[其他]大面積換能器陣列的靜電放電保護網絡

無效

• 申請號: 87107179
• 申請日: 1987-10-24
• 公開（公告）號: CN87107179A
• 公開（公告）日: 1988-05-04
• 發明（設計）人: 段行建
• 申請（專利權）人: 施樂公司
• 主分類號: H01L23/56
• 分類號: H01L23/56;H01L27/00;H03H7/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 肖掬昌,杜有文

本發明一般涉及用以保護由薄膜晶體管電路所控制的大面積換能器陣列，使之避免由靜電放電引起的不希望有的高壓效應的技術和裝置，特別涉及在靜電放電過程中使該陣列的所有元件上的電勢均衡的技術和裝置。

眾所周知，在電子工業中靜電會給集成電路（IC）器件帶來嚴重損壞。靜電荷的產生是由于物體里的電子轉移（極化）或電子由一物體轉移到另一物體（導電充電）引起的，而通常是由于物體的相互作用而產生的。電荷的數量主要依賴于組成物體的物質的大小、形狀、組成和電學性質而定。在制造設備中所遇到的靜電電荷的主要來源主要是操作人員與絕緣體的互相作用。一般來說，步行跨過地氈或步行在乙烯基地板，或處理、磨擦或分離各種材料都會產生表現為被傳遞的靜電電荷。這些保護網絡通常包括二極管和其他元件，故在集成電路芯片上，必須拔出實用面積來安置它們。

本發明的一個目的是要為大面積薄膜換能器陣列提供一種簡單、價廉的靜電放電保護網絡，其中每個換能器都與一個包括至少一個薄膜晶體管的尋址電路相關聯。

本發明的另一個目的是在響應寄生的靜電放電時，為該陣列上的所有元件提供電位均衡的路徑。

可以用一種結構來達到這些目的，即在一塊絕緣基片上，提供一個大面積薄膜換能器陣列，其中的每個換能器都與一個用以改變該換能器元件狀態的尋址電路相關聯，而且其中的每個尋址電路都包括至少一個具有設置在薄膜晶體管柵電極與晶體管其他兩個端電極中的一或兩個電極之間的電阻性路徑，以便在一靜電放電期間為柵電極和其他兩個端電極之間的均衡電勢提供電流泄漏路徑的薄膜晶體管。電阻性路徑的歐姆數值要選得足夠大，以使柵電極與其他兩個端電極之間的電流泄漏不會影響薄膜晶體管的正常工作。

通過結合附圖來作下面的詳細敘述，熟悉本領域的技術人員就會理解本發明的優點。這些附圖是：

圖1是薄膜晶體管的側視圖，

圖2a以電路圖說明薄膜晶體管，其中的柵電極以電阻連接到源和漏端電極，

圖2b以電路圖說明薄膜晶體管，其中的柵電極以一電阻連接到漏端電極，

圖2c以電路圖說明薄膜晶體管，其中的柵電極以一電阻連接到源端電極，

圖3說明在大面積一維的換能器陣列上的本發明的一個實施例，

圖4說明在大面積一維的換能器陣列上的本發明的另一實施例，

圖5a說明本發明實際應用在一個大面積的二維換能器陣列，以及

圖5b說明由圖5a換能器陣列控制的液晶顯示器截面圖。

現轉到附圖，圖中說明熟知的非晶硅（a-Si∶H）薄膜晶體管（TFT）10的結構，即所謂的倒置結構。該結構包括一個由玻璃、陶瓷或任一種在普通的非晶硅TFT在處理溫度范圍（＜350℃）中保持相當平滑的其他絕緣材料制成的基片12;一個柵電極14，通常是由位于基片上的厚度為500至1000埃的Cr、NiCr或其他適用材料的薄層形成;一層柵極電介質16，一般是幾千埃厚的氮化硅層覆蓋著柵電極;一層厚度由幾百至幾千埃的a-Si∶H組成的電荷轉移層18;由一n⁺a-Si∶H薄層20構成的端電極以及約一微米厚的構成來作為源24和漏26的Al接觸層22;以及為了鈍化而在溝道區中的a-Si∶H層上沉積的一層第二氮化硅層28。

當晶體管的柵極不接到任一電壓源，即當柵電極是浮置時，在源24和漏26之間有一電流泄漏路徑穿過Si∶H半導體層18。因此，在向源電極或漏電極靜電放電期間，泄漏路徑會讓電荷移到其他電極，從而使它們的電位均衡。實際上因為電流不能流過柵極的電介質，向柵電極的靜電放電會引起大量電荷積累在柵電極上，故在柵電極以及源電極和漏電極二者之一之間或在柵電極和源、漏電極之間的柵極電介質兩端會產生極大的電勢差。當柵電極浮置而且所積累的靜電荷不能泄漏時，更加會出現這種情況。于是，出現在柵極電介質兩端的極大的電勢差可以引起上述的損壞。

為了使靜電放電對晶體管10的損壞實質上減到最小，建議用一電阻30形成一條連接柵極14至源24和/或漏26的高電阻電流路徑。圖2a、2b和2c說明可供選擇的幾種結構。這些結構使電勢可以在柵極電介質16的兩端均衡。上述三種情況中的任一種情況下都必須小心選擇電阻的適當數值。由于選擇的電阻值太低，該電阻對（圖2a）因旁路半導體層而可能妨礙TFT的正常工作。另一方面，如果歐姆數值太高，該電阻耗散靜電電荷的速度就不會快到足以防止對柵極電介質的損壞。概而言之，該電阻的數值應使通過它的漏電電流不致影響換能器元件的正常工作。電阻值的正確選擇視各種應用中的特殊電路而定。