專利名稱：靜電放電保護電路及其二極管的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種靜電放電保護電路(electrostatic discharge protectioncircuit；ESD protection circuit)，特別是涉及一種具有較佳靜電傳導能力的二極管與其所組成的靜電放電保護電路。
背景技術：
現今社會多媒體技術相當發達，多半受惠于半導體元件或顯示裝置的進步。就顯示器而言，具有高畫質、空間利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優越特性的液晶顯示器已逐漸成為市場的主流。一般在液晶顯示器的制造過程中，操作人員、機器或檢測儀器都可能帶有靜電，而上述的帶電體(操作人員、機器或檢測儀器)接觸到液晶顯示面板時，有可能導致液晶顯示面板內的元件以及電路遭受靜電放電破壞。
為了避免靜電放電而損傷液晶顯示面板內部的元件以及電路，一般都會在液晶顯示面板的薄膜晶體管陣列基板上形成靜電放電保護元件，而通常靜電放電保護元件是在制造薄膜晶體管以及像素電極的過程中一并形成于基板上。一般而言，形成靜電放電保護元件之前，會于基板上先形成一具有三端子的薄膜晶體管，再將此薄膜晶體管中的柵極與漏極電連接，此時，柵極與漏極電連接的薄膜晶體管便等效于一具有兩端子的二極管，而此二極管可作為靜電防護元件使用。
請參考圖1，其繪示為現有用以作為靜電放電保護元件的二極管的剖面示意圖。現有二極管100的結構與一底柵極結構的薄膜晶體管(bottom gateTFT)相類似。由圖1可知，二極管100包括一柵極121、一柵絕緣層122、一通道層123、一歐姆接觸層124、一源極125、一漏極126、一保護層127與一透明電極128。
柵極121配置于一基板110上，而柵絕緣層122覆蓋于基板110上的柵極121。此外，通道層123配置于柵極121上方的柵絕緣層122上。由圖1中可知，源極125與漏極126分別配置于通道層123上的兩側，且源極125與漏極126覆蓋住部分的柵絕緣層122。一般而言，在源極125(或漏極126)與通道層123之間會形成一歐姆接觸層124以降低源極125(或漏極126)與通道層123的接觸阻抗。
另外，保護層127覆蓋住源極125、漏極126、通道層123與柵絕緣層122。由圖1中可知，在未形成源極125、漏極126與通道層123時，保護層127與柵絕緣層122中具有一接觸窗10，而接觸窗10能暴露出部分的柵極121。此外，于保護層127中具有另一接觸窗20，此接觸窗20能暴露出部分的漏極126。上述的透明電極128會填入接觸窗10與20內，且此透明電極128通過接觸窗10與柵極121電連接，而此透明電極128通過接觸窗20與漏極126電連接。
在靜電放電現象發生時，上述的靜電放電保護元件100能消耗靜電的能量并將靜電導出，以避免液晶顯示面板內部的元件遭受靜電放電破壞。因靜電放電保護元件100的靜電放電保護能力有限，以致于制造人員會于基板110上制作數量足夠的靜電放電保護元件100，用以保護液晶顯示面板內部的元件以及電路免于遭受靜電放電破壞。然而，這樣會使基板110可用以布線(layout)的面積相對減少。此外，靜電放電保護元件100中的柵極121若是發生損壞或斷線的狀況，則整個靜電放電保護元件100便會失去效用。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的就是在提供一種二極管，其具有較佳地傳導靜電的能力與較佳的可靠度。
本發明的再一目的是提供一種靜電放電保護電路，其包含多個本發明的二極管，此靜電放電保護電路在相同的布線面積之下，可具有較佳地傳導靜電的能力。
為達上述或其它目的，本發明提出一種二極管，其適于配置在一基板上，此二極管包括一半導體圖案、一第一導體圖案、一第二導體圖案、一絕緣層與一頂部導體圖案。其中，第一導體圖案與第二導體圖案分別配置于部分的半導體圖案上，且第一導體圖案與第二導體圖案彼此電性絕緣。此外，絕緣層配置于第一導體圖案、第二導體圖案與半導體圖案上，且絕緣層具有一第一接觸窗，以暴露出部分第一導體圖案。另外，頂部導體圖案配置于半導體圖案上方的絕緣層上，且頂部導體圖案透過第一接觸窗與第一導體圖案電連接。
依照本發明的一優選實施例所述的二極管，其中半導體圖案包括一非晶硅層與一歐姆接觸層。此歐姆接觸層配置于非晶硅層與第一導體圖案以及非晶硅層與第二導體圖案之間。
依照本發明的一優選實施例所述的二極管，其中歐姆接觸層例如包括N型摻雜的非晶硅層。
依照本發明的一優選實施例所述的二極管，其中第一導體圖案以及第二導體圖案的材料例如包括金屬。
依照本發明的一優選實施例所述的二極管，其中頂部導體圖案的材料例如包括銦錫氧化物或銦鋅氧化物。
依照本發明的一優選實施例所述的二極管，可還包括一配置于基板上的介電層，其中第一導體圖案、第二導體圖案以及絕緣層配置于介電層上。
依照本發明的一優選實施例所述的二極管，可還包括一底部導體圖案與一介電層。其中，底部導體圖案配置于基板上，且底部導體圖案位于半導體圖案下方，而頂部導體圖案與底部導體圖案電連接。此外，介電層配置于基板上，以覆蓋住底部導體圖案，且此介電層與絕緣層具有一第二接觸窗，且底部導體圖案透過第二接觸窗與頂部導體圖案電連接。
依照本發明的一優選實施例所述的二極管，其中底部導體圖案的材料例如包括金屬。
一種靜電放電保護電路，其適于配置在一基板上，此靜電放電保護電路包括多個上述的二極管，且二極管彼此電連接。
依照本發明的一優選實施例所述的靜電放電保護電路，其中二極管例如為順向二極管或反向二極管。
依照本發明的一優選實施例所述的靜電放電保護電路，其中部分二極管例如為順向二極管，而部分二極管例如為反向二極管，且順向二極管與反向二極管并聯。
綜上所述，本發明的靜電放電保護電路的頂部導體圖案與底部導體圖案，分別位于半導體圖案的上方與下方，且頂部導體圖案會與底部導體圖案電連接。因此，本發明的靜電放電保護電路具有更好地傳導靜電的能力，而且當底部導體圖案或頂部導體圖案損壞時，靜電放電保護電路中的二極管仍然具有靜電放電保護的功效。
為讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能更明顯易懂，以下配合附圖以及優選實施例，以更詳細地說明本發明。
圖1繪示為現有靜電放電保護元件的剖面示意圖。
圖2A～2E繪示為本發明第一實施例的靜電放電保護電路及其二極管的制造流程示意圖。
圖3A～3E繪示為依序對應至圖2A～2E中沿A-A’與B-B’剖面線的剖面示意圖。
圖4繪示為本發明第二實施例的靜電放電保護電路及其等效電路示意圖。
圖5繪示為圖4的靜電放電保護電路沿C-C’與E-E’剖面線的剖面示意圖。
圖6繪示為有源元件陣列基板的電路示意圖。
圖7繪示為有源元件陣列基板的局部電路放大示意圖。
簡單符號說明10、20接觸窗30第一接觸窗40第二接觸窗100靜電放電保護元件110、210基板123通道層126漏極121柵極122柵絕緣層124歐姆接觸層127保護層125源極128透明電極200、300靜電放電保護電路212、213、214、216、217、218、312、313、314、316、317、318二極管400有源元件陣列基板410有源元件陣列420接墊A非晶硅層C半導體圖案D第一導體圖案G底部導體圖案P絕緣層M歐姆接觸層S第二導體圖案T頂部導體圖案I介電層AM非晶硅材料CL共享配線DL數據線NTN型摻雜的非晶硅材料SL掃描線SE半導體材料層S1路徑具體實施方式
本發明的靜電放電保護電路常被制作于液晶顯示面板(未繪示)中的有源元件陣列基板上，而此靜電放電保護電路可與一般液晶顯示面板中的像素結構一并形成。本發明的靜電放電保護電路由多個本發明的二極管電連接而成，具體而言，用來形成靜電放電保護電路的二極管可以是順向二極管或反向二極管。這里要特別聲明的是，這些二極管可以采用任何電連接的方式來形成靜電放電保護電路，此二極管電連接的方式可以是彼此串聯或并聯，但并不局限于此，下文將列舉優選實施例用以說明靜電放電保護電路的結構及其制造流程。
第一實施例圖2A～2E繪示為本發明第一實施例的靜電放電保護電路及其二極管的制造流程示意圖，而圖3A～3E繪示為依序對應至圖2A～2E中沿A-A’與B-B’剖面線的剖面示意圖。請先參考圖2A與圖3A，首先，提供一基板210，并于基板210上形成一底部導體圖案G。此底部導體圖案G可與一般液晶顯示面板中有源元件(未繪示)的柵極(gate)以及掃描線SL(scan line)一并形成。由圖2A可知，底部導體圖案G可與掃描線SL電連接。
接著請參考圖2B與圖3B，于底部導體圖案G上形成一介電層I，并覆蓋住底部導體圖案G，而此介電層I的材料例如為氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。這里要說明的是，介電層I覆蓋住基板210與底部導體圖案G，為了圖標的簡明，在圖2B中省略了介電層I的圖標，然此介電層I可見于圖3B中。然后，于底部導體圖案G上方的介電層I上形成一半導體材料層SE。此半導體材料層SE由一非晶硅(amorphous silicon)材料AM與一N型摻雜的非晶硅材料NT所構成。值得留意的是，上述介電層I可與一般液晶顯示面板中有源元件的柵絕緣層(未繪示)一并形成。
接著請參考圖2C與圖3C，圖案化上述的半導體材料層SE，以形成一半導體圖案C以及形成一第一導體圖案D與一第二導體圖案S于部分的半導體圖案C上。此第一導體圖案D與第二導體圖案S的材料例如為金屬Mo/Al/Mo、Ti/Al/Ti、Cr/Al/Cr、Al/Cr、Mo、Cr、Al alloy、Mo/Al alloy/Mo、Mo/Al alloy、Al alloy/Mo等。由圖3C可清楚得知，非晶硅材料AM與N型摻雜的非晶硅材料NT可分別形成一非晶硅層A與一歐姆接觸層M。非晶硅材料與N型摻雜的非晶硅材料可用多晶硅材料替代以分別形成多晶硅層與歐姆接觸層。此外，第一導體圖案D與第二導體圖案S可與一般液晶顯示面板中的數據線(data line)(未繪示)與共享配線CL(common line)以及有源元件中的源極(source)(未繪示)與漏極(drain)(未繪示)一并形成。另外，半導體圖案C可與有源元件的通道層(未繪示)一并形成。
接著請參考圖2D與圖3D，于第一導體圖案D、第二導體圖案S與半導體圖案C上形成一絕緣層P。此絕緣層P的材料例如為氮化硅、氧化硅或氮氧化硅，且此絕緣層P可與一般液晶顯示面板中形成于有源元件上的保護層為相同膜層。由圖3D可清楚得知，位于第一導體圖案D上方的絕緣層P中具有第一接觸窗30，以暴露出第一導體圖案D。此外，于絕緣層P與介電層I中具有一第二接觸窗40，而此第二接觸窗40可暴露出底部導體圖案G。
這里要特別說明的是，由于絕緣層P覆蓋住第一導體圖案D、第二導體圖案S與半導體圖案C上，為了圖標的簡明，圖2D僅標示出第一接觸窗30與第二接觸窗40的位置，而省略了絕緣層P的繪示，然此絕緣層P可清楚見于圖3D中。
接著請參考圖2E與圖3E，于半導體圖案C上方的絕緣層P上形成一頂部導體圖案T，而此頂部導體圖案T透過第一接觸窗30與第二接觸窗40分別與第一導體圖案D以及底部導體圖案G電連接。此頂部導體圖案T的材料例如為銦錫氧化物、銦鋅氧化物、ZnO或AZO，且頂部導體圖案T可與一般液晶顯示面板中的像素電極(pixel electrode)(未繪示)一并形成。上述至此便完成了靜電放電保護電路200(如圖2E所示)及其二極管212(如圖3E所示)的制造流程，而此靜電放電保護電路200由三個順向二極管(212、213與214)以及三個反向二極管(216、217與218)所組成，下文將對靜電放電保護電路200及二極管212的結構作詳細的說明。
請繼續參考圖2E與圖3E，本發明的靜電放電保護電路200適于配置在一基板210上，此靜電放電保護電路200包括多個二極管212，且二極管212彼此電連接。由圖2E中可知，本實施例的二極管212電連接的方式為三個順向二極管212、213與214與三個反向二極管216、217與218并聯。在一實施例中，制造人員可依據實際狀況的需要，來設計二極管212、213、214、216、217與218電連接的方式，并不局限于圖2E所示的二極管電連接的方式與二極管的數目。
由圖3E可清楚得知，本發明的二極管212適于配置在一基板210上，此二極管212包括底部導體圖案G、介電層I、半導體圖案C、第一導體圖案D、第二導體圖案S、絕緣層P與頂部導體圖案T。其中，底部導體圖案G配置于基板210上，而介電層I覆蓋住底部導體圖案G。此外，半導體圖案C配置于基板210上，且位于底部導體圖案G上方的介電層I上。
詳細地說，上述的半導體圖案C可以由一非晶硅層A與一歐姆接觸層M所構成。此歐姆接觸層M配置于非晶硅層A與第一導體圖案D以及非晶硅層A與第二導體圖案S之間。此外，第一導體圖案D與第二導體圖案S分別配置于部分的半導體圖案C上，且第一導體圖案D與第二導體圖案S彼此電性絕緣。由圖2E可知，二極管214的第二導體圖案S與二極管216的第一導體圖案D可電連接至一般液晶顯示面板中的共享配線CL，而此共享配線CL會電連接至一參考電壓(共享電壓源)(未繪示)。
另外，絕緣層P配置于第一導體圖案D、第二導體圖案S與半導體圖案C上，且絕緣層P、第一導體圖案D與第二導體圖案S可配置于介電層I上。此絕緣層P具有能暴露出部分的第一導體圖案D的第一接觸窗30(如圖3E所示)，而位于絕緣層P與介電層I中的第二接觸窗40能暴露出底部導體圖案G。
本發明的頂部導體圖案T配置于半導體圖案C上方的絕緣層P上，且此頂部導體圖案T透過接觸窗30與40分別與第一導體圖案D與底部導體圖案G電連接。值得留意的是，二極管212的第一導體圖案D透過頂部導體圖案T以及接觸窗40而電連接至掃描線SL。此外，二極管218的第二導體圖案S與掃描線SL電連接。當靜電放電現象發生時，靜電的高電壓可能施加于掃描線SL或第一導體圖案D上，靜電可依序經由二極管212、213與214，最后由共享配線CL導出(圖2E所示的路徑S1)。
值得留意的是，半導體圖案C位于頂部導體圖案T與底部導體圖案G之間，且頂部導體圖案T與底部導體圖案G彼此電連接。在靜電放電現象發生時，由靜電所產生的高電壓可能施加于頂部導體圖案T與底部導體圖案G上，這會使得半導體圖案C在靠近頂部導體圖案T的上側形成一通道，而在半導體圖案C靠近底部導體圖案G的下側形成另一通道。換言之，本發明的二極管212的半導體圖案C可產生兩個通道，因此會具有比現有的靜電保護元件100更好的靜電傳導能力。因此由本發明的二極管220所構成的靜電放電保護電路200具有較佳地靜電放電保護能力。
相較于現有的靜電防護元件100，在相同的靜電防護能力之下，本發明的靜電放電保護電路200僅需以數目較少的二極管212即可達成相同的效能，因此基板210上可以布線的面積便可相對增加。此外，由于頂部導體圖案T與底部導體圖案G彼此電連接，假使底部導體圖案G遭受損壞，二極管220仍然可以透過頂部導體圖案T來傳導靜電并不會完全喪失作用，反之亦然。因此，本發明的二極管212具有較好的可靠度。另外，本發明的靜電放電保護電路200可在形成液晶顯示面板的像素結構時一并形成于基板210上，因此不需增加額外的工藝。
第二實施例本實施例與第一實施例非常類似，兩者主要不同之處在于本實施例的二極管并不制作底部導體圖案。圖4繪示為本發明第二實施例的靜電放電保護電路及其等效電路示意圖，而圖5繪示為圖4的靜電放電保護電路沿C-C’與E-E’剖面線的剖面示意圖。請同時參考圖4與圖5，本發明的二極管312包括半導體圖案C、第一導體圖案D、第二導體圖案S、絕緣層P與頂部導體圖案T。一般而言，于基板210上可先形成一介電層I，以利半導體圖案C形成于基板210上。在此要強調的是，在本實施例中，半導體圖案C的下方并不會制作底部導體圖案G。換言之，二極管312中的半導體圖案C下方不會形成任何屬于二極管312的線路。
此外，第一導體圖案D與第二導體圖案S分別配置于部分的半導體圖案C上，且第一導體圖案D與第二導體圖案S彼此電性絕緣。另外，絕緣層P配置于第一導體圖案D、第二導體圖案S與半導體圖案C上，且絕緣層P、第一導體圖案D與第二導體圖案S可配置于介電層I上。此絕緣層P具有能暴露出部分的第一導體圖案D的第一接觸窗30。本發明的頂部導體圖案T配置于半導體圖案C上方的絕緣層P上，且此頂部導體圖案T透過接觸窗30與第一導體圖案D電連接。
值得留意的是，二極管312的第一導體圖案D透過頂部導體圖案T以及第一接觸窗30而與掃描線SL電連接(如圖4所示)，且二極管318的第二導體圖案S可電連接至掃描線SL。此外，二極管314的第二導體圖案D以及二極管316的第一導體圖案S可與共享配線CL電連接，而此共享配線CL電連接至一參考電壓(共享電壓源)(未繪示)。
一般而言，液晶顯示面板中的有源元件陣列基板上，有許多敏感的電子元件與密集的電路。在這些電子元件與電路附近會盡可能避免制作會對其造成干擾的金屬導線或電極。由于，本發明的二極管312在第一導體圖案D下方并未形成任何屬于二極管312的線路。因此，本發明的靜電放電保護電路200制作于有源元件陣列基板上時，便無須擔心靜電放電保護電路200會與有源元件陣列基板上的電子元件或密集的電路發生干擾或短路的現象。此外，有源元件陣列基板上的電子元件或線路可使用二極管312下方的空間來進行線路布局。因此，本發明的靜電放電保護電路300可提供更多的布線可能性。
下面將舉例說明一應用本發明的靜電放電保護電路的有源元件陣列基板。圖6繪示為有源元件陣列基板的電路示意圖。請參考圖6，有源元件陣列基板400主要包括一有源元件陣列410、多個接墊420、多條掃描線SL、多條數據線DL、多條共享配線CL與靜電放電保護電路200。其中，有源元件陣列410電連接至掃描線SL與數據線DL，而接墊420位于有源元件陣列410外圍，且分別電連接至掃描線SL與共享配線CL。
圖7繪示為有源元件陣列基板的局部電路放大示意圖。請參考圖7，靜電放電保護電路200電連接于共享配線CL與掃描線SL之間、兩條共享配線CL之間以及共享配線CL與數據線DL之間。這里要說明的是，圖7所示的靜電放電保護電路200也可以是靜電放電保護電路300，在此并不加以局限。有源元件陣列基板400可以透過靜電放電保護電路200(或靜電放電保護電路300)而避免遭受靜電放電破壞。
綜上所述，本發明的靜電放電保護電路及其二極管至少具有下列優點一、本發明的二極管中的半導體圖案位于頂部導體圖案與底部導體圖案之間，且頂部導體圖案與底部導體圖案彼此電連接。由于本發明的二極管的導體圖案能形成兩個通道，因此，此二極管所構成的靜電放電保護電路具有較佳地傳導靜電的能力。此外，二極管中的底部導體圖案或頂部導體圖案遭受損壞，而此二極管并不會完全失效。因此，本發明的二極管具有較佳的可靠度。
二、本發明的另一二極管中的頂部導體圖案位于半導體圖案上方，且于半導體圖案下方不會形成任何屬于二極管的線路。因此，本發明的二極管下方的空間可提供給其它元件或線路進行布局。
三、本發明的二極管可與液晶顯示面板的像素結構一并形成于基板上，不需增加額外的工藝。
雖然本發明以優選實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發明，本領域的技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍應當以后附的權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種靜電放電保護電路，適于配置在基板上，該靜電放電保護電路包括多個二極管，且該些二極管彼此電連接，每一該二極管包括半導體圖案；第一導體圖案，配置于部分的該半導體圖案上；第二導體圖案，配置于部分的該半導體圖案上，其中該第一導體圖案與該第二導體圖案彼此電性絕緣；絕緣層，配置于該第一導體圖案、該第二導體圖案與該半導體圖案上，其中該絕緣層具有第一接觸窗，以暴露出部分該第一導體圖案；以及頂部導體圖案，配置于該絕緣層上，其中該頂部導體圖案位于該第一導體圖案、該第二導體圖案與該半導體圖案上方，且該頂部導體圖案透過該第一接觸窗與該第一導體圖案電連接。
2.如權利要求1所述的靜電放電保護電路，其中該半導體圖案包括非晶硅層；以及歐姆接觸層，配置于該非晶硅層與該第一導體圖案以及該非晶硅層與該第二導體圖案之間。
3.如權利要求2所述的靜電放電保護電路，其中該歐姆接觸層包括N型摻雜非晶硅層。
4.如權利要求1所述的靜電放電保護電路，其中該第一導體圖案以及該第二導體圖案的材料包括金屬。
5.如權利要求1所述的靜電放電保護電路，其中該頂部導體圖案的材料包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物、透明導電材料或金屬。
6.如權利要求1所述的靜電放電保護電路，其中該二極管還包括配置于該基板上的介電層，其中該第一導體圖案、該第二導體圖案以及該絕緣層配置于該介電層上。
7.如權利要求1所述的靜電放電保護電路，其中該二極管還包括底部導體圖案，配置于該基板上，其中該底部導體圖案位于該半導體圖案下方；以及介電層，配置于該基板上，以覆蓋住該底部導體圖案，且該介電層與該絕緣層具有第二接觸窗，且該底部導體圖案透過該第二接觸窗與該頂部導體圖案電連接。
8.如權利要求7所述的靜電放電保護電路，其中該底部導體圖案的材料包括金屬。
9.如權利要求1所述的靜電放電保護電路，其中該些二極管為順向二極管或反向二極管。
10.如權利要求1所述的靜電放電保護電路，其中部分二極管為順向二極管，而部分二極管為反向二極管，且順向二極管與反向二極管并聯。
全文摘要
一種二極管，適于配置在一基板上，此二極管包括一半導體圖案、一第一導體圖案、一第二導體圖案、一絕緣層與一頂部導體圖案。其中，第一導體圖案與第二導體圖案分別配置于部分的半導體圖案上。此外，絕緣層配置于第一導體圖案、第二導體圖案與半導體圖案上。另外，頂部導體圖案配置于半導體圖案上方的絕緣層上，且頂部導體圖案與第一導體圖案電連接。在上述的二極管中，由于半導體圖案下方并未配置有屬于二極管的線路，因此上述的二極管與其它元件整合時，其它元件可使用二極管下方的空間進行線路布局。
文檔編號H01L23/58GK1828896SQ200610004228
公開日2006年9月6日 申請日期2006年2月13日 優先權日2006年2月13日
發明者廖達文 申請人:友達光電股份有限公司