CN106057782A - 半导体面板的防静电保护结构及提高可靠性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体面板的防静电保护结构及提高可靠性的方法，包括：防静电保护环，电路模块，焊盘，各焊盘分别通过短接线与防静电保护环短路连接；其中，防静电保护环与各短接线连接的部分位于半导体面板的切割线外侧，半导体面板内的短接线上方的钝化绝缘层中设置有用于露出短接线膜层的刻断窗口。在面板制程过程中，电路模块各点保持在同一电位，避免静电击伤；在面板制程结束前，刻断短接线，以断开焊盘与防静电保护环的电性连接；在面板制程结束后，短接线位于半导体面板以外部分被割掉，以实现电路模块与防静电保护环的双重电性隔离。本发明在保证静电保护效果的前提下，大大提高了面板的可靠性。

Description

半导体面板的防静电保护结构及提高可靠性的方法

技术领域

本发明涉及平板显示器的薄膜晶体管面阵列驱动面板或X射线传感器的薄膜晶体管面阵列传感器面板设计领域，特别是涉及一种半导体面板的防静电保护结构及提高可靠性的方法。

背景技术

半导体面板工艺是将不同物质的薄膜沉积在玻璃或者其他材质的平板表面，并图形化成各种电路以实现各种功能，例如液晶显示面板的驱动、有机发光二极管显示面板的驱动、X射线平板探测器面板的传感功能等。但在半导体面板工艺制程过程中，由于并未接入任何电位，半导体面板上的各层金属或其他的导电层之间、同层金属的不同电路之间容易因为面板制程中电荷的局部累积而产生放电现象，其造成的瞬时大电流会导致不同层电路之间短路或者将电路烧断，即静电击伤。

为了防止此种静电击伤的发生，现有技术中提出一种有效的防静电保护办法，如图1所示，半导体面板1包括多层金属或导电层构成的电路模块11；焊盘12与所述电路模块11连接，通过不同的焊盘12实现不同信号的传输；防静电保护环2(Guard Ring)设置于所述半导体面板1的外侧，所述防静电保护环2为闭合或者半闭合的环状电路；各焊盘12通过金属连线连接至所述防静电保护环2，实现所述电路模块11中内部电路与所述防静电保护环2的连接，避免内部电路某层的某条线路因累积大量电荷造成尖端放电，也可以在环上将不同金属层短接，消除不同金属层的电势差。而为了避免所述防静电保护环2对最终产品功能的影响，通常在半导体面板制程工艺的末段或半导体面板切割阶段，根据半导体面板的设计，所述电路模块11将会与所述防静电保护环2断开，如图1所示，所述半导体面板1的边缘设置有切割线3，以实现所述半导体面板1的分割，所述电路模块11将会与所述防静电保护环2之间的金属连线在切割所述半导体面板1的同时被切断，以避免不同层金属以及同层金属不同线路之间的短路。

但是，该方法设计的防静电保护环在断开后导致半导体面板1在切割后存在较高的可靠性风险，如图2所示，沿着所述切割线3将所述半导体面板1切割下来后，所述半导体面板1的切割边缘处存在金属连线的裸露断面，若有导电结构件与所述半导体面板1的边缘接触，或者所述半导体面板1的边缘有脏污，不同的金属连线之间存在一定的短路风险，可能会因为断开不完全或者重新连接而导致所述半导体面板1内不同层金属以及同层金属不同线路之间的短路。

如图3所示为现有技术中的另一种防静电保护办法，所述防静电保护环2设置于所述半导体面板1内部的边缘，为环状结构，所述电路模块11通过所述焊盘12与所述半导体面板1内部的防静电保护环2实现连接，避免内部电路某层的某条线路因累积大量电荷造成尖端放电，也可以在环上将不同金属层短接，消除不同金属层的电势差。而为了避免所述防静电保护环2对最终产品功能的影响，通常在所述焊盘12与所述防静电保护环2之间的金属连线上的绝缘层上开设一排窗口13将金属连线裸露出来，利用半导体面板工艺制程结束前的最后一道金属刻蚀工艺将所述窗口13下方的金属刻蚀干净，从而实现所述电路模块11与所述防静电保护环2的电性连接被断开。

然而，该方法设计的防静电保护环仍存在较高的可靠性风险，由于金属连线被刻断处存在较深的刻蚀坑，刻蚀副产物或工艺过程中的杂质、脏污等易在其中聚集，易导致半导体面板工艺结束后的所述焊盘12与所述防静电保护环2断路不彻底，存在短路风险。

因此，如何在保证静电保护效果的前提下，提高半导体面板的可靠性已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体面板的防静电保护结构及提高可靠性的方法，用于解决现有技术中电路模块与防静电保护环断开后，半导体面板存在较高可靠性风险的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体面板的防静电保护结构，所述半导体面板的防静电保护结构至少包括：

设置于电路区域***的防静电保护环，所述电路区域包括电路模块及与所述电路模块连接的多个焊盘，各焊盘分别通过短接线与所述防静电保护环短路连接；其中，所述防静电保护环与各短接线连接的部分位于所述半导体面板的切割线外侧，所述短接线上层覆盖有钝化绝缘层，所述半导体面板内的短接线上方的钝化绝缘层中设置有用于露出各短接线膜层的刻断窗口。

优选地，所述半导体面板为平板显示器的薄膜晶体管面阵列驱动面板或X射线探测器的薄膜晶体管面阵列传感器面板。

优选地，所述防静电保护环未与各短接线连接的部分位于所述半导体面板的内侧。

更优选地，所述半导体面板内侧的防静电保护环外接一固定电压，为所述电路模块提供稳定电位。

优选地，所述防静电保护环未与各短接线连接的部分位于所述半导体面板的外侧。

优选地，所述短接线位于基板上，包括一层或多层金属或非金属导电膜层，所述短接线的上层设置有钝化绝缘层，通过刻蚀所述钝化绝缘层以形成刻断窗口。

更优选地，所述钝化绝缘层上还设置有导电膜层。

更优选地，所述刻断窗口为一个横跨所有短接线的凹槽。

更优选地，所述刻断窗口为分别覆盖各短接线的多个凹槽，所述凹槽的宽度大于所述短接线的线宽。

优选地，所述半导体面板的切割线位于所述半导体面板的边缘。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种提高半导体面板可靠性的方法，所述提高半导体面板可靠性的方法至少包括：

在半导体面板的工艺制程过程中，制备形成上述半导体面板的防静电保护结构，通过将电路模块各点和各膜层保持在同一电位以避免面板制程过程中局部电荷聚集造成静电击伤；

在半导体面板的工艺制程结束前，通过刻蚀将刻断窗口内的短接线刻蚀掉，以断开各焊盘与防静电保护环的电性连接；

在半导体面板的工艺制程结束后，沿着切割线将所述半导体面板切割下来，各短接线位于所述半导体面板以内部分和以外部分被分割，以实现所述电路模块与所述防静电保护环的双重电性隔离。

如上所述，本发明的半导体面板的防静电保护结构及提高可靠性的方法，具有以下有益效果：

本发明的半导体面板的防静电保护结构通过将静电保护环与电路模块连接的位置设计成拐到切割线以外，内部电路模块通过短接线跨过切割线连接到静电保护环上；同时在半导体面板的切割线以内短接线上方的绝缘层打开一个刻断窗口将短接线裸露以便在面板制程结束前将其刻断。

本发明的提高半导体面板可靠性的方法利用面板工艺制程结束前的最后一道金属或其他导电膜层(如ITO)刻蚀将刻断窗口下方短接线刻蚀干净，从而实现内部电路模块与静电保护环的电性连接被断开；在面板工艺制程结束后，沿着切割线将半导体面板切割下来，各短接线位于半导体面板以内部分和以外部分被分割，实现电路模块与防静电保护环的双重电性隔离。

本发明在面板工艺制程期间保护内部电路被静电击伤的同时，在面板工艺制程结束后减小面板不同线路之间短路的风险，大大提高了面板的可靠性。

附图说明

图1显示为现有技术中的一种防静电保护环示意图。

图2显示为现有技术中的防静电保护环可靠性低的原理示意图。

图3显示为现有技术中的另一种防静电保护环示意图。

图4显示为本发明的半导体面板的防静电保护结构的一种实施方式。

图5显示为本发明的半导体面板的防静电保护结构的另一种实施方式。

图6～图9显示为本发明的短接线制备及刻断的工艺流程示意图。

元件标号说明

1 半导体面板

11 电路模块

12 焊盘

13 刻断窗口

14 短接线

15 基板

16 钝化绝缘层

17 导电膜层

2 防静电保护环

3 切割线

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图4～图9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

如图4所示，本发明提供一种半导体面板的防静电保护结构，所述半导体面板的防静电保护结构至少包括：

设置于电路区域***的防静电保护环2，所述电路区域包括电路模块11及与所述电路模块11连接的多个焊盘12，各焊盘12分别通过短接线14与所述防静电保护环2短路连接；其中，所述防静电保护环2与各短接线14连接的部分位于所述半导体面板1的切割线3外侧，述短接线14上层覆盖有钝化绝缘层16，所述半导体面板1内的短接线14上方的钝化绝缘层16中设置有用于露出各短接线所在膜层的刻断窗口13。

具体地，在本实施例中，所述半导体面板1为X射线探测器的薄膜晶体管面阵列传感器面板。在实际应用中，所述半导体面板1包括但不局限于平板显示器面板或非晶硅平板探测器，还适用于各种其他平面电路，在此不一一赘述。

具体地，如图4所示，在本实施例中，所述电路模块11包括驱动电路及TFT阵列，所述驱动电路与TFT阵列的各Gate线连接，通过横向的Gate线进行像素读取的开关控制；各焊盘12与TFT阵列的各Data线连接，通过竖向的Data线进行像素电荷的读取。各竖向的data线与所述焊盘12通过金属线实现电性连接，进而实现信号的输出，每一根Data线与一焊盘12对应，在本实施例中，仅显示4组，在实际应用中根据信号数量做具体设定。

具体地，如图4所示，各焊盘12分别通过一短接线14与所述防静电保护环2连接，在本实施例中，4组焊盘12对应4组短接线14。所述焊盘12由一层或多层金属构成，构成所述焊盘12的每一层金属均通过短接线14连接至所述防静电保护环2。

具体地，如图7所示，所述短接线14位于基板15上，在本实施例中，所述基板15为玻璃。所述短接线14包括一层或多层金属或非金属导电膜层，所述短接线14的上层设置有钝化绝缘层16，通过刻蚀所述钝化绝缘层16以形成刻断窗口13。所述钝化绝缘层16上还设置有导电膜层，其材质为金属或其他导电材料，在所述半导体面板1为X射线探测器的薄膜晶体管面阵列传感器面板时，对应地，所述导电膜层采用不透光的金属作为光屏蔽层，用于保护所述基板15上不能受光照的器件(图中未显示)。

如图4所示，所述刻断窗口13位于所述半导体面板1内，为分别覆盖各短接线14的多个凹槽，所述凹槽的宽度大于所述短接线14的线宽，以使得所述短接线14在后续刻蚀中被完全刻断。在本实施例中，各短接线14上分别设置一刻断窗口13，在实际使用中，各短接线14上可分别设置多个刻断窗口13，刻断窗口13的数量越多则可靠性越高。

具体地，如图4所示，所述半导体面板1的边缘设置有切割线3，在所述半导体面板1制备完成后，通过沿所述切割线3进行切割以将同一基板上的各半导体面板1分割下来，形成独立的半导体面板1以应用于不同产品。

具体地，如图4所示，所述防静电保护环2与各短接线14连接的部分位于所述半导体面板1的切割线3外侧，而未与各短接线14连接的部分位于所述半导体面板1的内侧。因此，当所述半导体面板1被沿着所述切割线3切割下来后，各短接线14与所述防静电保护环2的电性连接断开，所述半导体面板1的内侧保留一环状的防静电保护环2，被保留下来的防静电保护环2可外接一固定电压，为所述电路模块11提供稳定电位。

具体地，如图4所示，在本实施例中，由于所述电路模块11中的各Data线通过各焊盘12及各短接线14连接至所述防静电保护环2，实现了各Data线的短接，使各Data线处于同一电位，以使得在半导体面板的工艺制程过程中，各Data线之间不存在电势差，避免局部电荷积聚引起的静电击伤。在半导体面板的工艺制程结束前，通过将所述刻断窗口13内的短接线14刻蚀掉，以断开各焊盘12与所述防静电保护环2的电性连接，以恢复所述电路模块11中各Data线的逻辑关系；同时，在切割所述半导体面板1时，沿着所述切割线3将所述半导体面板1切割下来，各短接线14位于所述半导体面板1以内部分和以外部分被分割，以实现所述电路模块11与所述防静电保护环2的双重电性隔离，在保证静电保护效果的前提下，大大提高了半导体面板的可靠性。在实际使用中，所述电路模块11中的不同信号线或不同金属层连接至所述防静电保护环2，以实现不同电路及不同金属层之间的静电保护，不以本实施例为限。此外，保留在所述半导体面板1中的防静电保护环2可通过外接电压，为所述电路模块11提供稳定的电位。

实施例二

如图5所示，本实施例中提供一种半导体面板的防静电保护结构，与实施例一的不同之处在于，所述半导体面板1为平板显示器的薄膜晶体管面阵列驱动面板；所述刻断窗口13为一个横跨所有短接线14的凹槽；同时，所述防静电保护环2未与各短接线14连接的部分位于所述半导体面板1的外侧。

具体地，在所述半导体面板1为平板显示器的薄膜晶体管面阵列驱动面板时，对应地，所述钝化绝缘层16上的导电膜层为具有阻断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线作用的ITO层(Indium Tin Oxides，铟锡金属氧化物)，可根据具体需求设置导电膜层的材质，在此不一一赘述。

具体地，如图5所示，所述刻断窗口13为一个横跨所有短接线14的凹槽，所述凹槽完全覆盖各短接线14，以使得各短接线14在后续刻蚀中被完全刻断。在本实施例中，所述刻断窗口13为一条凹槽，在实际使用中，所述刻断窗口13可设置为多条横跨所有短接线14的凹槽，凹槽的数量越多则可靠性越高。

具体地，如图5所示，所述防静电保护环2未与各短接线14连接的部分位于所述半导体面板1的外侧，当所述半导体面板1被沿着所述切割线3切割下来后，所述半导体面板1中完全不存在所述防静电保护环2。

具体地，如图5所示，在本实施例中，由于所述电路模块11中不同金属层通过各焊盘12及各短接线14连接至所述防静电保护环2，实现了各金属层的短接，使各金属层处于同一电位，以使得在半导体面板的工艺制程过程中，各金属层之间不存在电势差，避免局部电荷积聚引起的静电击伤。在半导体面板的工艺制程结束前，通过将所述刻断窗口13内的所有短接线14刻蚀掉，以断开各焊盘12与所述防静电保护环2的电性连接，以恢复所述电路模块11中各金属层的逻辑关系；同时，在切割所述半导体面板1时，沿着所述切割线3将所述半导体面板1切割下来，各短接线14位于所述半导体面板1以内部分和以外部分被分割，以实现所述电路模块11与所述防静电保护环2的双重电性隔离，在保证静电保护效果的前提下，大大提高了半导体面板的可靠性。

实施例三

如图4～图9所示，本发明还提供一种提高半导体面板可靠性的方法，所述提高半导体面板可靠性的方法至少包括：

在半导体面板的工艺制程过程中，制备形成所述半导体面板的防静电保护结构，通过将电路模块各点和各膜层保持在同一电位以避免面板制程过程中局部电荷聚集造成静电击伤。

具体地，在基板15上逐层沉积不同物质的薄膜以在电路区域形成电路模块11及与其连接的焊盘12，在本实施例中，所述基板15为玻璃。同时，如图6所示，在电路区域及防静电保护环2之间的基板15上形成所述短接线14，在所述短接线14上形成钝化绝缘层16；如图7所示，通过光刻所述钝化绝缘层16形成刻断窗口13，以露出所述短接线14所在膜层；如图8所示，在所述钝化绝缘层16及所述刻断窗口13内形成导电膜层17，在本实施例中，所述导电膜层17作为光屏蔽层以保护不能受光照的器件。由于所述电路模块11通过各焊盘12及各短接线14连接至所述防静电保护环2，使所述电路模块11中各点处于同一电位，在半导体面板的工艺制程过程中，不存在电势差，避免局部电荷积聚引起的静电击伤。

在半导体面板的工艺制程结束前，通过刻蚀将刻断窗口内的短接线刻蚀掉，以断开各焊盘与防静电保护环的电性连接。

具体地，如图9所示，对所述导电膜层17进行刻蚀，在本实施例中，保留不能受光照区域的上方的导电膜层17，去除需要接受光照的区域的导电膜层17；在对所述导电膜层17进行刻蚀的同时，通过所述刻断窗口13将所述短接线14完全刻断，断开各焊盘12与防静电保护环2的电性连接。

在半导体面板的工艺制程结束后，即切割所述半导体面板时，沿着切割线将所述半导体面板切割下来，各短接线位于所述半导体面板以内部分和以外部分被分割，以实现所述电路模块与所述防静电保护环的双重电性隔离。

由此形成的半导体面板的电路模块11与防静电保护环2之间有两处串联的断路点，只有当这两处断路点由于不同的原因同时发生短路时，内部线路才会发生短路现象，与现有技术中只有一处断路点的两种结构相比，本发明中发生短路的概率显著减小，半导体面板的可靠性得到了显著提高。

如上所述，本发明的半导体面板的防静电保护结构及提高可靠性的方法，具有以下有益效果：

本发明的半导体面板的防静电保护结构通过将静电保护环与电路模块连接的位置设计成拐到切割线以外，内部电路模块通过短接线跨过切割线连接到静电保护环上；同时在半导体面板的切割线以内短接线上方的绝缘层打开一个刻断窗口将短接线裸露便在面板制程结束前将其刻断。

本发明的提高半导体面板可靠性的方法利用面板工艺制程结束前的最后一道金属或其他导电膜层(如ITO)刻蚀将刻断窗口下方短接线刻蚀干净，从而实现内部电路模块与静电保护环的电性连接被断开；在面板工艺制程结束后，沿着切割线将半导体面板切割下来，各短接线位于半导体面板以内部分和以外部分被分割，实现电路模块与防静电保护环的双重电性隔离。

本发明在面板工艺制程期间保护内部电路被静电击伤的同时，在面板工艺制程结束后减小面板不同线路之间短路的风险，大大提高了面板的可靠性。

综上所述，本发明提供一种半导体面板的防静电保护结构及提高可靠性的方法，包括：设置于电路区域***的防静电保护环，所述电路区域包括电路模块及与所述电路模块连接的多个焊盘，各焊盘分别通过短接线与所述防静电保护环短路连接；其中，所述防静电保护环与各短接线连接的部分位于所述半导体面板的切割线外侧，所述半导体面板内的短接线上方的钝化绝缘层中设置有用于露出各短接线的刻断窗口。在半导体面板的工艺制程过程中，制备形成上述半导体面板的防静电保护结构，通过将电路模块各点和各膜层保持在同一电位以避免局部电荷聚集造成静电击伤；在半导体面板的工艺制程结束时，通过刻蚀将刻断窗口内的短接线刻蚀掉，以断开各焊盘与防静电保护环的电性连接；在半导体面板的工艺制程结束后，沿着切割线将所述半导体面板切割下来，各短接线位于所述半导体面板以内部分和以外部分被分割，以实现所述电路模块与所述防静电保护环的双重电性隔离。本发明在面板工艺制程期间保护内部电路被静电击伤的同时，在面板工艺制程结束后减小面板不同线路之间短路的风险，大大提高了面板的可靠性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种半导体面板的防静电保护结构，其特征在于，所述半导体面板的防静电保护结构至少包括：

设置于电路区域***的防静电保护环，所述电路区域包括电路模块及与所述电路模块连接的多个焊盘，各焊盘分别通过短接线与所述防静电保护环短路连接；其中，所述防静电保护环与各短接线连接的部分位于所述半导体面板的切割线外侧，所述短接线上层覆盖有钝化绝缘层，所述半导体面板内的短接线上方的钝化绝缘层中设置有用于露出各短接线膜层的刻断窗口。

2.根据权利要求1所述的半导体面板的防静电保护结构，其特征在于：所述半导体面板为平板显示器的薄膜晶体管面阵列驱动面板或X射线探测器的薄膜晶体管面阵列传感器面板。

3.根据权利要求1所述的半导体面板的防静电保护结构，其特征在于：所述防静电保护环未与各短接线连接的部分位于所述半导体面板的内侧。

4.根据权利要求3所述的半导体面板的防静电保护结构，其特征在于：所述半导体面板内侧的防静电保护环外接一固定电压，为所述电路模块提供稳定电位。

5.根据权利要求1所述的半导体面板的防静电保护结构，其特征在于：所述防静电保护环未与各短接线连接的部分位于所述半导体面板的外侧。

6.根据权利要求1所述的半导体面板的防静电保护结构，其特征在于：所述短接线位于基板上，包括一层或多层金属或非金属导电膜层，所述短接线的上层设置有钝化绝缘层，通过刻蚀所述钝化绝缘层以形成刻断窗口。

7.根据权利要求6所述的半导体面板的防静电保护结构，其特征在于：所述钝化绝缘层上还设置有导电膜层。

8.根据权利要求1或6所述的半导体面板的防静电保护结构，其特征在于：所述刻断窗口为一个横跨所有短接线的凹槽。

9.根据权利要求1或6所述的半导体面板的防静电保护结构，其特征在于：所述刻断窗口为分别覆盖各短接线的多个凹槽，所述凹槽的宽度大于所述短接线的线宽。

10.根据权利要求1所述的半导体面板的防静电保护结构，其特征在于：所述半导体面板的切割线位于所述半导体面板的边缘。

11.一种提高半导体面板可靠性的方法，其特征在于，所述提高半导体面板可靠性的方法至少包括：

在半导体面板的工艺制程过程中，制备形成如权利要求1～10任意一项所述的半导体面板的防静电保护结构，通过将电路模块各点和各膜层保持在同一电位以避免面板制程过程中局部电荷聚集造成静电击伤；

在半导体面板的工艺制程结束前，通过刻蚀将刻断窗口内的短接线刻蚀掉，以断开各焊盘与防静电保护环的电性连接；

在半导体面板的工艺制程结束后，沿着切割线将所述半导体面板切割下来，各短接线位于所述半导体面板以内部分和以外部分被分割，以实现所述电路模块与所述防静电保护环的双重电性隔离。