(57)【要約】【課題】  大型のLCDの製造における従来の不都合を回避でき、安価且つ簡易に液晶パネルを形成できるようにする。【解決手段】  本発明においては、銅シード層の形成及び電気メッキの代わりに、基板に直接貼り付ける銅テープが採用される。これにより、従来のような隙間や欠陥の問題を回避でき、銅ラインが複数形成された大型サイズのLCDを提供することができる。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルに銅ラインを形成するための方法において、
基板に複数の溝を形成するステップと、
基板及び溝の上に銅テープを貼り付けるステップと、
溝内の銅テープを残して、溝外部の銅テープ部分を除去するように、ケミカル・メカニカル・ポリッシングを実施するステップと、
を含むことを特徴とする銅ラインの形成方法。
【請求項２】
前記溝の上には、バッファ層が形成されることを特徴とする請求項１記載の形成方法。
【請求項３】
銅テープは、高温、高圧、高温及び高圧のうちのいずれかの状態下で貼り付けられることを特徴とする請求項１記載の形成方法。
【請求項４】
前記溝は、液晶パネルの非表示領域に形成されることを特徴とする請求項１記載の形成方法。
【請求項５】
液晶パネルに銅ラインを形成するための方法において、
基板上にSiNx層を形成するステップと、
SiNx層上に複数の溝を形成するステップと、
SiNx層及び溝の上に銅テープを貼り付けるステップと、
溝内の銅テープを残して、溝外部の銅テープ部分を除去するように、ケミカル・メカニカル・ポリッシングを実施するステップと、
を含むことを特徴とする銅ラインの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルにおける銅ラインの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（LCD）には、百万個以上のトランジスタが使用されている。これらの薄膜トランジスタによって、各トランジスタに対応する液晶の並び方が制御され、各トランジスタに対応するピクセルの明るさが決定され、画像が表示される。各トランジスタは、ゲートライン及びデータラインという２つの導電ラインに接続される。ゲートラインは、画像データ受取時にトランジスタを作動させるために、トランジスタのスイッチ切替を制御する。その際、データラインは、トランジスタにデータを伝達する。導電ライン及びこれに関係するラインの電気特性は、LCDの応答時間及び解像度に影響を及ぼす。
【０００３】
最近、LCDの発展傾向は、短い応答時間及びサイズの大型化にある。一般に、大型のLCD（例えば、２０インチ以上のTFT-LCD）では、導電ラインの基材としてアルミニウム（Al）が使用される。アルミニウム（以下、アルミ）の価格が低く、アルミの導電性が良いからである。主として、LCDの導電ラインは、アルミの単一層、アルミ及び他材料の二重層、或いはアルミ合金及び他材料の二重層から形成される。
【０００４】
高速応答時間及び高解像度を有する大型サイズのLCD（特に、LCD-TV）の要求に関して、アルミ導電ラインの導電性をもってしても、従来の導電性の障害を打破することは容易でない。より高速な応答時間及びより高い解像度という要求を充足させるためには、新たな材料が見いだされねばならない。
【０００５】
現在、半導体工業では、アルミ導電ラインが、導電性の問題を解決するために優れた導電性を有する銅（Cu）に置き換えられている。しかし、銅に適したエッチング液がなく、従って、銅ラインの形成は極めて困難である。
【０００６】
ダマスク処理（damascene process）を図１〜４に示す。先ず、図１に示すように基板１０に溝（hole）２０が形成され、次いで、図２Ａに示すように基板１０の表面に連続した薄い銅シード層（copper seed layer）３０が形成される。この銅シード層によれば、銅ライン及び基板の間の付着力が改善され、連続した電気メッキ処理における銅ラインの形成に役立つ。溝２０の表面は、銅シード層３０によって同時被覆されねばならない。銅シード層３０は、電気メッキ処理中に溝２０の表面に沿って形成（成長）することができる。また、銅シード層３０は、均一且つ薄く、そして、窪みが生じないように連続していなければならない。しかるに、銅が漏出して他の層に分散する虞れがある場合、図２Ｂに示すように、他の層への銅の拡散を阻止するために、バリア層４０が追加される。このバリア層によって、銅がシリコン（silicon）と同時反応するのを阻止できる。そのために、バリア層は、上記銅分散の虞れがある場合には、銅シード層３０の前に形成される。
【０００７】
次いで、銅シード層３０を連続的に円滑に良好に銅電気メッキ層５０で被覆するように、銅シード層３０上に銅電気メッキ層５０を電気メッキ形成するために、電気メッキ処理が実施される。図３に示すように、溝２０は、銅電気メッキ層５０で充たされ、隙間ないし欠陥が生じないようにされる（バリア層を図示せず）。最後に、銅シード層３０を研磨して、図４に示すように、基板１０の表面と溝２０の内側の銅シード層３０の一部のみが残るように、ケミカル・メカニカル・ポリッシング（CMP）が実施される。このようにして、銅導電ラインの形成が完了となる。
【特許文献１】米国特許第6,414,382号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記銅導電ラインの製造方法は、TFT-LCDに適用できない。その主たる理由は、液晶パネルの領域が半導体工業における１２インチのウェーハと比較して相当大きいことにある。銅シード層３０の形成に関して、銅シード層３０の厚さは、所定範囲内の制御が困難であり、従って、幾つかの隙間等が内部に生じ易い。また、銅の電気メッキの速度は、どの位置でも速度が殆ど等しいように高精度に制御されねばならない。しかるに、LCDのサイズが大きくなればなる程、このような問題の困難性が増大する。大型サイズの液晶パネルにとって、斯かる問題の克服はなかなか困難である。
【０００９】
従来技術にあっては、銅導電ラインの処理法は大領域に実施困難である。従って、本発明の目的の１つは、大領域の不均一な銅シード層の形成を回避でき、銅導電ラインの新奇な処理法を提供することにある。本発明の別の目的は、大領域の均一な銅ラインを形成できる銅ライン製造方法を採用することにある。本発明の更に別の目的は、処理及び価格の低減のために従来の銅ライン処理に代えて、基板上に銅テープを直接貼り付けることを採用することにある。本発明の他の目的は、銅テープの採用により銅ラインに隙間や欠陥が生じないようにし、均一な銅ラインを形成することにある。本発明の更に他の目的は、LCDにおけるRC遅延時間の短縮のためにアルミラインを銅ラインで置き換えることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、液晶パネルにおける銅ラインの構造を提供する。本発明構造は、基板及び複数の銅ラインを有しており、基板は基板表面に複数の溝を有し、銅ラインは基板表面に銅テープを貼り付けることによって形成され、溝外部の銅テープ部分を完全に除去するために、ケミカル・メカニカル・ポリッシングが実施される。
【００１１】
また、本発明は、液晶パネルにおける銅ラインの製造方法を提供する。本製造方法は、基板に複数の溝を形成すること、溝及び基板の上に銅テープを貼り付けること、溝の外部の銅テープ部分を除去するためにケミカル・メカニカル・ポリッシングを実施することを含む。
【００１２】
本発明に係る解決手段を更に具体的に説明すると、次の通りになる。
【００１３】
［第１実施態様］
液晶パネルに銅ラインを形成するための方法において、
基板に複数の溝を形成するステップと、
基板及び溝の上に銅テープを貼り付けるステップと、
溝内の銅テープを残して、溝外部の銅テープ部分を除去するように、ケミカル・メカニカル・ポリッシングを実施するステップと、
を含むことを特徴とする銅ラインの形成方法。
【００１４】
［第２実施態様］
第１実施態様において、前記溝の上には、バッファ層が形成される。
【００１５】
［第３実施態様］
第１実施態様において、銅テープは、高温、高圧、高温及び高圧のうちのいずれかの状態下で貼り付けられる。
【００１６】
［第４実施態様］
第１実施態様において、前記溝は、液晶パネルの非表示領域に形成される。
【００１７】
［第５実施態様］
液晶パネルに銅ラインを形成するための方法において、
基板上にSiNx層を形成するステップと、
SiNx層上に複数の溝を形成するステップと、
SiNx層及び溝の上に銅テープを貼り付けるステップと、
溝内の銅テープを残して、溝外部の銅テープ部分を除去するように、ケミカル・メカニカル・ポリッシングを実施するステップと、
を含むことを特徴とする銅ラインの形成方法。
【発明の効果】
【００１８】
銅（粘着）テープの厚さの差が非常に小さく（即ち、均一であり）、銅ラインにおける隙間や欠陥の発生を容易に制御できることから、本発明によれば、不均一性や隙間発生等の問題を効果的に回避できる。また、本発明の処理ステップは、従来のそれよりも少なく、従って、処理時間及びコストの双方を効果的に低減できる。銅の接着力を高めて銅拡散を回避するために銅テープ及び基板の間には、異なった構造ないし層を設けることができる。アルミラインを銅ラインで置き換えることにより、LCDにおけるRC遅延時間を短縮させることができるが、アルミニウムの導電性の障害をもたらす大型サイズのLCDの応答時間及び解像度は制限されることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の幾つかの実施の形態を詳細に説明する。もっとも、本発明は、以下に詳細に記載する形態に加えて他の形態を含む幅広い範囲内において実施可能であり、本発明の範囲は、請求の範囲によってのみ規定され、それ以外のものに限定されるものではない、ということに留意されたい。
【００２０】
異なる要素の部品等は寸法通りに描かれていない。本発明の記載を明確にして理解を容易にするために、本発明に直接関係しない部分の図示を省略し、関連する部品等は寸法的に誇張している場合がある。
【００２１】
図５は、本発明の好適な一実施の形態における基板に形成される溝（trench）を示す。先ず、基板１１０には、複数の溝１２０が形成される。溝の形成ステップは次から成る。基板１１０上にフォトレジスト層をスピンコートし；マスクを介してフォトレジスト層を露光し；溝１２０の領域の上側のフォトレジスト層の一部を除去するためにフォトレジスト層を現像し；フォトレジスト層を溝１２０形成用のマスクとして基板１１０をエッチングし；フォトレジストを除去する。一般に、基板１１０は、ウェットエッチングによってエッチングされる。エッチング液は、好ましくは、NaOH、HF、又は、HFとNH4Fの混合液である。
【００２２】
図６を参照すると、銅（粘着）テープ、即ち、銅のスライスないし薄片、が溝１２０の上に積層形成され、欠陥や隙間が無いように溝１２０を満たしている。銅テープが溝１２０を全体的かつ容易に満たし、基板１１０上に密に広がるのを確実にするために、銅テープ１６０は、銅テープ１６０及び溝１２０の間の接着力を高めるために、高温又は高圧で、或いは、高温且つ高圧で貼り付けられる
最後に、銅テープは、溝１２０の外側の銅テープ部分を取り除いて基板１１０表面が露出するまで、ケミカル・メカニカル・ポリッシングによって研磨される。図７に示すように、溝１２０を満たしている（或いは、残される）銅テープ部分は、銅ラインになる。
【００２３】
本発明は、任意の材料から形成される基板に、特に大型サイズのLCDに好適である。また、銅ラインは別の基板の上に形成することもでき、LCDのガラス基板に限定されない。例えば、銅ラインはSiNx層上にも形成できる。SiNxは、融点が低いという特徴を有し、従って、基板としてガラスを採用するLCDに好適である。
【００２４】
本発明の別の実施の形態が図８に示される。先ず、SiNx層が基板１１０上に形成され、次いで、SiNx層１７０上に複数の溝１２０が形成される。溝１２０の形成方法は：SiNx層１７０上にフォトレジスト層をスピンコートすること；マスクを介してフォトレジスト層を露光すること；溝１２０の領域の上側のフォトレジスト層の一部を除去するためにフォトレジスト層を現像すること；フォトレジスト層を溝１２０形成用のマスクとしてSiNx層１７０をエッチングすること；を含む。典型的には、SiNx層１７０は、ウェットエッチングによってエッチングされる。
【００２５】
図９を参照すると、銅テープは、溝上に設けられ、隙間や欠陥が無いように溝１２０を満たす。銅テープが溝１２０を全体的かつ容易に満たし、SiNx層１７０上に密に広がるのを確実にするために、銅テープ１６０は、銅テープ１６０及び溝１２０の間の接着力を高めるために、高温又は高圧で、或いは、高温且つ高圧で貼り付けられる。
【００２６】
最後に、銅テープは、溝１２０の外側の銅テープ部分を取り除いてSiNx層１７０表面が露出するまで、ケミカル・メカニカル・ポリッシングによって研磨される。図１０に示すように、溝１２０を満たしている（或いは、残される）銅テープ部分は、銅ラインになる。
【００２７】
銅テープ１６０及び基板１１０の間の接着力が良好でなかったり、拡散作用によって銅が他の構造内に浸入して漏電のような幾つかの問題を引き起こすような場合、銅テープ１６０及び基板１１０の間には、銅の拡散作用を回避したり接着力を向上させるために、バッファ層（即ち、接続層又はバリア層）が形成されねばならない。バッファ層を付加する方法は、先ず溝及び基板の上にバッファ層を形成すること、次いでバッファ層上に銅テープをくっつけることである。従って、この方法によって、上記実施形態を含む任意の実施形態においてバッファ層の付加が可能である。バッファ層の特徴に関する要求としては、バッファ層と基板１１０及び銅テープ１６０の間における接着力が極めて良好でなければならないということである。銅の拡散作用を阻止するために、バッファ層の別の特徴としては、銅阻止特性が極めて良好でなければならないということである。
【００２８】
上記液晶パネルのための銅ライン構造及び製造方法は、LCDの光モジュールからの光の反射や明暗を回避するために、液晶パネルのエッジの非表示領域の銅ラインに好適である。また、本発明は、チップをガラスに実装する（COG）形式のLCDに好適である。表示領域におけるアレイ状（又はマトリクス状）の導電ラインは、適当な取り扱い（例えば、反射防止層を導電ラインのエッジに形成して反射光を減少させる）を経て、本発明を採用することによって形成可能である。
【００２９】
本発明に従い、本発明は液晶パネル用の銅ラインの構造及び製造方法を開示する。本発明は、銅シード層を形成して電気メッキする従来方法に代えて、銅をくっつける方法を採用する。銅テープの厚さが極めて均一であるので、従来方法と比較して、隙間や欠陥の問題が殆ど無く、隙間や不均一という問題を回避できる。また、本発明における銅ラインの形成方法によって、複雑さや価格を低減できる。別の観点から他の構造又は層を本発明の構造上（又は内部）に容易に形成できる。アルミラインを銅ラインで置き換えることによって、LCDのRC遅延時間を短くでき、アルミニウムの導電性の障害を有する大型サイズのLCDの応答時間や解像度を制限することがない。
【００３０】
以上、特定の実施の形態について説明したが、本願請求項によって規定される範囲から逸脱することなく、本願発明に従って当業者が様々な改変・変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】溝が基板上に形成される従来図である。
【図２Ａ】銅シード層が基板及び溝上に形成される従来図である。
【図２Ｂ】銅シード層及びバリア層が基板及び溝上に形成される従来図である。
【図３】電気メッキによって銅で溝を満たすと共に基板表面を覆う従来図である。
【図４】銅ライン形成のために溝外部の銅テープ部分を除去するようにCMPが実施される従来図である。
【図５】本発明の好適な一実施の形態における溝が基板上に形成される図である。
【図６】本発明の好適な一実施の形態における銅（粘着）テープが基板及び溝上に貼り付けられる図である。
【図７】本発明の好適な一実施の形態における銅ライン形成のために溝外部の銅テープ部分を除去するようにCMPが実施される図である。
【図８】本発明の別の好適な実施の形態における基板上にSiNx層が形成され、次いでSiNx層に溝が形成される図である。
【図９】本発明の別の好適な実施の形態における銅（粘着）テープがSiNx層及び溝上に貼り付けられる図である。
【図１０】本発明の別の好適な実施の形態における銅ライン形成のために溝外部の銅テープを除去するようにCMPが実施される図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  基板
２０  溝
３０  銅シード層
４０  バリア層
５０  銅電気メッキ層
１１０  基板
１２０  溝
１６０  銅（粘着）テープ
１７０  SiNx層
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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