JP2005051193A - 静電放電保護回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】特定の場所に置いて生じるESDを有効に回避し、装置が損害を受けるのを有効に防ぐことができるESD保護回路を提供する。
【解決手段】各々がゲート及びソース/ドレインを具える複数の薄膜トランジスタと、
規定された場所において前記薄膜トランジスタのゲートのいくつかによって集積的に形成され、少なくとも1つの前記ゲートの後部又はエッジの一部を構成する、少なくとも1つの点構造とを具える。
【選択図】図1

Description

本発明は、静電放電保護回路、すなわちESD保護回路に関する。特に、本発明は、液晶ディスプレイ(LCD)における静電保護回路に関する。
静電放電は、静電荷が非導電材料の表面に沿って移動する現象であり、これは、集積回路及び他の回路網における回路装置に損害を与えるおそれがある。例えば、人間がカーペット上を歩いている場合、数百又は数千ボルトもの静電位が高い相対湿度の下で検出されるかもしれず、低い相対湿度の下では数万ボルトが検出されるかもしれない。
LCD製造中、動作中の関係する機械類プラットフォーム及び技術家は、静電荷を運ぶかもしれず、したがって、これらの電荷運搬者がLCDパネルに接触すると、静電放電イベントが起こり、瞬間の放電はLCD装置を傷つけ、回路網を永久に不能にするかもしれない。
ESDによって生じる装置及び回路網の損害を回避するために、一般に、LCDパネルにおいて表示されないESD回路を装備する。前記ESD回路を、通常、TFT製造中に、基板の周囲(表示されない領域)に沿って形成する。詳細な説明は、走査線とアクティブ装置のゲートとを形成するために、第1金属層(M1)を前記ディスプレイにおける基板上に規定するにつれ、ESD回路のゲートも前記基板上に表示されない領域において規定される。したがって、第2金属層(M2)を規定し、前記基板上の表示領域においてデータ線と前記アクティブ装置のソース/ドレインを形成するとき、前記ESD回路のソース/ドレインも前記基板における表示されない領域において規定される。したがって、前記表示パネルがESDの影響を受けるとき、前記ESDスキームがトリガされ、静電荷は排出され、したがって、内部回路網及び装置は直接の放電損害を受けない。
しかしながら、慣例的なESD回路網は、いくつかの問題に苦しみ、すなわち、ESD回路は、点又は角、又は高い電流密度を持つ場所において容易に放電し、付近における装置に容易に損害を与える。これは、ESD回路の角及び屈曲部が含まれ、その結果電流密度が上昇し、ここでESDが生じる慣例的な回路配置によって生じる。加えて、普通のESD回路は、前記配置におけるいくつかの場所において点によって構成され、したがって、付近の装置に損害を与える危険性が高い。前記ESD回路を前記放電イベントが起こる領域にあるとすると、前記ESD装置全体が無効になる。
本発明のある目的は、特定の場所に置いて生じるESDを有効に回避することができ、これによって装置が損害を受けるのを有効に防ぐことができるESD保護回路を提供することである。
本発明の他の目的は、複数のTFTと少なくとも1つの点構造とを具え、前記TFTの各々がゲート及びドレイン/ソースを具える、ESD保護回路の構造を提供することである。前記点構造は、前記TFTゲートの後部又はエッジの少なくとも一方の一部を構成する。特に、前記ドレイン/ソースを直線的にレイアウトすることができ、前記点構造を前記ドレイン/ソースから離れた位置に配置する。さらに、前記点構造の形状を、鋭角を有する構造、又は、前記ゲートからしだいに細くなる構造で構成することができる。
本発明は、さらに、前記ESD回路の第1配線の交点において配置されたESDを改善する他のESD保護回路を提供し、前記ESD回路の構造は、複数の薄膜トランジスタ(TFT)と、第2配線と、少なくとも1つの点構造とを具える。各々のTFTは、ゲートと、ドレイン/ソースとを具え、前記第2配線は、前記TFTのドレイン/ソースに結合し、前記第1配線と交差する。さらに、前記点構造を、前記第1配線及び第2配線の交点の付近において配置し、前記第1配線又は第2配線のいずれかに結合し、又は、前記点構造のある部分を前記第1配線に結合し、前記点構造の他の部分を前記第2配線に結合する。
本発明は、さらに、第2配線に結合するESD保護回路の構造を提供する。前記ESD保護回路は、少なくとも1つの擬似ESD装置を具える。前記擬似ESD装置を、最も外側の部分において前記ESD装置の脇に配置する。本発明の擬似ESD装置は、複数の擬似TFTと、擬似第1配線と、少なくとも1つの点構造とを具える。ここで、前記擬似TFTの各々は、擬似ゲート及び擬似ソース/ドレインを具える。前記擬似第2配線は、前記擬似TFTの擬似ソース/ドレインに結合し、前記第2配線は、前記第1配線にかろうじて達するように伸びる。加えて、前記点構造を、前記擬似第2配線の端の付近における前記第1配線のエッジにおいて配置する。他の点構造は、本発明における前記擬似第2配線の端を形成することができる。
本発明は、さらに、第1配線に結合するESD保護回路の構造を提供する。前記ESD保護回路は、複数のESD装置と、少なくとも1つの擬似ESD装置とを具え、前記ESD装置を、最も外側の部分において前記ESD装置に隣接して配置する。本発明における前記擬似ESD装置は、複数のTFTと、擬似第2配線と、少なくとも1つの点構造とを具える。前記擬似TFTの各々は、擬似ゲートと、擬似ソース/ドレインとを具える。前記擬似第2配線は、前記擬似TFTの擬似ソース/ドレインと結合し、前記擬似第2配線は前記第1配線と交差する。さらに、前記点構造を、前記第1配線と前記擬似第2配線とが交差する付近において配置し、前記第1配線及び擬似第2配線の少なくとも一方に結合する。
点構造を、前記ESD保護回路において、規定された領域において配置し、指定された場所において静電荷を排出するようにし、したがって、回路装置は、静電放電損害を受けない。
本発明において、擬似ESDスキームは、規定された場所において点構造を配置し、静電放電が指定された場所において起こるようにする。このようにして、損害を生じる点放電を、工作装置から除去することができる。
本発明のこれら及び他の目的、特徴及び利点は、添付する図面に関連して読むべき説明的な実施例の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。以上の一般的な説明及び以下の詳細な説明の双方は好例であり、請求した本発明のさらなる説明を与えることを目的とすることを理解すべきである。
本発明は、静電荷が指定された場所に流出されるように、規定された場所において点構造を有する静電放電(ESD)保護回路の構造を提供する。これらの規定された場所を、装置又は配線を避けるために指定し、したがって、装置及び配線は、静電気の影響を受けない。以下のパラグラフにおいて、複数の好適実施例を、本発明のESD保護回路の構造の添付した図面の参照と共に説明する。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく前記点構造への種々の変更及び変形を行うことができることは、当業者には依然として明らかであろう。
図1を参照し、本発明の第1好適実施例によるESD保護回路の構造を示す上面図を示し、図2は、I−I’ラインに沿ってとった図1の断面図である。図1及び2の双方を参照し、前記ESD保護回路は、複数のTFT101と、少なくとも1つの点構造110とを具える。各々のTFT101は、ゲート102及びソース/ドレイン108を具える。誘電体層104及び半導体層106を、ゲート102とソース/ドレイン108との間に形成する。基板100上に形成されたゲート102は、第1金属層(M1)から成る。誘電体層104をゲート102上に形成する。半導体層106を誘電体層104上に形成し、半導体層106は、非ドープアモルファスシリコン層(別名チャネル層)と、ドープアモルファスシリコン層(別名オーミック接触層)とから成る。
他方において、第2金属層(M2)から成るソース/ドレイン108を、ゲート102の場所に対応する半導体層106上に形成する。この好適実施例において、ソース/ドレイン108を、対称的かつ直線的にレイアウトする。ソース/ドレイン109を直線的にレイアウトし、したがって、対応するゲート102も直線的に設計するため、すべての装置は、これによって、対応して対称的かつ直線的にレイアウトされる。対称的かつ直線的レイアウトのこの方法は、ESDが生じがちな角における比較的高い電流密度を誘発する慣例的なESD保護回路の場合におけるような屈曲したレイアウトを回避する。
さらに、点構造110を、ゲート102の後部又はエッジ、又は、ゲート102の後部及びエッジの双方の一部として形成する。加えて、点構造110を、装置及び/又は配線が位置する場所、例えば、ソース/ドレイン108が位置する場所から遠くに配置する。ここで、図3に示すように、点構造110を、鋭角を持つ構造とすることができ、又は、点構造110は、次第に細くなる構造を有する前記ゲートの後部を構成することができる。図3を参照し、前記点構造は、次第に細くなる後部330a又は鋭角構造302a、304a、306a、又は、前記ゲートの他のエッジにおいて依然として下に伸びる308bに示すような前記ゲートの形状をさらに保持するような、種々の構造から成ることができる。前記ゲートのエッジにおける他の点構造を、図300b、308bに示すような凸状構造、又は、302b、304b及び306bに示すような鋭角構造とすることができる。上記点構造の形状を、ランダムに入れ替え及び結合することができる。
前記好適実施例に照らして、前記点構造は、装置を静電気損害から保護するために、ゲート102の後部及び/又はエッジ部分を構成する。
図4を参照し、本発明の第2好適実施例によるESD保護回路を説明する上面図を示し、II−II’ラインに沿ってとった図2の断面図を示す。この好適実施例におけるESD保護回路は、ESD保護回路が回路レイアウトにおいて第1配線と交差する場合のESD機能を改善する。図4を参照し、これらにおける要素を、図1における要素と同様の参照符によって表す。図4及び2の双方を参照し、この好適実施例におけるESD保護回路を第1配線402(例えば共通ライン)に結合する。前記ESD保護回路は、複数のTFT101と、第2配線406(例えばデータライン)と、少なくとも1つの点構造404a又は404bとを具える。
ゲート102及び共通ライン402を第1金属層(M1)によって形成し、共通ライン402をTFT101のゲート102に結合する。誘電体層104をゲート102及び共通ライン402上に形成し、半導体層106を誘電体層104上に形成する。他方において、ソース/ドレイン108を、ゲート102に対応する半導体層106上に形成し、ソース/ドレイン108を、本発明の一好適実施例において直線的にレイアウトすることができる。
加えて、データライン406及びソース/ドレイン108を第2金属層(M2)によって形成し、TFT101のソース/ドレイン108に結合し、データライン406が共通ライン402と交差する。通常、データライン406及び共通ライン402の交点の付近における静電放電は、データライン406と共通ライン402との間の短絡を誘発する。したがって、点構造404a及び404bを、データライン406と共通ライン402との交点の付近において配置し、静電荷が点構造404a及び404bに流れるようにする。このようにして、データライン406と共通ライン402との間の静電短絡は回避される。
点構造404aを、共通ライン402とデータライン406との交点の付近において配置し、点構造404aをデータライン406に結合する。さらに、点構造404bを共通ライン402のエッジにおいて配置し、点構造404bは、データライン406をできるだけ回避する。この好適実施例において、共通ライン402に点構造404bをそのエッジの周囲において取り付けることもでき、又は、単に点構造404aを有するデータライン406を形成することもできる。同様に、点構造404a及び404bは、添付した図面に示す形状に限定されず、点構造404a及び404bを、本発明を実施するための任意の他の形状にすることができる。
本発明の第2好適実施例は、静電短絡を回避するために、データライン406及び共通ライン402の交点の周囲に404a及び404bと同様の点構造のみを与えるのではない。この好適実施例は、前記第1実施例において説明した静電気損害を防ぐ技術も兼ね備え、ゲート102の後部又はエッジ部分に位置する点構造110を、静電荷を排出するように構成し、これにより、前記静電荷は装置又は配線から離されたままになる。
図5を参照し、本発明の第3好適実施例によるESD保護回路構造を説明する上面図を示す。この好適実施例におけるESD保護回路は、複数のESD装置500と、少なくとも1つの擬似ESD装置502とを具え、擬似ESD装置502を、最も外側に配置されたESD装置500に隣接して配置する。すなわち、擬似ESD装置502を、ESD装置500領域の一方又は双方の側において配置することができ、ESD装置500は他の装置504(例えば、駆動装置)に導電ラインを経て結合する。同様に、擬似ESD装置502は、擬似ESD構造506(例えば、擬似駆動装置)に導電ライン510を経て結合することもできる。
前述のESD装置500を、慣例的なESD保護回路、又は、前記第1好適実施例において説明したESD保護回路設計、又は、前記第2好適実施例において説明したESD回路設計、又は、これらの組み合わせとすることができる。擬似ESD装置502の構造を以下に示す。
図6及び7を参照し、図6は、図5に示したような擬似ESD装置502の上面図であり、図7は、ラインIII−III’に沿ってとった図6に示す擬似ESD装置502の断面図である。前述のESD装置502は、複数のTFT601と、擬似データライン606と、少なくとも1つの点構造604a又は604bとを具える。ここで、擬似TFT601の各々は、擬似ゲート602及び擬似ソース/ドレイン608を具え、誘電体層104及び半導体層106を、擬似ゲート602と擬似ソース/ドレイン608との間にさらに形成する。特に、前記ESD保護回路は、この好適実施形態において、共通ライン402に結合し、したがって、共通ライン402は、擬似TFT601のゲートに結合し、ESD回路500(図示せず)の前述のゲートに結合する。ソース/ドレイン608を、この好適実施例において、直線的にレイアウトすることができることに注意すべきである。
加えて、擬似データライン606は、ソース/ドレイン608の一部に単に結合し、データライン606は、共通ライン402の付近に単に延びる。すなわち、擬似データライン606は、共通ライン402にかろうじて達するように延びる。一般に、静電放電は、2つの導電ラインの交点(例えば、前記データライン及び共通ラインの交点)の周囲に生じ、本発明は、共通ライン402にかろうじて達するように延びる前記擬似ESD装置の擬似データライン606を特に与える。さらに、本発明は、擬似データライン606の付近における共通ライン402のエッジに沿った点構造604bも与える。他の点構造604aを擬似データライン606の後部において任意に構成し、2つの点構造604a及び604bにおいて電荷を点放電するようにすることができる。同様に、点構造604a及び604bは、添付した図面に示す形状に限定されず、したがって、点構造604a及び604bを任意の形状に構成することができる。前記擬似ESD装置は実際の静電気放電用ではなく、したがって、前記擬似データラインを、ESD機能に少しも影響を与えない開回路として設計することに注意すべきである。
本発明の第3実施例において、前記擬似ESD装置の擬似データライン606を、特別なESD位置に関する開回路に設計する。静電荷を放電する前記第1実施例において説明した技術を使用する点構造610を有するゲート602の後部又はエッジ部分を構成することもできる。
第4好適実施例によって与えられるESD保護回路の構造は、前記第3好適実施例と同様であり、前記擬似ESD装置を、双方の実施例において、前記ESD装置の一方又は双方の側において設け、前記擬似ESD装置を異なってレイアウトすることを除いて、前記ESD装置を前記第3好適実施例と同じように構成する。したがって、ここではその説明を省略する。
図8及び7を参照し、図8は、本発明の第4好適実施例によるESD保護回路の構造を示す上面図であり、図7は、III−III’に沿ってとった図8に示すESD保護回路の構造の断面図である。この好適実施例において、前記ESD保護装置は、複数のTFT601と、擬似データライン806と、少なくとも1つの点構造804a又は804bとを具える。擬似TFT601の各々は、擬似ゲート602及び擬似ソース/ドレイン608を具え、誘電体層104及び半導体層106を、擬似ゲート602と擬似ソース/ドレイン608との間に形成する。同様に、共通ライン402は、擬似TFT601のゲートに結合する。この好適実施例において、ソース/ドレイン608を直線的にレイアウトすることができる。
加えて、擬似データライン806は擬似ソース/ドレイン608に結合し、擬似データライン806は共通ライン402と交差する。さらに、点構造804a及び804bを、擬似データライン806及び共通ライン402の交点の付近において構成し、点放電が生じるようにする。
点構造804aは擬似データライン806に結合し、点構造804bは共通ライン402に結合し、共通ライン402と別にある。同様に、この好適実施例は、共通ライン402のエッジに沿った点構造804bを設け、擬似データライン806に沿った点構造806bを設ける。点構造804a及び804bは、図面において示した形状に限定されず、点構造804a及び804bを、本発明を実施するのに適した任意の他の形状に構成することができることを理解すべきである。
同様に、この好適実施例を前記第1好適実施例において与えた技術、すなわち、擬似ゲート602の後部又はそのエッジの一部に点構造602を構成する技術と結合し、指定された場所において放電するようにすることができる。
擬似ESDスキームは、ESD保護スキームと事実上同一であり、したがって、擬似ESD装置は、必要なら、損傷したESD装置の代わりをし、製造歩留まりを増加させることができることに注意されたい。
種々の変更及び変形を、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく本発明の構造に行うことができることは、当業者には明らかであろう。上記を考慮して、本発明は、請求項及びこれらの等価物の範囲に入る限り、本発明の変更及び変形をカバーすることを意図する。
本発明の第1好適実施例による静電放電(ESD)保護回路を示す上面図である。 図1に示すようなESD保護回路のI−I’に沿ってとった断面図である。 本発明の一好適実施例による点構造の種々の形状を示す図である。 本発明の第2好適実施例によるESD保護回路を示す上面図である。 本発明の第3好適実施例によるESD保護回路を示す上面図である。 図5に示す擬似ESD保護回路を示す上面図である。 図6に示す擬似ESD保護回路のII−II’に沿ってとった断面図である。 本発明の第4好適実施例によるESD保護回路を示す上面図である。
符号の説明
100 基板
101、601 TFT
102 ゲート
104 誘電体層
106 半導体層
108 ソース/ドレイン
110、404a、404b、604a、604b、610、804a、804b 点構造
402 共通ライン
406 データライン
500 ESD装置
502 擬似ESD装置
504 他の装置
506 擬似ESD構造
508、510 導電ライン
602 擬似ゲート
606、806 擬似データライン
608 擬似ソース/ドレイン

Claims (17)

  1. 静電放電保護回路の構造において、
    各々がゲート及びソース/ドレインを具える複数の薄膜トランジスタと、
    規定された場所において前記薄膜トランジスタのゲートのいくつかによって集積的に形成され、少なくとも1つの前記ゲートの後部又はエッジの一部を構成する、少なくとも1つの点構造とを具えることを特徴とする静電放電保護回路の構造。
  2. 請求項1に記載の静電放電保護回路の構造において、前記ソース/ドレインを直線的にレイアウトしたことを特徴とする静電放電保護回路の構造。
  3. 請求項1に記載の静電放電保護回路の構造において、前記点構造を、ソース/ドレインが位置する場所から離れた領域において配置したことを特徴とする静電放電保護回路の構造。
  4. 請求項1に記載の静電放電保護回路の構造において、前記点構造の形状が、前記ゲートから延びる鋭角構造又は次第に細くなる構造から成ることを特徴とする静電放電保護回路の構造。
  5. 第1配線と交差する場合の静電放電機能を改善する静電放電保護回路の構造において、
    各々がゲート及びソース/ドレインを具える複数の薄膜トランジスタと、
    各々の前記薄膜トランジスタのソース/ドレインに結合し、前記第1配線と交差する第2配線と、
    各々が前記第1配線及び第2配線の交点の付近において形成され、前記第1配線及び第2配線の少なくとも一方に結合する少なくとも1つの点構造とを具えることを特徴とする静電放電保護回路。
  6. 請求項5に記載の静電放電保護回路の構造において、前記ゲートの後部又はエッジの少なくとも一部を構成する少なくとも1つの第1点構造をさらに具えることを特徴とする静電放電保護回路。
  7. 請求項6に記載の静電放電保護回路の構造において、前記第1点構造を、前記ソース/ドレインから離れた領域において配置したことを特徴とする静電放電保護回路。
  8. 請求項5に記載の静電放電保護回路の構造において、前記ソース/ドレインを直線的にレイアウトしたことを特徴とする静電放電保護回路。
  9. 静電放電保護回路の構造において、前記静電放電保護回路が第1配線に結合し、該静電放電保護回路の構造が、
    複数の静電放電装置と、
    最も外側の部分において前記静電放電装置と隣接して配置された少なくとも1つの擬似静電放電装置とを具え、前記擬似静電放電装置が、
    各々が擬似ゲート及び擬似ソース/ドレインを具える複数の擬似薄膜トランジスタと、
    前記第1配線にかろうじて達するように延びる、前記擬似薄膜トランジスタの擬似ソース/ドレインに結合する擬似第2配線と、
    前記擬似第2配線の端の付近において配置された前記第1配線のエッジを形成する少なくとも1つの点構造とを具えることを特徴とする静電放電保護回路の構造。
  10. 請求項9に記載の静電放電保護回路の構造において、前記擬似第2配線の後部を形成する少なくとも1つの第1点構造をさらに具えることを特徴とする静電放電保護回路の構造。
  11. 請求項9に記載の静電放電保護回路の構造において、前記擬似ゲートの後部及びエッジの少なくとも一部を形成する少なくとも1つの第2点構造をさらに具えることを特徴とする静電放電保護回路の構造。
  12. 請求項9に記載の静電放電保護回路の構造において、前記擬似ソース/ドレインを直線的にレイアウトしたことを特徴とする静電放電保護回路の構造。
  13. 静電放電保護回路の構造において、前記静電放電保護回路が第1配線に結合し、該静電放電保護回路の構造が、
    複数の静電放電装置と、
    最も外側の部分において前記静電放電装置に隣接して配置された少なくとも1つの擬似静電放電装置とを具え、前記擬似静電放電装置が、
    各々が擬似ゲート及び擬似ソース/ドレインを具える複数の擬似薄膜トランジスタと、
    前記擬似薄膜トランジスタの擬似ソース/ドレインに結合し、前記第1配線と交差する擬似第2配線と、
    前記第1配線と擬似第2配線との交点の付近において配置され、前記第1配線及び擬似第2配線の少なくとも一方に結合する少なくとも1つの点構造とを具えることを特徴とする静電放電保護回路の構造。
  14. 請求項13に記載の静電放電保護回路の構造において、前記点構造の一部が前記第1配線に結合し、前記点構造の他の部分が前記擬似第2配線に結合することを特徴とする静電放電保護回路の構造。
  15. 請求項13に記載の静電放電保護回路の構造において、前記ゲートの後部又はエッジの少なくとも一部を形成する第1点構造をさらに具えることを特徴とする静電放電保護回路の構造。
  16. 請求項15に記載の静電放電保護回路の構造において、前記第1点構造を、前記ソース/ドレインから離れた少なくとも1つの領域において配置したことを特徴とする静電放電保護回路の構造。
  17. 請求項13に記載の静電放電保護回路の構造において、前記ソース/ドレインを直線的にレイアウトしたことを特徴とする静電放電保護回路の構造。
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