 1 to 6 above, the pattern forming method.

8. 위 7에 있어서, 상기 산화막은 실리콘 산화물을 포함하며, 상기 질화막은 실리콘 질화물을 포함하는, 패턴 형성 방법.8. The method according to 7 above, wherein the oxide layer includes silicon oxide, and the nitride layer includes silicon nitride.

본 발명의 실시예들에 따른 절연막 식각액 조성물은 알콕시 및 히드록시알킬기를 포함하는 실란 화합물을 포함하고 있어 규소 산화물, 예를 들면 실리콘 산화막 등에 대한 패시베이션 기능을 수행함으로써 향상된 식각선택성 및 식각균일성을 나타낼 수 있다.The insulating film etchant composition according to the embodiments of the present invention contains a silane compound including an alkoxy and a hydroxyalkyl group to perform a passivation function on a silicon oxide, for example, a silicon oxide film, thereby exhibiting improved etch selectivity and etch uniformity. can

본 발명의 실시예들에 따른 절연막 식각액 조성물은 히드록시알킬기를 포함하는 실란 화합물을 포함하고 있어 수용액에 투입 시 겔화 또는 응집 현상이 억제될 수 있다.Since the insulating film etchant composition according to embodiments of the present invention contains a silane compound including a hydroxyalkyl group, gelation or aggregation phenomenon may be suppressed when added to an aqueous solution.

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

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

본 발명의 실시예들은 인산 및 히드록시알킬기를 포함하는 실란 화합물을 포함하는 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예들에 따른 실란 화합물은 히드록시알킬기를 포함하여 수용액에 투입 시 겔화 또는 응집 현상이 억제될 수 있다.Embodiments of the present invention provide an insulating film etchant composition including phosphoric acid and a silane compound including a hydroxyalkyl group, and a pattern forming method using the same. When the silane compound according to embodiments of the present invention contains a hydroxyalkyl group, gelation or aggregation phenomenon may be suppressed when added to an aqueous solution.

본 명세서에서, '알콕시기'는 알킬기가 산소와 결합된 형태의 1가의 원자단을 의미하며, -OR로 표시될 수 있다(R은 알킬). 알콕시기의 탄소수는 상기 알콕시기 내의 알킬기의 탄소수를 지칭하는 의미로 사용하였으며, 상기 알콕시기 내의 알킬기는 특별히 지칭하지 않는 한 직쇄 또는 분지쇄를 포함한다.In the present specification, the 'alkoxy group' refers to a monovalent atomic group in which an alkyl group is bonded to oxygen, and may be represented by -OR (R is alkyl). The number of carbon atoms in the alkoxy group is used to refer to the number of carbon atoms in the alkyl group in the alkoxy group, and the alkyl group in the alkoxy group includes straight or branched chains unless otherwise specified.

본 명세서에서, 상기 '히드록시알킬기'는 히드록시기가 알킬기와 결합된 형태의 1가의 원자단, 예를 들면 알킬기 중 하나의 수소가 히드록시기로 치환된 경우를 의미하며, -ROH로 표시될 수 있다(R은 알킬). 히드록시알킬기의 탄소수는 상기 히드록시알킬기 내의 알킬기의 탄소수를 지칭하는 의미로 사용하였으며, 상기 히드록시알킬기 내의 알킬기는 특별히 언급하지 않는 한 직쇄 또는 분지쇄를 포함한다. 상기 히드록시알킬기 내의 히드록시기의 위치는 특별히 한정되지 않는다.In the present specification, the 'hydroxyalkyl group' means a monovalent atomic group in a form in which a hydroxyl group is bonded to an alkyl group, for example, one hydrogen in the alkyl group is substituted with a hydroxyl group, and may be represented by -ROH (R silver alkyl). The number of carbon atoms in the hydroxyalkyl group is used to refer to the number of carbon atoms in the alkyl group in the hydroxyalkyl group, and the alkyl group in the hydroxyalkyl group includes straight or branched chains unless otherwise specified. The position of the hydroxy group in the hydroxyalkyl group is not particularly limited.

본 명세서에서, 상기 '알칸디일기'는 알칸에서 2개의 수소 원자가 제거된 2가의 원자단을 의미하며, -CnH2n- 로 표시될 수 있다. 특별히 언급하지 않는 한, 상기 알칸디일기는 직쇄 또는 분지쇄를 포함한다. 상기 알칸디일기는 하나 이상의 수소원자가 다른 치환기로 치환 또는 비치환된 경우를 모두 포함하는 의미로 사용하였다.In the present specification, the 'alkanediyl group' refers to a divalent atomic group in which two hydrogen atoms are removed from an alkane, and may be represented by -C n H 2n -. Unless otherwise specified, the alkanediyl group includes a straight chain or a branched chain. The alkanediyl group is used to include all cases in which one or more hydrogen atoms are substituted or unsubstituted with other substituents.

본 명세서에서, 재성장(regrowth)은 식각 대상 기판에 식각 부산물이 응집 또는 축적되어, 원하는 식각 형태를 구현하는 것을 방해하는 현상을 지칭하는 의미로 사용하였다.In the present specification, regrowth is used to refer to a phenomenon in which etching by-products are aggregated or accumulated on a substrate to be etched, thereby preventing a desired etching shape from being realized.

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

<절연막 식각액 조성물> < Insulation film etchant composition>

본 발명의 실시예들에 따른 절연막 식각액 조성물은 인산 및 하기 화학식 1로 표현되는 실란 화합물을 포함할 수 있다.The insulating film etchant composition according to embodiments of the present invention may include phosphoric acid and a silane compound represented by Chemical Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018048966163-pat00005
Figure 112018048966163-pat00005

화학식 1에서, R11 내지 R13은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알콕시기일 수 있고, R14는 탄소수 1 내지 4의 히드록시알킬기일 수 있다.In Formula 1, R 11 to R 13 may each independently be an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and R 14 may be a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 절연막 식각액 조성물은 산화막 및 질화막을 동시에 포함하는 구조물 상에 공급되어 상기 산화막은 실질적으로 손상시키지 않으면서 상기 질화막만을 고선택비로 식각하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 산화막은 실리콘 산화막일 수 있고, 상기 질화막은 실리콘 질화막일 수 있다.In an exemplary embodiment, the insulating film etchant composition may be supplied on a structure including an oxide film and a nitride film at the same time to etch only the nitride film with high selectivity without substantially damaging the oxide film. For example, the oxide layer may be a silicon oxide layer, and the nitride layer may be a silicon nitride layer.

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

(1) 인산(1) phosphoric acid

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

인산의 함량이 약 80중량% 미만인 경우, 전체적인 식각 속도가 저하될 수 있다. 인산의 함량이 약 95중량%를 초과하는 경우, 질화막 뿐만 아니라 산화막 또는 금속막과 같은 도전막에 대한 식각속도도 함께 증가하여 질화막에 대한 식각선택비가 저하될 수 있다.When the content of phosphoric acid is less than about 80% by weight, the overall etching rate may be reduced. When the phosphoric acid content exceeds about 95% by weight, the etching rate for not only the nitride film but also the conductive film such as an oxide film or a metal film may increase, so that the etch selectivity for the nitride film may be lowered.

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

(2) (2) 실란silane 화합물 compound

상기 절연막 식각액 조성물은 하기 화학식 1로 표현되는 실란 화합물을 포함할 수 있다.The insulating film etchant composition may include a silane compound represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018048966163-pat00006
Figure 112018048966163-pat00006

화학식 1에서, R11 내지 R13은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알콕시기일 수 있고, R14는 탄소수 1 내지 4의 히드록시알킬기일 수 있다.In Formula 1, R 11 to R 13 may each independently be an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and R 14 may be a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

일부 실시예들에 있어서, 상기 알콕시기의 탄소수는 1 내지 4일 수 있다. 알콕시기의 탄소수가 상기 범위에 속하는 경우, 절연막 식각액 조성물의 산화막 패시베이션 기능 및 겔화 또는 응집 현상 방지 기능이 원할하게 수행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 알콕시기의 탄소수는 1 내지 3일 수 있고, 보다 바람직하게는 메톡시(-OMe) 또는 에톡시(-OEt)일 수 있다.In some embodiments, the alkoxy group may have 1 to 4 carbon atoms. When the number of carbon atoms of the alkoxy group falls within the above range, an oxide film passivation function and a gelation or aggregation prevention function of the insulating film etchant composition may be smoothly performed. Preferably, the carbon number of the alkoxy group may be 1 to 3, more preferably methoxy (-OMe) or ethoxy (-OEt).

일부 실시예들에 있어서, 상기 히드록시알킬기의 탄소수는 1 내지 4일 수 있다. 히드록시알킬기의 탄소수가 상기 범위에 속하는 경우, 절연막 식각액 조성물의 겔화 또는 응집 방지 성능과 산화막 패시베이션 성능이 함께 향상될 수 있다. 또한, 재성장(regrowth) 억제 효과도 증진될 수 있다. 바람직하게는, 상기 히드록시알킬기의 탄소수는 1 내지 3일 수 있고, 보다 바람직하게는 히드록시메틸(-Me-OH) 또는 히드록시에틸(-Et-OH)일 수 있다.In some embodiments, the hydroxyalkyl group may have 1 to 4 carbon atoms. When the number of carbon atoms of the hydroxyalkyl group falls within the above range, the performance of preventing gelation or aggregation of the insulating film etchant composition and the passivation performance of the oxide film may be improved together. In addition, the regrowth inhibitory effect may be enhanced. Preferably, the hydroxyalkyl group may have 1 to 3 carbon atoms, more preferably hydroxymethyl (-Me-OH) or hydroxyethyl (-Et-OH).

일부 실시예에 있어서, 상기 절연막 식각액 조성물은 하기 화학식 2로 표현되는 실란 화합물을 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the insulating film etchant composition may further include a silane compound represented by Chemical Formula 2 below.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018048966163-pat00007
Figure 112018048966163-pat00007

화학식 2에서, R21 내지 R25는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알콕시기일 수 있고, R26은 탄소수 1 내지 4의 히드록시알킬기일 수 있으며, R27은 탄소수 1 내지 4의 알칸디일기일 수 있다.In Formula 2, R 21 to R 25 may be each independently an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, R 26 may be a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 27 is an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms. can

일부 실시예들에 있어서, 상기 알콕시기의 탄소수는 1 내지 4일 수 있다. 알콕시기의 탄소수가 상기 범위에 속하는 경우, 절연막 식각액 조성물의 산화막 패시베이션 기능 및 겔화 또는 응집 현상 방지 기능이 원할하게 수행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 알콕시기의 탄소수는 1 내지 3일 수 있고, 보다 바람직하게는 메톡시(-OMe) 또는 에톡시(-OEt)일 수 있다.In some embodiments, the alkoxy group may have 1 to 4 carbon atoms. When the number of carbon atoms of the alkoxy group falls within the above range, an oxide film passivation function and a gelation or aggregation prevention function of the insulating film etchant composition may be smoothly performed. Preferably, the carbon number of the alkoxy group may be 1 to 3, more preferably methoxy (-OMe) or ethoxy (-OEt).

일부 실시예들에 있어서, 상기 히드록시알킬기의 탄소수는 1 내지 4일 수 있다. 히드록시알킬기의 탄소수가 상기 범위에 속하는 경우, 절연막 식각액 조성물의 겔화 또는 응집 방지 성능과 산화막 패시베이션 성능이 함께 향상될 수 있다. 또한, 재성장(regrowth) 억제 효과도 증진될 수 있다. 바람직하게는, 상기 히드록시알킬기의 탄소수는 1 내지 3일 수 있고, 보다 바람직하게는 히드록시메틸(-Me-OH) 또는 히드록시에틸(-Et-OH)일 수 있다.In some embodiments, the hydroxyalkyl group may have 1 to 4 carbon atoms. When the number of carbon atoms of the hydroxyalkyl group falls within the above range, the performance of preventing gelation or aggregation of the insulating film etchant composition and the passivation performance of the oxide film may be improved together. In addition, the regrowth inhibitory effect may be enhanced. Preferably, the hydroxyalkyl group may have 1 to 3 carbon atoms, more preferably hydroxymethyl (-Me-OH) or hydroxyethyl (-Et-OH).

일부 실시예들에 있어서, 상기 R27은 탄소수 1 내지 4의 알칸디일기일 수 있다. 상기 탄소수 1 내지 4의 알칸디일기를 통해 2개의 실란-포달이 이격됨으로써, 킬레이팅 효과로 인해 산화막 패시베이션 기능이 증진될 수 있다. 바람직하게는, 상기 알칸디일기의 탄소수는 1 내지 3일 수 있고, 보다 바람직하게는 메탄디일 또는 1,2-에탄디일일 수 있다.In some embodiments, R 27 may be an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms. Since the two silane-podals are spaced apart through the alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms, the passivation function of the oxide film may be enhanced due to the chelating effect. Preferably, the carbon number of the alkanediyl group may be 1 to 3, more preferably methanediyl or 1,2-ethanediyl.

상기 식각액 조성물 내 상기 화학식 1로 표현되는 실란 화합물은 질화막이 식각되는 동안 산화막을 보호하는, 이른바 패시베이션 작용을 수행할 수 있다. 상기 실란 화합물의 알콕시기는 가수분해 등을 통해 히드록시기로 치환될 수 있고, 상기 치환된 히드록시기는 규소 산화물과 상호작용을 통해 산화막에 대한 패시베이션층 또는 배리어를 형성할 수 있다. 상기 패시베이션 작용을 통해 상기 식각액 조성물은 산화막에 대한 고선택비를 가질 수 있다.The silane compound represented by Chemical Formula 1 in the etchant composition may perform a so-called passivation function of protecting the oxide layer while the nitride layer is being etched. The alkoxy group of the silane compound may be substituted with a hydroxyl group through hydrolysis, etc., and the substituted hydroxyl group may form a passivation layer or a barrier to the oxide layer through interaction with silicon oxide. Through the passivation action, the etchant composition may have a high selectivity with respect to the oxide layer.

또한, 상기 실란 화합물은 질화막의 식각 과정에서 생성된 규소 산화물을 안정화시킴으로써 규소 산화물의 재성장(regrowth)를 억제시킬 수도 있다.In addition, the silane compound may suppress the regrowth of silicon oxide by stabilizing the silicon oxide generated during the etching process of the nitride layer.

일부 실시예에 있어서, 실리콘 질화막 식각 과정에서 식각 부산물, 이 생성될 수 있다. 용액 내 상기 식각 부산물의 농도가 용해도를 초과할 경우, 식각 대상 기판에 식각 부산물이 응집 또는 축적되는, 재성장이 발생할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 상기 식각 부산물은 규소 산화물일 수 있다.In some embodiments, an etch by-product may be generated during the silicon nitride layer etching process. When the concentration of the etch by-product in the solution exceeds the solubility, regrowth may occur in which the etch by-product is aggregated or accumulated on the substrate to be etched. In some embodiments, the etching by-product may be silicon oxide.

하지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물은 상기 화학식 1로 표현되는 실란 화합물을 통해 용액 내 상기 규소 산화물을 안정화시킴으로써 규소 산화물의 용해도를 향상시키고, 그 결과 규소 산화물의 재성장 억제 및 원하는 형태의 패턴 구현이 가능하다.However, the etchant composition according to an embodiment of the present invention improves the solubility of silicon oxide by stabilizing the silicon oxide in solution through the silane compound represented by Chemical Formula 1, and as a result, suppression of regrowth of silicon oxide and a pattern of a desired shape implementation is possible.

구체적으로, 상기 화학식 1로 표현되는 실란 화합물은 규소 원자에 직접 연결되는 알콕시기 및 상기 알콕시기로부터 유도된 히드록시기를 통해 규소 산화물과 결합을 형성할 수 있다.Specifically, the silane compound represented by Formula 1 may form a bond with the silicon oxide through an alkoxy group directly connected to a silicon atom and a hydroxyl group derived from the alkoxy group.

한편, 상기 실란 화합물은 히드록시알킬기, 즉 알칸디일기를 통해 규소 원자로부터 이격된 히드록시기를 포함하고 있어, 물에 대한 친수성을 나타낼 수 있다.Meanwhile, the silane compound includes a hydroxy group spaced apart from a silicon atom through a hydroxyalkyl group, that is, an alkanediyl group, and thus may exhibit hydrophilicity to water.

그 결과, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연막 식각액 조성물은 질화막 식각 공정의 부산물인 규소 산화물을 포집하여 규소 산화물의 용해도를 향상시키고, 규소 산화물의 재성장을 억제할 수 있다.As a result, the insulating film etchant composition according to an embodiment of the present invention can improve the solubility of silicon oxide by collecting silicon oxide, which is a by-product of the nitride film etching process, and suppress the regrowth of silicon oxide.

일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각액 조성물은 상기 화학식 2로 표현되는 화합물을 더 포함할 수 있다. 싱글-실란포달 화합물인 화학식 1로 표현되는 화합물과 다이-실란포달 화합물인 화학식 2로 표현되는 화합물을 동시에 포함함으로써, 절연막 식각액 조성물의 산화막 패시베이션 효과, 겔화 또는 응집 방지 효과 및 재성장 억제 효과가 보다 더 향상될 수 있다.In some embodiments, the insulating film etchant composition may further include a compound represented by Formula 2 above. By simultaneously including the compound represented by Formula 1, which is a single-silanpodal compound, and the compound represented by Formula 2, which is a di-silanpodal compound, the oxide film passivation effect, gelation or aggregation prevention effect, and regrowth inhibitory effect of the insulating film etchant composition are more can be improved

일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각액 조성물은 상기 화학식 1로 표현되는 화합물과 상기 화학식 2로 표현되는 화합물을 중량비를 기준으로 10:0 내지 1:10의 비율로 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 화학식 1로 표현되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표현되는 화합물의 중량비는 10:1 내지 1:10, 보다 바람직하게는 5:1 내지 1:5, 보다 더욱 바람직하게는 2:1 내지 1:2일 수 있다.In some embodiments, the insulating film etchant composition may include the compound represented by Formula 1 and the compound represented by Formula 2 in a weight ratio of 10:0 to 1:10. Preferably, the weight ratio of the compound represented by Formula 1 to the compound represented by Formula 2 is 10:1 to 1:10, more preferably 5:1 to 1:5, even more preferably 2:1 to It can be 1:2.

일부 실시예들에 있어서, 절연막 식각액 조성물은 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the insulating film etchant composition may further include a compound represented by Formula 3 below.

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018048966163-pat00008
Figure 112018048966163-pat00008

화학식 3에서, R31 내지 R34는 서로 독립적으로 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기일 수 있다. In Formula 3, R 31 to R 34 may be each independently a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms.

일부 실시예들에 있어서, 상기 R31 내지 R34 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기일 수 있다. 알콕시기의 탄소수가 상기 범위에 속하는 경우, 절연막 식각액 조성물의 산화막 패시베이션 기능이 원할하게 수행될 수 있다. 또한, 겔화 방지 특성이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 상기 알콕시기는 탄소수 1 내지 3일 수 있으며, 보다 바람직하게는 메톡시(-OMe) 또는 에톡시(-OEt)일 수 있다.In some embodiments, at least one of R 31 to R 34 may be an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. When the number of carbon atoms of the alkoxy group falls within the above range, the oxide film passivation function of the insulating film etchant composition may be smoothly performed. In addition, anti-gelling properties can be improved. Preferably, the alkoxy group may have 1 to 3 carbon atoms, more preferably methoxy (-OMe) or ethoxy (-OEt).

절연막 식각액 조성물이 상기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 더 포함함으로써, 산화막에 대한 패시베이션 기능, 즉 질화막에 대한 식각선택비가 향상될 수 있다.As the insulating film etchant composition further includes the compound represented by Chemical Formula 3, the passivation function for the oxide film, that is, the etch selectivity for the nitride film may be improved.

일부 실시예들에 있어서, 상기 화학식 1로 표현되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표현되는 화합물의 중량합과 상기 화학식 3으로 표현되는 화합물의 중량의 중량비((화학식1+화학식2):(화학식3))는 5:1 내지 1:5일 수 있다. 상기 중량비 내에서, 식각액 조성물의 산화막 패시베이션 및 겔화 또는 응집 억제 기능이 고르게 향상될 수 있다.In some embodiments, the weight ratio of the sum of the weight of the compound represented by Formula 1 and the compound represented by Formula 2 to the weight of the compound represented by Formula 3 ((Formula 1 + Formula 2): (Formula 3) ) may be 5:1 to 1:5. Within the above weight ratio, an oxide film passivation and gelation or aggregation inhibition function of the etchant composition may be uniformly improved.

일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각액 조성물은 조성물 총 중량 중 상기 실란 화합물을 약 0.0001 내지 5중량% 포함할 수 있다. 상기 실란 화합물의 함량이 약 0.0001 중량% 미만인 경우, 산화막 패시베이션, 즉 선택적 식각 기능이 실질적으로 구현되지 않을 수 있다. 상기 실란 화합물의 함량이 약 5 중량%를 초과하는 경우, 오히려 인산의 식각 성능이 지나치게 저해되거나 경시 안정성이 떨어질 수 있다.In some embodiments, the insulating film etchant composition may include about 0.0001 to 5% by weight of the silane compound based on the total weight of the composition. When the content of the silane compound is less than about 0.0001 wt%, the oxide film passivation, that is, the selective etching function may not be substantially implemented. When the content of the silane compound exceeds about 5% by weight, the etching performance of phosphoric acid may be excessively inhibited or stability over time may be deteriorated.

바람직하게는, 산화막 패시베이션 효과 및 식각 균일성을 고려하여, 상기 실란 화합물의 함량은 조성물 총 중량 중 약 0.01 내지 5중량%, 보다 바람직하게는 0.01 내지 1중량%로 조절될 수 있다.Preferably, in consideration of the oxide film passivation effect and etching uniformity, the content of the silane compound may be adjusted to about 0.01 to 5 wt%, more preferably 0.01 to 1 wt%, based on the total weight of the composition.

상기 절연막 식각액 조성물은 여분의 물(예를 들면, 탈이온수)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 인산은 수용액 형태(예를 들면, 85 중량% 인산)로 제공될 수 있으며, 상기 실란 화합물은 인산 수용액 100중량부에 대해 상술한 함량으로 혼합될 수 있다.The insulating film etchant composition may include extra water (eg, deionized water). For example, phosphoric acid may be provided in the form of an aqueous solution (eg, 85 wt% phosphoric acid), and the silane compound may be mixed in an amount described above with respect to 100 parts by weight of the aqueous phosphoric acid solution.

일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각액 조성물은 상술한 인산, 상기 실란 화합물 및 여분의 물로 실질적으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 절연막 식각액 조성물은 상기 실란 화합물의 패시베이션 성능 및 경시 안정성을 저해하지 않는 범위 내에서 식각증진제와 같은 추가 성분을 포함할 수도 있다.In some embodiments, the insulating film etchant composition may be substantially composed of the above-described phosphoric acid, the silane compound, and excess water. In some embodiments, the insulating film etchant composition may include an additional component such as an etch enhancer within a range that does not impair the passivation performance and chronological stability of the silane compound.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 화학식 1로 표현되는 실란 화합물은 하기 화학식 4 또는 5로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the silane compound represented by Formula 1 may include a compound represented by Formula 4 or 5 below.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112018048966163-pat00009
Figure 112018048966163-pat00009

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112018048966163-pat00010
Figure 112018048966163-pat00010

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 화학식 2로 표현되는 실란 화합물은 하기 화학식 6 또는 7로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the silane compound represented by Formula 2 may include a compound represented by Formula 6 or 7 below.

[화학식 6] [Formula 6]

Figure 112018048966163-pat00011
Figure 112018048966163-pat00011

[화학식 7] [Formula 7]

Figure 112018048966163-pat00012
Figure 112018048966163-pat00012

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 화학식 3으로 표현되는 실란 화합물은 하기 화학식 8로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the silane compound represented by Formula 3 may include a compound represented by Formula 8 below.

[화학식 8] [Formula 8]

Figure 112018048966163-pat00013
Figure 112018048966163-pat00013

<패턴 형성 방법><Pattern Forming Method>

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

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

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

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

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

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

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

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

이에 따라, 노출된 질화막(120) 부분을 제거하여 질화막 패턴(125)을 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 절연막 식각액 조성물은 상술한 실란 화합물에 의해 현저히 향상된 산화막 패시베이션을 장시간 안정적으로 제공할 수 있다. 따라서, 산화막(110) 표면은 실질적으로 식각 혹은 손상되지 않고, 질화막(120)만 선택적으로 식각될 수 있다.Accordingly, the nitride layer pattern 125 may be formed by removing the exposed portion of the nitride layer 120 . As described above, the insulating film etchant composition according to the exemplary embodiments may stably provide the oxide film passivation significantly improved by the above-described silane compound for a long time. Accordingly, the surface of the oxide layer 110 is not substantially etched or damaged, and only the nitride layer 120 may be selectively etched.

식각 공정의 효율성을 위해, 상기 식각액 조성물의 온도는 약 150℃이상의 온도로 가열될 수 있다. 포토레지스트 패턴(130)은 이후, 스트립(strip) 공정 및/또는 애싱(ashing) 공정을 통해 제거될 수 있다.For the efficiency of the etching process, the temperature of the etchant composition may be heated to a temperature of about 150° C. or higher. Thereafter, the photoresist pattern 130 may be removed through a strip process and/or an ashing process.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 질화막(120)을 부분적으로 식각할 수도 있으나, 상기 식각액 조성물을 사용하여 질화막(120)을 전체적으로 제거할 수도 있다. 이 경우에도, 산화막(110)의 상면 전체가 상술한 실란 화합물에 의해 전체적으로 패시베이션되어 식각 손상으로부터 보호될 수 있다.1 to 3 , the nitride layer 120 may be partially etched, but the nitride layer 120 may be entirely removed using the etchant composition. Even in this case, the entire upper surface of the oxide layer 110 may be entirely passivated by the above-described silane compound to be protected from etching damage.

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

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

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

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

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

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

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

실시예Example and 비교예comparative example

하기 표 1의 성분 및 함량(중량부)에 따라 실시예 및 비교예의 절연막 식각액 조성물을 제조하였다. The insulating film etchant compositions of Examples and Comparative Examples were prepared according to the components and contents (parts by weight) of Table 1 below.

실란 화합물silane compound 85% 인산 수용액85% aqueous phosphoric acid solution 성분ingredient 함량content 실시예 1Example 1 A-1A-1 1One 100100 실시예 2Example 2 A-1/A-3A-1/A-3 0.5/0.50.5/0.5 100100 실시예 3Example 3 A-1/A-5A-1/A-5 0.5/0.50.5/0.5 100100 실시예 4Example 4 A-1/A-3/A-5A-1/A-3/A-5 0.25/0.25/0.50.25/0.25/0.5 100100 실시예 5Example 5 A-2/A-4A-2/A-4 0.5/0.50.5/0.5 100100 비교예 1Comparative Example 1 A-5A-5 1One 100100 비교예 2Comparative Example 2 A'-1A'-1 1One 100100 비교예 3Comparative Example 3 A'-2A'-2 1One 100100 비교예 4Comparative Example 4 A'-3A'-3 1One 100100

표 1에 기재된 구체적인 성분들은 아래와 같다.A-1: 하기 화학식 4로 표현되는 실란 화합물Specific components listed in Table 1 are as follows. A-1: A silane compound represented by the following formula (4)

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112018048966163-pat00014
Figure 112018048966163-pat00014

A-2: 하기 화학식 5로 표현되는 실란 화합물A-2: a silane compound represented by the following formula (5)

[화학식 5] [Formula 5]

Figure 112018048966163-pat00015
Figure 112018048966163-pat00015

A-3: 하기 화학식 6으로 표현되는 실란 화합물A-3: a silane compound represented by the following formula (6)

[화학식 6] [Formula 6]

Figure 112018048966163-pat00016
Figure 112018048966163-pat00016

A-4: 하기 화학식 7로 표현되는 실란 화합물A-4: a silane compound represented by the following formula (7)

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112018048966163-pat00017
Figure 112018048966163-pat00017

A-5: 하기 화학식 8로 표현되는 실란 화합물A-5: a silane compound represented by the following formula (8)

[화학식 8][Formula 8]

Figure 112018048966163-pat00018
Figure 112018048966163-pat00018

A'-1: 하기 화학식 9로 표현되는 실란 화합물A'-1: a silane compound represented by the following formula (9)

[화학식 9][Formula 9]

Figure 112018048966163-pat00019
Figure 112018048966163-pat00019

A'-2: 하기 화학식 10으로 표현되는 실란 화합물A'-2: a silane compound represented by the following formula (10)

[화학식 10][Formula 10]

Figure 112018048966163-pat00020
Figure 112018048966163-pat00020

A'-3: 하기 화학식 11로 표현되는 실란 화합물A'-3: a silane compound represented by the following formula (11)

[화학식11][Formula 11]

Figure 112018048966163-pat00021
Figure 112018048966163-pat00021

실험예Experimental example

(1) 수용성 평가(1) Acceptability evaluation

실시예 및 비교예의 절연막식각액 조성물의 수용성을 평가하였다. 구체적으로, 상온에서 물 100g에 실시예 및 비교예의 절연막 식각액 조성물 1g을 혼합하고, 상온에서 1분간 교반 후 추가적으로 5분간 상온에서 방치 했을 때 상분리 생성여부를 평가하였다.The water solubility of the insulating film etchant composition of Examples and Comparative Examples was evaluated. Specifically, the generation of phase separation was evaluated when 1 g of the insulating film etchant compositions of Examples and Comparative Examples were mixed with 100 g of water at room temperature, stirred at room temperature for 1 minute, and left at room temperature for additional 5 minutes.

<용해성 판정><Determination of solubility>

◎: 상온 방치 상태에서 미용해 폴리머가 육안으로 확인되지 않음.(double-circle): Undissolved polymer was not visually confirmed in the state left at room temperature.

○: 상온 상태에서 미용해 폴리머가 육안으로 확인되지 않으나, 상온 방치 상태에서 소량의 미용해 폴리머가 육안으로 확인됨.○: Undissolved polymer was not visually confirmed at room temperature, but a small amount of undissolved polymer was visually confirmed when left at room temperature.

×: 상온 상태에서 미용해 폴리머가 육안으로 확인됨.×: The undissolved polymer was visually confirmed at room temperature.

(2) (2) 겔(Gel)화Gelation 방지 특성 측정 Measurement of prevention properties

실시예 및 비교예의 식각액 조성물의 겔화 방지 특성을 평가하였다. 구체적으로, 상기 실시예 및 비교예의 절연막 식각액 조성물을 상온에서 1분간 교반 후, 추가적으로 1분간 상온에서 방치 했을 때 상분리 여부를 평가하였다.The anti-gelling properties of the etchant compositions of Examples and Comparative Examples were evaluated. Specifically, phase separation was evaluated when the insulating film etchant compositions of Examples and Comparative Examples were stirred at room temperature for 1 minute and then left at room temperature for additional 1 minute.

<용해성 판정><Determination of solubility>

○: 상온 방치 상태에서 미용해 폴리머가 육안으로 확인되지 않음.○: Undissolved polymer was not visually confirmed in a state of being left at room temperature.

△: 상온 상태에서 미용해 폴리머가 육안으로 확인되지 않으나, 상온 방치 상태에서 소량의 미용해 폴리머가 육안으로 확인됨.△: Undissolved polymer was not visually confirmed at room temperature, but a small amount of undissolved polymer was visually confirmed at room temperature left.

×: 상온 상태에서 미용해 폴리머가 육안으로 확인됨.×: The undissolved polymer was visually confirmed at room temperature.

(3) 실리콘 (3) silicone 질화막nitride film (( SiNSiN ) ) 식각속도Etching rate (Etch Rate: E/R) 측정(Etch Rate: E/R) measurement

실리콘 질화막(SiN) 5000Å 두께의 웨이퍼를 2x2cm2의 크기로 잘라서 샘플을 제조하고, 상기 샘플을 상기의 실시예 및 비교예의 조성물들 내에 160℃의 온도에서 3분간 침지하였다. 이후, 탈이온수(DIW)로 세정 및 건조 후에, 주사전자현미경(SEM)으로 막두께를 측정하여 식각 속도(Å/min)를 측정하였다.A silicon nitride film (SiN) 5000Å thick wafer was cut to a size of 2x2cm 2 to prepare a sample, and the sample was immersed in the compositions of Examples and Comparative Examples at a temperature of 160° C. for 3 minutes. Thereafter, after washing and drying with deionized water (DIW), the film thickness was measured with a scanning electron microscope (SEM) to measure the etching rate (Å/min).

(4) 실리콘 산화막((4) silicon oxide film ( SiOSiO 22 ) ) 식각속도Etching rate 측정 measurement

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

(5) 처리매수에 따른 (5) According to the number of processed SiOSiO 재성장 억제 inhibition of regrowth

실리콘 질화막(SiN) 5000Å 두께의 웨이퍼를 2x5cm2의 크기로 잘라서 SiN 기판을 준비하고, 상기의 실시예 및 비교예의 조성물들 각각에 준비한 SiN 기판을 5장씩 투입하여 160℃의 온도에서 60분간 처리 후 SiN 기판을 각각의 조성물에서 제거하였다. 그 다음 실리콘 산화막(SiO2) 400Å 두께의 웨이퍼를 2x2cm2의 크기로 잘라서 시편을 준비하고, 상기 샘플을 표 1에 기재된 실시예 및 비교예의 조성물들 내에 160℃의 온도에서 30초간 침지하였다. 이후, 탈이온수(DIW)로 세정 및 건조 후에, 주사전자현미경(SEM)으로 막두께를 측정하여 식각 속도(Å/min)를 측정하였다.A SiN substrate was prepared by cutting a silicon nitride film (SiN) 5000 Å thick wafer into a size of 2x5 cm 2 , and 5 SiN substrates prepared in each of the compositions of Examples and Comparative Examples were put in 5 sheets each and treated at a temperature of 160° C. for 60 minutes The SiN substrate was removed from each composition. Then, a silicon oxide film (SiO 2 ) 400Å thick wafer was cut to a size of 2x2cm 2 to prepare a specimen, and the sample was immersed in the compositions of Examples and Comparative Examples described in Table 1 at a temperature of 160° C. for 30 seconds. Thereafter, after washing and drying with deionized water (DIW), the film thickness was measured with a scanning electron microscope (SEM) to measure the etching rate (Å/min).

<재성장 억제성 판정><Regrowth inhibition determination>

SiO2 E/R 변화율 (%) = (SiO2 E/R (SiN 기판 처리 전) - SiO2 E/R (SiN 기판 처리 후)/(SiO2 E/R (SiN 기판 처리 전)) x 100SiO 2 E/R change rate (%) = (SiO 2 E/R (before processing SiN substrate) - SiO 2 E/R (after processing SiN substrate)/(SiO 2 E/R (before processing SiN substrate)) x 100

○: SiO2 E/R 변화율 30% 이하○: SiO 2 E/R change rate 30% or less

△: SiO2 E/R 변화율 30% 초과 50% 이하△: SiO 2 E/R rate of change greater than 30% and less than or equal to 50%

×: SiO2 E/R 변화율 50% 초과×: SiO 2 E/R change rate more than 50%

평가 결과는 하기의 표 2에 나타낸다.The evaluation results are shown in Table 2 below.

구분division 수용성
평가
receptivity
evaluation
Gel화
방지
gelation
Prevention
질화막에 대한 선택적 식각Selective etching for nitride film 처리매수에 따른
SiO 재성장 억제
according to the number of transactions
SiO regrowth inhibition
SiN E/R
(Å/min)
(A)
SiN E/R
(Å/min)
(A)
SiO2 E/R
(Å/min)
(B)
SiO 2 E/R
(Å/min)
(B)
식각
선택비
(A/B)
etching
selection fee
(A/B)
실시예 1Example 1 117117 3.53.5 34.434.4 실시예 2Example 2 114114 2.92.9 39.339.3 실시예 3Example 3 116116 3.03.0 39.739.7 실시예 4Example 4 112112 3.13.1 38.738.7 실시예 5Example 5 118118 3.23.2 36.936.9 비교예 1Comparative Example 1 ×× 112112 0.630.63 178178 비교예 2Comparative Example 2 107107 4.34.3 2525 비교예 3Comparative Example 3 ×× ×× 110110 ≤0.1≤0.1 ≥1000≥1000 ×× 비교예 4Comparative Example 4 ×× 105105 0.70.7 150150

표 2를 참고하면, 실시예들의 경우 비교예들보다 겔화 방지 성능, 식각 선택비 및 SiO 재성장 억제 성능이 전반적으로 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, in the case of Examples, it can be seen that the gelation prevention performance, the etch selectivity, and the SiO regrowth inhibition performance are generally superior to those of the Comparative Examples.

비교예 1의 경우 식각 선택비가 우수하나 겔화 방지 성능 및 SiO 재성장 억제 성능이 저하되었으며, 비교예 2의 경우 식각 선택비가 매우 낮았다. 비교예 3의 경우에는 식각 선택비가 우수하나, 수용성 및 겔화 방지 성능 및 SiO 재성장 억제 성능이 현저히 낮았다. 비교예 4의 경우에는 수용성 및 식각 선택비가 우수하나, 겔화 방지 성능이 현저히 낮았으며 SiO 재성장 억제 성능 역시 낮았다.In the case of Comparative Example 1, the etch selectivity was excellent, but the gelation prevention performance and the SiO regrowth inhibition performance were deteriorated, and in the case of Comparative Example 2, the etch selectivity was very low. In the case of Comparative Example 3, the etching selectivity was excellent, but the water solubility and gelation prevention performance and the SiO regrowth inhibition performance were remarkably low. In the case of Comparative Example 4, water solubility and etch selectivity were excellent, but the gelation prevention performance was remarkably low, and the SiO regrowth inhibition performance was also low.

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

Claims (8)

인산; 및
하기 화학식 1로 표현되는 실란 화합물을 포함하는 절연막 식각액 조성물:
[화학식 1]
Figure 112018048966163-pat00022

(화학식 1 중, R11 내지 R13은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알콕시기이고, R14는 탄소수 1 내지 4의 히드록시알킬기임)
phosphoric acid; and
An insulating film etchant composition comprising a silane compound represented by the following Chemical Formula 1:
[Formula 1]
Figure 112018048966163-pat00022

(In Formula 1, R 11 to R 13 are each independently an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and R 14 is a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms)
청구항 1에 있어서, 상기 실란 화합물은 하기 화학식 2로 표현되는 화합물을 더 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 2]
Figure 112018048966163-pat00023

(화학식 2 중, R21 내지 R25는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알콕시기이고, R26은 탄소수 1 내지 4의 히드록시알킬기이며, R27은 탄소수 1 내지 4의 알칸디일기임)
The method according to claim 1, wherein the silane compound further comprises a compound represented by the following formula (2), insulating film etchant composition:
[Formula 2]
Figure 112018048966163-pat00023

(In Formula 2, R 21 to R 25 are each independently an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, R 26 is a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 27 is an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms)
청구항 1에 있어서, 상기 실란 화합물은 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 더 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 3]
Figure 112018048966163-pat00024

(화학식 3 중, R31 내지 R34는 서로 독립적으로 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기임)
The method according to claim 1, wherein the silane compound further comprises a compound represented by the following formula (3), insulating film etchant composition:
[Formula 3]
Figure 112018048966163-pat00024

(In Formula 3, R 31 to R 34 are each independently a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms)
청구항 2에 있어서, 상기 실란 화합물은 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 더 포함하는, 절연막 식각액 조성물:
[화학식 3]
Figure 112018048966163-pat00025

(화학식 3 중, R31 내지 R34는 서로 독립적으로 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기임)
The method according to claim 2, wherein the silane compound further comprises a compound represented by the following formula (3), insulating film etchant composition:
[Formula 3]
Figure 112018048966163-pat00025

(In Formula 3, R 31 to R 34 are each independently a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms)
청구항 4에 있어서, 상기 화학식 1로 표현되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표현되는 화합물의 중량합과 상기 화학식 3으로 표현되는 화합물의 중량의 중량비는 5:1 내지 1:5인, 절연막 식각액 조성물.
The method according to claim 4, The weight ratio of the sum of the weight of the compound represented by Formula 1 and the compound represented by Formula 2 to the weight of the compound represented by Formula 3 is 5:1 to 1:5, the insulating film etchant composition.
청구항 1에 있어서, 상기 실란 화합물의 함량은 조성물 총 중량 중 0.0001 내지 5중량%인, 절연막 식각액 조성물.
The method according to claim 1, The content of the silane compound is 0.0001 to 5% by weight of the total weight of the composition, the insulating film etchant composition.
기판 상에 산화막 및 질화막을 형성하는 단계; 및
상기 질화막을 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 절연막 식각액 조성물을 사용하여 선택적으로 식각하는 단계를 포함하는, 패턴 형성 방법.
forming an oxide film and a nitride film on a substrate; and
Including the step of selectively etching the nitride film using the insulating film etchant composition of any one of claims 1 to 6, a pattern forming method.
청구항 7에 있어서, 상기 산화막은 실리콘 산화물을 포함하며, 상기 질화막은 실리콘 질화물을 포함하는, 패턴 형성 방법.The method of claim 7 , wherein the oxide layer includes silicon oxide, and the nitride layer includes silicon nitride.
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