Полупроводниковое устройство

Авторы патента:


Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство
Полупроводниковое устройство

 


Владельцы патента RU 2488191:

ШАРП КАБУСИКИ КАЙСЯ (JP)

Изобретение относится к полупроводниковому устройству со схемой защиты от электростатического разряда. Полупроводниковое устройство включает в себя тонкопленочный диод и схему защиты с защитным диодом. Тонкопленочный диод включает в себя полупроводниковый слой с первой, второй и канальной областями, электрод затвора, первый электрод, соединенный с первой областью и электродом затвора, и второй электрод, соединенный со второй областью. Если тип удельной проводимости тонкопленочного диода является n-типом, то анодный электрод защитного диода соединяется с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода. Если тип удельной проводимости тонкопленочного диода является P-типом, то катодный электрод защитного диода соединяется с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода. Схема защиты не включает в себя другие диоды, которые соединены с линией так, чтобы получать направление течения тока, противоположное защитному диоду. В результате ухудшение свойств тонкопленочного диода может быть уменьшено при сведении к минимуму увеличения размера схемы. 11 з.п. ф-лы, 37 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к полупроводниковому устройству со схемой, включающей в себя схему защиты от электростатического разряда (ЭСР).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Полупроводниковое устройство со схемой, такое как подложка с активной матрицей, обычно имеет встроенную схему для защиты полупроводниковых компонентов в этой схеме от ЭСР. Такая схема защиты называется "схемой ЭСР-защиты".

Обобщенная схема ЭСР-защиты будет описана со ссылкой на Фиг. 35, которая демонстрирует иллюстративную схему ЭСР-защиты, предусмотренную для внутренней схемы ИС с комплементарной структурой металл-оксид-полупроводник (КМОП-структурой). Схема ЭСР-защиты, показанная на Фиг. 35, включает в себя защитное сопротивление R, которое располагается между входным контактом и КМОП-структурой, и два защитных диода D1 и D2 с взаимно разными полярностями. Каждый из этих двух диодов D1 и D2 соединяется с входной сигнальной линией КМОП-структуры.

В схеме ЭСР-защиты, когда входной контакт принимает заряд статического электричества, его потенциал либо повышается (+), либо падает (-). Если потенциал повышается (+), то включается защитный диод D1 и направляет положительные заряды в линию VCC. С другой стороны, если потенциал падает (-), то включается защитный диод D2 и направляет отрицательные заряды в линию VSS. В этом случае направление течения тока регулируется защитным сопротивлением R.

На подложке с активной матрицей устройства отображения схема, включающая в себя тонкопленочные транзисторы (TFT), которые выполняют функции переключающих элементов для пикселей, в большинстве случаев формируется путем нанесения полупроводниковой пленки кремния, металлооксидного полупроводника или любого другого подходящего материала. Кроме того, подложка с активной матрицей обычно имеет схему защиты для того, чтобы предотвратить повреждение этих TFT или межсоединений из-за статического электричества (см. Патентный Документ №1, например).

Фиг. 36 демонстрирует традиционную подложку с активной матрицей со схемами защиты. Эта конфигурация раскрывается в Патентном Документе №1.

Как показано на Фиг. 36, подложка с активной матрицей имеет массив тонкопленочных транзисторов 240, который включает в себя несколько линий 203 развертки и несколько сигнальных линий 204, которые были сформированы на изолирующей подложке, а также некоторое количество тонкопленочных транзисторов 205, которые располагаются на их пересечениях. Каждый из этих тонкопленочных транзисторов 205 имеет свои электрод истока, электрод затвора и электрод стока, соединенные с соотнесенной с ним сигнальной линией 204, соотнесенной с ним линией 203 развертки и соотнесенным с ним электродом пикселя (не показан), соответственно. Повсюду в этом массиве тонкопленочных транзисторов 240 каждая линия 203 развертки соединяется с линией 231 опорного напряжения через соотнесенную с ней схему 250 защиты. Каждая схема 250 защиты включает в себя два тонкопленочных диода 228 и 229 с взаимно разными полярностями. Аналогично, каждая сигнальная линия 204 тоже соединяется с линией 232 опорного напряжения через соотнесенную с ней схему 251 защиты. В соответствии с такой конфигурацией, даже если положительные или отрицательные заряды подаются либо на линию 203 развертки, либо на сигнальную линию 204, схема 250 или 251 защиты может направить эти заряды в соотнесенную с ней линию 231 или 232 опорного напряжения.

Следует отметить, что каждый из тонкопленочных диодов 226 - 229, которые входят в состав схем 250 и 251 защиты, показанных на Фиг. 36, имеет структуру, в которой исток и затвор тонкопленочного транзистора (например, тонкопленочного транзистора 205 пикселя) замыкаются накоротко друг с другом. Диод с такой структурой, в которой затвор и исток или сток тонкопленочного транзистора замыкаются накоротко друг с другом, будем называть в данном документе как "трехконтактный диод".

К тому же, в последнее время все чаще не только такие тонкопленочные транзисторы, выполняющие функции переключающих элементов, но и некоторые или все TFT для использования в периферийной схеме, такой как формирователь сигналов управления, располагаются на подложке с активной матрицей. Периферийная схема помещается не в зоне подложки с активной матрицей, где располагаются пиксели (которую будем называть в данном документе как "зона отображения"), а в другой зоне подложки с активной матрицей (которую будем называть в данном документе как "зона рамки"). В этом случае схемы защиты должны предусматриваться также и для тех элементов, например тонкопленочных транзисторов, которые формируют периферийную схему (см. Патентный Документ № 2, к примеру).

Фиг. 37 демонстрирует схему на транзисторах с изолированными затворами, которая предусматривается для подачи сигнала синхронизации на формирователь сигналов управления, который располагается в зоне рамки подложки с активной матрицей. Конфигурация схемы, показанная на Фиг. 37, раскрывается в Патентном Документе № 2.

Схема, показанная на Фиг. 37, включает в себя схему 1001 на транзисторах с изолированными затворами, которая располагается между контактной площадкой (контактная площадка OLB) 1011, которая принимает сигнал синхронизации, и секцией схемы формирователя сигналов управления, а также две схемы 1013 и 1016 защиты. Схема 1013 защиты располагается на входном конце схемы 1001 и включает в себя два диода 1014 и 1015 с взаимно противоположными полярностями. С другой стороны, схема 1016 защиты располагается на выходном конце схемы 1001 и включает в себя два диода 1017 и 1018 с взаимно противоположными полярностями. Диоды 1014 и 1017 соединяются с линией VDD, тогда как диоды 1015 и 1018 заземляются. В соответствии с такой конфигурацией, статическое электричество, которое было извне подано в линию 1019 через контактную площадку CLB 1011, может сниматься схемой 1013 защиты, а статическое электричество, которое было подано из схемы формирователя сигналов управления в линию 1019, может сниматься схемой 1016 защиты.

Как видно из примеров, продемонстрированных на Фиг. 35, 36 и 37, традиционные схемы ЭСР-защиты предусматриваются главным образом ради защиты трехконтактного тонкопленочного транзистора. Кроме того, каждая из этих схем ЭСР-защиты включает в себя, по меньшей мере, два диода с взаимно противоположными полярностями, которые являются прямосмещенным и обратносмещенным, соответственно, чтобы отводить заряды, подаваемые в защищаемую линию, - неважно, являются ли эти заряды положительными или отрицательными. К тому же, такая схема ЭСР-защиты располагается либо на входном, либо на выходном конце схемы, включающей в себя защищаемые тонкопленочные транзисторы, или даже на обоих ее концах. Именно поэтому схема ЭСР-защиты может препятствовать попаданию статического электричества в схему с трехконтактными тонкопленочными транзисторами на изолирующей подложке через ее либо входной, либо выходной конец. Как следствие, предусматривая такую схему защиты для основанного на активной матрице устройства отображения, например, схема защиты может препятствовать попаданию статического электричества в схему формирователя сигналов управления в зоне рамки (который может быть монолитным формирователем сигналов управления) от внешней соединительной контактной площадки (которая соединяется с формирователем сигналов управления на входном конце), из линии развертки, или из сигнальной линии (которая находится на выходном конце формирователя сигналов управления).

Список противопоставленных материалов

Патентная Литература

Патентный Документ № 1: Выложенная Публикация Заявки на Патент Японии № 11-119256

Патентный Документ № 2: Выложенная Публикация Заявки на Патент Японии № 2000-98338

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

Каждая из традиционных схем защиты, показанных на Фиг. 35 - 37, включает в себя, по меньшей мере, два диода. По этой причине, с такой схемой защиты, размер схемы неизбежно увеличивается, что является проблемой. Например, если такая традиционная схема защиты применяется к монолитному формирователю сигналов управления, то зона рамки устройства отображения должна увеличиваться и, следовательно, зона отображения может, наоборот, уменьшиться.

Вдобавок ко всему традиционная схема защиты располагается таким образом, чтобы защитить трехконтактные тонкопленочные транзисторы. Тем не менее авторы настоящего изобретения обнаружили с помощью экспериментов, что трехконтактные транзисторы не так легко, как трехконтактные диоды, разрушаются под воздействием статического электричества. Причины этого будут подробно описаны ниже. Именно поэтому схема защиты с традиционной конфигурацией не может предотвратить, для схемы, включающей в себя трехконтактные диоды в качестве ее внутренних схемных компонентов, наличия характеристики ее устройства, подверженной влиянию статического электричества, или неправильную работу из-за присутствия статического электричества.

Следовательно, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы эффективно предотвращать разрушение элементов, входящих в состав схем на изолирующей подложке, под воздействием статического электричества, без чрезмерного увеличения размера схемы.

Решение проблемы

Полупроводниковое устройство в соответствии с настоящим изобретением включает в себя схему, которая была сформирована на подложке и которая включает в себя тонкопленочный диод и схему защиты с защитным диодом. Тонкопленочный диод включает в себя: по меньшей мере, один полупроводниковый слой, который располагается на подложке и который имеет первую область, вторую область и канальную область, находящуюся между первой и второй областями; электрод затвора, который располагается таким образом, чтобы перекрываться с канальной областью; изолирующий слой затвора, который располагается между электродом затвора и полупроводниковым слоем; первый электрод, который располагается на первой области и который электрически соединен с первой областью и электродом затвора; и второй электрод, который располагается на второй области и электрически соединен с ней. В этом полупроводниковом устройстве (a) - тип удельной проводимости тонкопленочного диода может быть N-типом, и анодный электрод защитного диода может соединяться с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода. Или (b) - тип удельной проводимости тонкопленочного диода может быть P-типом, и катодный электрод защитного диода может соединяться с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода. Защитный диод и тонкопленочный диод не соединяются параллельно. Схема защиты не включает в себя другие диоды, соединенные с линией так, чтобы получать направление течения тока, противоположное защитному диоду.

В одном предпочтительном варианте осуществления защитный диод включает в себя: по меньшей мере, один полупроводниковый слой, который располагается на подложке и который имеет первую область, вторую область и канальную область, находящуюся между первой и второй областями; электрод затвора, который располагается таким образом, чтобы перекрываться с канальной областью; изолирующий слой затвора, который располагается между электродом затвора и полупроводниковым слоем; первый электрод, который располагается на первой области и который электрически соединен с первой областью и электродом затвора; и второй электрод, который располагается на второй области и электрически соединен с ней.

Соответственные полупроводниковые слои тонкопленочного диода и защитного диода могут быть выполнены из одной и той же полупроводниковой пленки.

Полупроводниковое устройство может дополнительно включать в себя множественные тонкопленочные транзисторы, которые имеют тот же тип удельной проводимости, что и тонкопленочный диод. При этом соответственные полупроводниковые слои тонкопленочных транзисторов и тонкопленочного диода могут быть выполнены из одной и той же полупроводниковой пленки.

В другом предпочтительном варианте осуществления не предусматриваются схемы защиты для линии, которая соединяется с электродом затвора каждого тонкопленочного транзистора.

Еще в одном предпочтительном варианте осуществления схема включает в себя либо входную секцию для ввода сигнала от внешнего устройства в схему, либо выходную секцию для вывода сигнала от схемы на внешнее устройство. Линия, которая соединяет друг с другом тонкопленочный диод и защитный диод, имеет меньшую длину, чем линия, которая соединяет друг с другом входную или выходную секцию и защитный диод.

Предпочтительно, если линия, которая соединяет друг с другом тонкопленочный диод и защитный диод, имеет длину 1 мм или меньше.

В другом предпочтительном варианте осуществления, (a) - тип удельной проводимости тонкопленочного диода может быть N-типом, и анодный электрод защитного диода может соединяться с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода. При высоком потенциале анодного электрода защитного диода потенциал катодного электрода защитного диода тоже может быть высоким.

В альтернативном предпочтительном варианте осуществления (a) - тип удельной проводимости тонкопленочного диода может быть N-типом, и анодный электрод защитного диода может соединяться с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода. Катодный электрод защитного диода может соединяться с линией, ведущей к источнику питания VDD.

Еще в одном предпочтительном варианте осуществления (b) - тип удельной проводимости тонкопленочного диода может быть P-типом, и катодный электрод защитного диода может соединяться с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода. При низком потенциале катодного электрода защитного диода потенциал анодного электрода защитного диода тоже может быть низким.

В альтернативном предпочтительном варианте осуществления (b) - тип удельной проводимости тонкопленочного диода может быть P-типом, и катодный электрод защитного диода может соединяться с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода. Анодный электрод защитного диода может соединяться с линией, ведущей к источнику питания VSS.

Схема может включать в себя сдвиговый регистр.

Преимущественные Эффекты Изобретения

Настоящее изобретение может существенно снизить вредное воздействие электростатического разряда на трехконтактные диоды, которые входят в состав схемы на изолирующей подложке, без чрезмерного уменьшения размера схемы. Благодаря этому настоящее изобретение может эффективно предотвращать неправильную работу схемы под влиянием статического электричества.

Настоящее изобретение особенно эффективно в тех случаях, когда применяется к подложке с активной матрицей со схемой формирователя сигналов управления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 демонстрирует, как статическое электричество воздействует на внутрисхемный диод (N-канального типа).

Фиг. 2 демонстрирует, как статическое электричество воздействует на внутрисхемный транзистор (N-канального типа).

Фиг. 3(a)-3(c) демонстрируют схему в качестве предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, причем каждая из Фигур 3(a) и 3(c) демонстрирует N-канальный внутрисхемный диод и защитную схему для защиты этого внутрисхемного диода, а Фиг. 3(b) показывает, как формы волны сигналов изменяются относительно друг друга на линиях 3 и 9 этих схем.

Фиг. 4(a)-4(c) демонстрируют схему в качестве предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, причем каждая из Фиг. 4(a) и 4(c) демонстрирует P-канальный внутрисхемный диод и защитную схему для защиты этого внутрисхемного диода, а Фиг. 4(b) показывает, как формы волны сигналов изменяются относительно друг друга на линиях 3 и 8 этих схем.

Фиг. 5 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №1 настоящего изобретения.

Фиг. 6 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №2 настоящего изобретения.

Фиг. 7 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №3 настоящего изобретения.

Фиг. 8 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №4 настоящего изобретения.

Фиг. 9 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №5 настоящего изобретения.

Фиг. 10 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №6 настоящего изобретения, в котором электрод затвора ее внутрисхемного диода соединен с множественными линиями.

Фиг. 11 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №7 настоящего изобретения, в котором электрод затвора ее внутрисхемного диода соединен с множественными линиями.

Фиг. 12 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №8 настоящего изобретения, в котором электрод затвора ее внутрисхемного диода соединен с множественными линиями.

Фиг. 13 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №9 настоящего изобретения, в котором электрод затвора ее внутрисхемного диода соединен с множественными линиями.

Фиг. 14 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №10 настоящего изобретения, в котором электрод затвора ее внутрисхемного диода соединен с множественными линиями.

Фиг. 15 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №11 настоящего изобретения, в котором электрод затвора ее внутрисхемного диода соединен с множественными линиями.

Фиг. 16 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №12 настоящего изобретения, в котором электрод затвора ее внутрисхемного диода соединен с множественными линиями.

Фиг. 17 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №13 настоящего изобретения, в котором первый электрод (электрод истока) ее внутрисхемного диода соединен с множественными линиями.

Фиг. 18 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №14 настоящего изобретения, в котором первый электрод (электрод истока) ее внутрисхемного диода соединен с множественными линиями.

Фиг. 19 демонстрирует часть схемы в качестве Примера №15 настоящего изобретения, в котором тип удельной проводимости ее внутрисхемного диода является P-типом.

Фиг. 20 является схематическим видом в разрезе, демонстрирующим внутрисхемный диод в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 21(a) является схематическим видом в плане, демонстрирующим подложку с активной матрицей для жидкокристаллической (ЖК) панели, тогда как Фиг. 21(b) является видом в плане, схематично демонстрирующим структуру ее отдельного пикселя.

Фиг. 22 демонстрирует иллюстративную конфигурацию для сдвигового регистра в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 23 демонстрирует иллюстративную конфигурацию для другого сдвигового регистра в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 24 демонстрирует иллюстративную конфигурацию для сдвигового регистра в качестве сравнительного примера.

Фиг. 25(a) и 25(b) являются графиками, показывающими вольтамперные характеристики диода MM и транзистора MN в сдвиговом регистре сравнительного примера.

Фиг. 26 демонстрирует иллюстративную конфигурацию для еще одного сдвигового регистра в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 27 демонстрирует конфигурацию для схемы в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 28 демонстрирует конфигурацию для другой схемы в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 29 демонстрирует конфигурацию для еще одной схемы в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 30 демонстрирует конфигурацию для очередной схемы в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 31 демонстрирует конфигурацию для очередной схемы в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 32 демонстрирует конфигурацию для очередной схемы в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 33(a) демонстрирует традиционную схему со схемой ЭСР-защиты, а Фиг. 33(b) демонстрирует часть схемы, показанной на Фиг. 33(a).

Фиг. 34 демонстрирует, как работает схема защиты в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 35 демонстрирует пример традиционной схемы ЭСР-защиты, предусмотренной для внутренней схемы ИС.

Фиг. 36 демонстрирует традиционную подложку с активной матрицей со схемой ЭСР-защиты.

Фиг. 37 демонстрирует традиционную схему со схемой ЭСР-защиты.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Когда схема, включающая в себя тонкопленочные транзисторы и тонкопленочные диоды, изготавливается путем нанесения полупроводниковой пленки на изолирующую подложку, иногда трехконтактные тонкопленочные диоды формируются, как описано выше, для того, чтобы изготовить тонкопленочные транзисторы и тонкопленочные диоды посредством одного и того же технологического процесса. Однако авторы настоящего изобретения обнаружили и подтвердили с помощью экспериментов, что трехконтактные тонкопленочные диоды в такой схеме больше подвержены воздействию статического электричества, чем трехконтактные тонкопленочные транзисторы. Причина этого будет описана ниже.

В этом описании изобретения диоды, которые формируют большую часть схемы и которые необходимы, чтобы дать возможность этой схеме выполнять предназначенную ей функцию, будем называть в данном документе как "внутрисхемные диоды", тогда как диоды, входящие в состав схемы защиты, будем называть в данном документе как "защитные диоды", чтобы четко различать эти два типа диодов друг от друга.

Фиг. 1 и 2 демонстрируют, как статическое электричество воздействует на внутрисхемный диод и внутрисхемный транзистор, которые, как предполагается, являются N-канальным диодом и N-канальным транзистором, соответственно, в данном примере.

Внутрисхемный диод 1, показанный на Фиг. 1, имеет три вывода электродов G, S и D затвора, истока и стока. Электрод G затвора соединяется с линией 3, тогда как электрод D стока соединяется с другой линией 5 (например, линией VDD). Электрод S истока замыкается накоротко с электродом G затвора. В таком внутрисхемном диоде 1, когда положительный заряд статического электричества поступает через линию 3 на электрод G затвора, одновременно положительное напряжение также подается и на электрод S истока, который соединен с электродом G затвора. Именно поэтому потенциал электрода S истока становится больше, чем электрода D стока, таким образом, включая диод 1 и производя ток большой величины, который течет между электродами S и D истока и стока. В результате канальный слой этого диода 1 может испортиться.

С другой стороны, во внутрисхемном транзисторе 10, показанном на Фиг. 2, его электрод S истока не замыкается накоротко с его электродом G затвора, а соединяется с третьей линией 7, но ни с линией 3, ни с линией 5. В этом транзисторе электроды G, D и S соединяются с тремя разными линиями. Именно поэтому, даже когда положительный заряд статического электричества поступает на электрод G затвора, например, уровни потенциала на электродах S и D истока и стока по-прежнему сохраняются практически равными друг другу. Таким образом, весьма вероятно, что транзистор 10 не включится. Как следствие, внутрисхемный транзистор 10 менее подвержен воздействию статического электричества, и гораздо меньше вероятность того, что канальный слой внутрисхемного транзистора 10 испортится из-за статического электричества.

С учетом этих результатов авторы настоящего изобретения обнаружили, что, если предусматривается схема защиты для трехконтактного диода, который легче всего поддается воздействию статического электричества среди разнообразных внутрисхемных элементов, эта схема защиты может эффективно предотвращать ухудшение под влиянием статического электричества характеристики этого внутрисхемного элемента или приведение схемы к неправильной работе. Это составляет основную идею настоящего изобретения.

Фиг. 3(a) и 4(a) демонстрируют конфигурации схем для применения в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения. А именно, Фиг. 3(a) демонстрирует конфигурацию схемы для использования в ситуации, когда тип удельной проводимости защищаемого внутрисхемного диода является N-типом (т.е., если внутрисхемный диод является N-канальным диодом). С другой стороны, Фиг. 4(a) демонстрирует конфигурацию схемы для использования в ситуации, когда тип удельной проводимости защищаемого внутрисхемного диода является P-типом (т.е., если внутрисхемный диод является P-канальным диодом).

Схема, показанная на Фиг. 3(a), включает в себя N-канальный внутрисхемный диод 1 и схему защиты с защитным диодом 20, которая защищает внутрисхемный диод 1. Внутрисхемный диод 1 является трехконтактным диодом, который имеет электрод G1 затвора, первый электрод S1 (электрод истока) и второй электрод D1 (электрод стока). И его первый электрод S1 и электрод G1 затвора замыкаются накоротко друг с другом.

В этом описании изобретения один из двух электродов трехконтактного диода, который замыкается накоротко с электродом затвора, будем называть в данном документе как "первый электрод", тогда как другой электрод - как "второй электрод". Поэтому, полагая, что ток течет от истока к стоку, первый электрод N-канального диода является его электродом истока, а первый электрод P-канального диода является его электродом стока.

Анодный электрод защитного диода 20 соединяется с линией 3, которая электрически соединена с электродом G1 затвора внутрисхемного диода 1, тогда как его катодный электрод соединяется с линией 9 (которая является линией VDD в этом примере). Следует отметить, что линия 9 не должна быть именно линией VDD, а может быть также линией, которая имеет больший потенциал, чем линия VDD. Кроме того, предпочтительно, чтобы линия 9 не соединялась с транзистором, а включалась параллельно. Более того, как показано на Фиг. 3(b), сигнал на линии 9 может быть сигналом синхронизации, который устанавливается на высокий уровень при высоком уровне сигнала на линии 3. То есть потенциал сигнала на линии 9 просто должен быть не меньше, чем на линии 3. В этом случае ток не течет из линии 3 в линию 9, форма волны никогда не имеет усеченных краев, а рассеивание мощности никогда не увеличивается.

В примере, продемонстрированном на Фиг. 3(a), защитный диод 20 является трехконтактным диодом, включающим в себя электрод затвора, первый электрод и второй электрод. Тип удельной проводимости защитного диода 20 является N-типом, что совпадает с типом удельной проводимости внутрисхемного диода 1. Электрод затвора и первый электрод защитного диода 20 соединяются с линией 3, а его второй электрод соединяется с линией 9 VDD.

Когда положительный заряд статического электричества поступает в схему, продемонстрированную на Фиг. 3(a), через линию 3, ток течет из линии 3 в линию 9 VDD через защитный диод 20. В результате, величина тока, который течет через электрод G1 затвора защищаемого внутрисхемного диода 1, значительно уменьшается, как и величина тока, который течет между первым и вторым электродами S1 и D1 внутрисхемного диода 1. Следовательно, защитный диод 20 может предотвратить порчу внутрисхемного диода 1 из-за подачи статического электричества, а также может предотвратить неправильную работу схемы.

С другой стороны, никакого другого защитного диода не расположено на линии 3, так что ток течет через диод в противоположном направлении относительно защитного диода 20. И поэтому отрицательный заряд статического электричества, который введен в схему через линию 3, подается на внутрисхемный диод 1. В результате, первый электрод S1 внутрисхемного диода 1 приобретает более низкий потенциал, чем его второй электрод D1. Даже в таком случае ток не течет между этими первым и вторым электродами S1 и D1, и, следовательно, гораздо меньше вероятность порчи внутрисхемного диода 1 из-за подачи отрицательного заряда статического электричества. По этой причине, даже не предусматривая другой такой защитный диод, чтобы ток протекал через него в противоположном направлении относительно защитного диода 20, внутрисхемный диод 1 все-таки может быть надлежащим образом защищен от ЭСР, как и предполагалось.

Несмотря на то, что в примере, продемонстрированном на Фиг. 3(a), предполагается, что защитный диод 20 является диодом N-канального типа, также может предусматриваться P-канальный защитный диод 22, как показано на Фиг. 3(c).

Схема, показанная на Фиг. 4(a), включает в себя P-канальный внутрисхемный диод 2 и схему защиты с защитным диодом 22, которая защищает внутрисхемный диод 2. Внутрисхемный диод 2 является трехконтактным диодом, который имеет электрод G2 затвора, первый электрод D2 (электрод стока) и второй электрод S2 (электрод истока). И его первый электрод D2 и электрод G2 затвора замыкаются накоротко друг с другом.

Катодный электрод защитного диода 22 соединяется с линией 3, которая электрически соединена с электродом G2 затвора внутрисхемного диода 2, тогда как его анодный электрод соединяется с линией 8 (которая является линией VSS в этом примере). Следует отметить, что линия 8 не должна быть именно линией VSS, а может быть также линией, которая имеет меньший потенциал, чем линия VSS. Кроме того, предпочтительно, чтобы линия 8 не соединялась с транзистором, а включалась параллельно. Более того, как показано на Фиг. 4(b), сигнал на линии 8 может быть сигналом синхронизации, который устанавливается на низкий уровень при низком уровне сигнала на линии 3. То есть потенциал сигнала на линии 8 просто должен быть не больше, чем на линии 3. В этом случае ток не течет из линии 3 в линию 8, форма волны никогда не имеет усеченных краев, а рассеивание мощности никогда не увеличивается.

Когда отрицательный заряд статического электричества поступает в схему, продемонстрированную на Фиг. 4(a), через линию 3, ток течет из линии 8 VSS в линию 3 через защитный диод 22. В результате, защитный диод 22 может предотвратить поступление отрицательного заряда статического электричества на электрод G2 затвора внутрисхемного диода 2 и может предотвратить протекание тока большой величины от второго электрода S2 к первому электроду D2.

В этом примере никакого другого защитного диода не расположено на линии 3, так что ток течет через диод в противоположном направлении относительно защитного диода 22. Тем не менее, даже если отрицательный заряд статического электричества поступает на электрод G2 затвора внутрисхемного диода 2 через линию 3, ток не течет между вторым и первым электродами S2 и D2 внутрисхемного диода 2. Вот почему, даже не предусматривая другой такой защитный диод, внутрисхемный диод 2 все-таки может быть надлежащим образом защищен от ЭСР, как и предполагалось.

Хотя защитный диод 20 в примере, продемонстрированном на Фиг. 4(a), и является диодом P-канального типа, N-канальный защитный диод 20 тоже может использоваться, как показано на Фиг. 4(c).

Как можно видеть, если типом удельной проводимости защищаемого внутрисхемного диода 1 является N-тип, как показано на Фиг. 3, защитный диод 20, 22 должен быть расположен таким образом, чтобы иметь такое направление смещения, которое минимизирует накопление положительных зарядов на электроде G1 затвора и на первом электроде S1 внутрисхемного диода 1. То есть, если положительные заряды подаются на линию 3, которая соединяется либо с электродом G1 затвора, либо с первым электродом S1 внутрисхемного диода 1, защитный диод 20 должен быть расположен таким образом, чтобы отводить эти положительные заряды из линии 3 в другую линию 9 посредством защитного диода 20. С другой стороны, если типом удельной проводимости защищаемого внутрисхемного диода 2 является P-тип, как показано на Фиг. 4, защитный диод 20, 22 должен быть расположен таким образом, чтобы иметь такое направление смещения, которое минимизирует накопление отрицательных зарядов на электроде G2 затвора и на первом электроде D2 внутрисхемного диода 2. То есть, если отрицательные заряды подаются на линию 3, которая соединяется либо с электродом G2 затвора, либо с первым электродом D2 внутрисхемного диода 2, защитный диод 22 должен быть расположен таким образом, чтобы отводить эти положительные заряды из линии 3 в другую линию 8 посредством защитного диода 22.

Согласно этому предпочтительному варианту осуществления, поскольку схема защиты предусматривается для трехконтактного диода 1 или 2, который легче всего поддается воздействию статического электричества среди разнообразных внутрисхемных элементов, диод 1 или 2 может быть эффективно защищен от ЭСР без чрезмерного увеличения размера схемы.

Помимо этого схема защиты этого предпочтительного варианта осуществления не включает в себя какой-либо дополнительный защитный диод, который бы располагался таким образом, чтобы ток протекал через него в противоположном направлении относительно защитного диода 20 или 22. Таким образом, по сравнению с традиционной схемой защиты (см. Фиг. 35-37) число защитных диодов для оснащения может быть сокращено наполовину. В результате, размер схемы может быть уменьшен более эффективно при надлежащей защите от ЭСР внутрисхемного диода 1 или 2.

Защитный диод 20 или 22 этого предпочтительного варианта осуществления может располагаться в любой позиции при условии, что если напряжение, которое не ниже предварительно заданного напряжения, подается на внутрисхемный диод 1 или 2, то защитный диод 20 или 22 включается и производит разряд прежде, чем включится внутрисхемный диод 1 или 2. Кроме того, согласно этому предпочтительному варианту осуществления, электрод G1 или G2 затвора и первый электрод S1 или D2 внутрисхемного диода 1 или 2 не всегда должны напрямую соединяться с входной/выходной секцией по линии 3. В некоторых случаях другой внутрисхемный элемент, такой как транзистор, может помещаться между входной/выходной секцией и внутрисхемным диодом 1 или 2.

Предпочтительно, чтобы защитный диод 20 или 22 располагался на линии 3 как можно ближе к внутрисхемному диоду 1 или 2. Традиционная схема защиты располагается на входной/выходной секции схемы. И поэтому линия, которая соединяет схему защиты с защищаемым внутрисхемным элементом, достаточно велика, чтобы работать как, своего рода, антенна, которая притягивает статическое электричество. В результате, заряд статического электричества может поступать в защищаемый элемент. С другой стороны, если схема защиты располагается близко к защищаемому элементу (т.е. внутрисхемному диоду 1 или 2), то характеристика внутрисхемного диода 1 или 2 не ухудшается из-за статического электричества не только в случаях, когда заряд статического электричества поступает в схему через ее входную/выходную секцию, но и когда заряд статического электричества генерируется внутри схемы в ходе производственного процесса и поступает в схему через линию 3.

Согласно этому предпочтительному варианту осуществления защитный диод 20 или 22 просто должен быть расположен так, чтобы иметь предварительно заданное направление смещения, описанное выше и необязательно должен быть трехконтактным тонкопленочным диодом, как описано выше. Однако же для упрощения производственного процесса будет предпочтительнее, если защитный диод 20 или 22 является трехконтактным диодом, поскольку тогда защитный диод 20 или 22 и внутрисхемный диод 1 или 2 могут формироваться путем нанесения одной и той же полупроводниковой пленки. В этом случае предпочтительно, чтобы внутрисхемный диод 1 или 2 и защитный диод 20 или 22 имели одинаковый тип удельной проводимости.

Предпочтительно, чтобы схема этого предпочтительного варианта осуществления включала в себя не только внутрисхемный диод 1 или 2, но также еще и тонкопленочный транзистор. Это особенно предпочтительно, поскольку тонкопленочный транзистор, защитный диод и внутрисхемный диод могут формироваться за один раз путем нанесения одной и той же полупроводниковой пленки. В этом случае даже более предпочтительно, чтобы все эти элементы были трехконтактными, так как тогда такие элементы могут изготавливаться посредством выполнения одной и той же последовательности этапов производственного процесса. Следует отметить, что может не предусматриваться схема защиты для тонкопленочного транзистора в схеме (который будем называть в данном документе как "внутрисхемный транзистор"). Дело в том, что трехконтактный тонкопленочный транзистор значительно меньше подвержен воздействию ЭСР, чем тонкопленочный диод. Плюс ко всему, за счет исключения такой схемы защиты, которая защищает тонкопленочный транзистор, размер схемы может быть уменьшен еще более эффективно.

(Вариант 1 осуществления)

В дальнейшем в этом документе будет описан первый предпочтительный вариант осуществления полупроводникового устройства в соответствии с настоящим изобретением. Полупроводниковое устройство этого предпочтительного варианта осуществления имеет схему, которая включает в себя трехконтактный тонкопленочный диод (который будем называть в данном документе как "внутрисхемный диод") и схему ЭСР-защиты для защиты тонкопленочного диода. Следует отметить, что полупроводниковое устройство этого предпочтительного варианта осуществления просто должно иметь такую схему и может быть реализовано в виде схемы, такой как сдвиговый регистр, подложки с активной матрицей или устройства отображения с такой схемой, или в любой другой произвольной форме.

В дальнейшем в этом документе будут описаны конкретные примеры схемы, в соответствии с этим предпочтительным вариантом осуществления, со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 5-18 демонстрируют соответственные части схем, представляющих Примеры №1-№14 настоящего изобретения. В каждом из этих конкретных примеров как внутрисхемный диод 1, так и защитный диод 20 являются N-канальными трехконтактными тонкопленочными диодами. На Фиг. 5-18 любой элемент, имеющий одинаковое, по сути, назначение, обозначается одной и той же ссылочной позицией, и его описание будет опущено в данном документе для простоты.

<Примеры №1-№3>

Фиг. 5 демонстрирует в качестве Примера №1 настоящего изобретения схему, которая включает в себя внутрисхемный диод 1 и схему защиты с защитным диодом 20. Первый электрод и электрод затвора защитного диода 20 соединяются с линией 3, которая соединена с электродом затвора внутрисхемного диода 1. С другой стороны, второй электрод защитного диода 20 соединяется с линией VDD. Предположим, что первый электрод и электрод затвора защитного диода 20 соединяется с линией 3 в точках 3a и 3b соединения, соответственно, первый электрод внутрисхемного диода 1 соединяется с линией 3 в точке 3c соединения между этими двумя точками 3a и 3b соединения.

Согласно этому Примеру №1, когда положительные заряды подаются на линию 3, ток течет от линии 3 к линии VDD через защитный диод 20, как продемонстрировано на Фиг. 5. Следовательно, величина тока, который протекает во внутрисхемном диоде 1, может быть значительно снижена.

Следует отметить, что, поскольку положительные заряды, которые поступают в схему через линию 3, достигают первого электрода защитного диода 20 до поступления на электрод затвора внутрисхемного диода 1, точки 3a, 3b и 3c соединения между линией 3 и первым электродом и электродом затвора защитного диода 20 и между линией 3 и первым электродом внутрисхемного диода 1 могут быть расположены в любом другом порядке.

Фиг. 6 и 7 демонстрируют примеры схем, в которых точки 3a, 3b и 3c соединения располагаются в другом порядке. В частности, как в продемонстрированном на Фиг. 6 Примере №2, точки 3a и 3b соединения электрода затвора и первого электрода защитного диода 20 с линией 3 могут находиться между точкой 3c соединения первого электрода внутрисхемного диода 1 с линией 3 и электродом затвора внутрисхемного диода 1. В качестве варианта, как в продемонстрированном на Фиг. 7 Примере №3, точка 3c соединения первого электрода внутрисхемного диода 1 с линией 3 может находиться ближе к электроду затвора внутрисхемного диода 1, чем точки 3a и 3b соединения защитного диода 20 с линией 3.

<Примеры №4 и №5>

Фиг. 8 демонстрирует Пример №4 настоящего изобретения, в котором первый электрод внутрисхемного диода 1 и линия 3, вместе взятые, соединяются с линией 4, которая соединена с первым электродом и электродом затвора защитного диода 20. Таким образом, первый электрод и электрод затвора защитного диода 20 не должны соединяться с линией 3, а тоже могут соединяться с линией 4, которая соединяет первый электрод внутрисхемного диода 1 с линией 3. В схеме этого Примера №4, когда положительные заряды подаются на линию 3, ток также течет от линии 4 к линии VDD через защитный диод 20. Следовательно, величина тока, который протекает во внутрисхемном диоде 1, может быть значительно снижена.

С другой стороны, в Примере №5 настоящего изобретения, продемонстрированном на Фиг. 9, электрод затвора защитного диода 20 соединяется с линией 4, но первый электрод защитного диода 20 соединяется с линией 3. Даже в этом случае положительные заряды, которые поступили в схему через линию 3, могут направляться от линии 3 к линии VDD, как обозначено пунктирной стрелкой.

Как видно из этих Примеров №4 и №5, поскольку первый электрод и электрод затвора защитного диода 20 соединяются с одной из двух линий 3 и 4, эти электроды электрически соединены с электродом затвора внутрисхемного диода 1. Следовательно, эффекты Примеров №1-№3 также могут быть достигнуты и в Примерах №4 и №5.

<Примеры №6-№12>

Фиг. 10 демонстрирует схему, представляющую Пример №6 настоящего изобретения, которая включает в себя внутрисхемный диод 1-g и схему защиты для защиты внутрисхемного диода 1-g. Электрод затвора внутрисхемного диода 1-g соединяется с двумя линиями 3 и 3'. Такую структуру с электродом затвора, который соединен с двумя или более линиями, будем называть в данном документе как "разветвленная структура электрода затвора". Схема защиты имеет, по меньшей мере, два защитных диода, что включает в себя защитный диод 20a, который защищает внутрисхемный диод 1-g от статического электричества, поступающего в схему через линию 3', и защитный диод 20b, который защищает внутрисхемный диод 1-g от статического электричества, поступающего в схему через линию 3.

В этом Примере №6, если положительные заряды подаются на линию 3', ток течет от линии 3' к линии VDD через линию 3 и защитный диод 20a. С другой стороны, если положительные заряды подаются на линию 3, то ток течет через линию VDD через защитный диод 20b, как уже было описано со ссылкой на Фиг. 5-9. Следовательно, независимо от того, через какую из этих двух линий 3 и 3', которые соединены с электродом затвора внутрисхемного диода 1-g, поступает в схему статическое электричество, внутрисхемный диод 1-g всегда может быть защищен.

Фиг. 11-15 демонстрируют Примеры №7-№11 настоящего изобретения, каждый из которых представляет собой другую схему, включающую в себя внутрисхемный диод 1-g с такой разветвленной структурой электрода затвора. В этих Примерах №7-№11 первые электроды и электроды затворов защитных диодов 20a и 20b соединяются с любой из линий 3, 3' и 4. Линия 4 соединяет первый электрод внутрисхемного диода 1 с линией 3. Согласно любому из этих пяти примеров, эффекты Примера №6 также могут быть достигнуты.

В некоторых случаях электрод затвора внутрисхемного диода 1-g также может соединяться с тремя или более линиями. В этом случае, для еще более эффективной защиты внутрисхемного диода 1-g, предпочтительно, чтобы было предусмотрено столько же защитных диодов, сколько линий, с которыми они соединяются.

Несмотря на это, внутрисхемный диод 1-g с такой разветвленной структурой электрода затвора может быть защищен только одним защитным диодом 20, как в Примере №12 настоящего изобретения.

В схеме, показанной на Фиг. 16, представляющей Пример №12 настоящего изобретения, длина L33 линии, которая проходит от точки соединения между линиями 3 и 4 (которую будем называть в данном документе как "точка разветвления") через защитный диод 20, меньше длины L35 линии, которая проходит от точки разветвления через первый электрод внутрисхемного диода 1-g. В этом случае, в первой части, между точкой разветвления и защитным диодом 20, сопротивление становится ниже, чем во второй части, между точкой разветвления и первым электродом внутрисхемного диода 1-g. И поэтому, даже если положительный заряд статического электричества подан через линию 3', ток 31 сбрасывается благодаря защитному диоду 20, не достигнув первого электрода внутрисхемного диода 1. Следовательно, схема защиты может предотвратить разрушение внутрисхемного диода 1 под воздействием статического электричества, даже не предусматривая дополнительный защитный диод.

<Примеры №13 и №14>

Фиг. 17 демонстрирует схему, представляющую Пример №13 настоящего изобретения, которая включает в себя внутрисхемный диод 1-s и схему защиты для защиты внутрисхемного диода 1-s. Первый электрод внутрисхемного диода 1-s соединяется с двумя линиями 4 и 4'. А линия 4 соединяется с линией 3, которая соединена с электродом затвора внутрисхемного диода 1-s. Такую структуру с первым электродом, который соединяется с двумя или более линиями, будем называть в данном документе как "разветвленная структура первого электрода". Схема защиты имеет, по меньшей мере, два защитных диода, что включает в себя защитный диод 20a, который защищает внутрисхемный диод 1-s от статического электричества, поступающего в схему через линию 4', и защитный диод 20b, который защищает внутрисхемный диод 1-s от статического электричества, поступающего в схему через линию 3. В этом примере первый электрод и электрод затвора защитного диода 20a соединяются с линией 4', тогда как первый электрод и электрод затвора защитного диода 20b соединяются с одной из двух линий 3 и 4.

В этом Примере №13, если положительные заряды подаются на линию 4', ток течет от линии 4' к линии VDD через защитный диод 20a. С другой стороны, если положительные заряды подаются на линию 3, то ток течет через линию VDD через защитный диод 20b. Следовательно, независимо от того, через какую из этих трех линий 3, 4 и 4', которые соединены с первым электродом внутрисхемного диода 1-s, поступает в схему статическое электричество, внутрисхемный диод 1-s всегда может быть защищен.

Фиг. 18 демонстрирует Пример №14 настоящего изобретения, который представляет собой другую схему, включающую в себя внутрисхемный диод 1-s с разветвленной структурой первого электрода. В Примере №14 первый электрод защитного диода 20a соединяется с линией 4', а его электрод затвора соединяется с линией 4, что является отличием от Примера №13, описанного выше. Даже в таком примере положительные заряды, которые поступают в схему через линию 4', также могут быть отведены защитным диодом 20a. Следовательно, эффекты Примера №13 могут быть тоже достигнуты.

<Пример №15>

Схема, представляющая Пример №15 настоящего изобретения, имеет ту же конфигурацию, что и показанная на Фиг. 5 схема, представляющая Пример №1 настоящего изобретения, за исключением того, что внутрисхемный диод и защитный диод меняются на их аналоги P-канального типа.

Схема, показанная на Фиг. 19, представляющая Пример №15 настоящего изобретения, имеет P-канальный внутрисхемный диод 2 и схему защиты с защитным диодом 22, которая защищает внутрисхемный диод 2. Защитный диод 22 из этого примера тоже является трехконтактным диодом P-канального типа. Первый электрод и электрод затвора защитного диода 22 соединяются с линией 3. Предположим, что первый электрод и электрод затвора защитного диода 22 соединяются с линией 3 в точках 3a и 3b соединения, соответственно, первый электрод внутрисхемного диода 2 соединяется с линией 3 в точке 3c соединения между этими двумя точками 3a и 3b соединения. С другой стороны, второй электрод защитного диода 22 соединяется с линией VSS.

Согласно этому Примеру №15, когда отрицательные заряды подаются на линию 3, ток течет от линии VSS к линии 3 через защитный диод 22, как продемонстрировано на Фиг. 19. Следовательно, величина тока, который протекает между первым и вторым электродами внутрисхемного диода 2, может быть значительно снижена.

Хотя это и не показано, даже в других Примерах №2-№14 настоящего изобретения, показанных на Фигурах 6-18 и описанных выше, тип удельной проводимости внутрисхемного диода и защитного диода тоже может быть изменен на P-тип подобным образом.

<Конфигурация для трехконтактного диода>

В дальнейшем в этом документе конкретная конфигурация для трехконтактного диода, который используется либо как внутрисхемный диод, либо как защитный диод, будет описана для N-канального диода в качестве примера.

Фиг. 20 является схематическим видом в разрезе, демонстрирующим трехконтактный диод. Диод 500, который является N-канальным диодом в этом примере, включает в себя электрод 530 затвора, полупроводниковый слой 534, который был сформирован на электроде 530 затвора с изолирующей пленкой 532 затвора, помещенной между ними, а также первый и второй электроды 536 и 538 (которые выполняют функции электродов истока и стока, соответственно), которые электрически соединены с полупроводниковым слоем 534 на обоих своих концах. Имеется контактный слой 540, который помещается между полупроводниковым слоем 534 и первым и вторым электродами 536 и 538. Первый электрод 536 соединяется с электродом 530 затвора в пределах контактного окна 542. Канальная область 544 полупроводникового слоя 534, которая находится между двумя электродами 536 и 538, перекрывается с электродом 530 затвора. В этом диоде 500 ток течет от первого электрода 536 во второй электрод 538 через канальную область 544 полупроводникового слоя 534.

Полупроводниковый слой 534 может быть слоем аморфного кремния, слоем поликристаллического кремния, слоем микрокристаллического кремния или слоем металлооксидного полупроводника (например, слоем IGZO), хотя и не ограничивается каким-либо из этих слоев. Слой микрокристаллического кремния имеет межзеренную границу, включающую в себя множество столбчатых микрокристаллических зерен и аморфную фазу. Аморфная фаза может составлять от 5 до 40% объема слоя микрокристаллического кремния. По данным спектроскопии комбинационного рассеяния высота пика аморфной фазы составляет от одной третьей до одной десятой этих микрокристаллических зерен. Слой металлооксидного полупроводника может быть слоем, включающим в себя полупроводник на основе Zn-O (ZnO), полупроводник на основе In-Ga-Zn-O (IGZO), полупроводник на основе In-Zn-O (IZO) или полупроводник на основе Zn-Ti-O (ZTO), например.

Если диод 500 используется как защитный диод 20, показанный на Фиг. 5, то первый электрод (анодный электрод) 536 диода 500 может соединяться с линией 3, а его второй электрод (катодный электрод) 538 может соединяться с линией VDD.

Следует отметить, что защитный диод, входящий в состав схемы этого предпочтительного варианта осуществления, может быть любым диодом, при условии, что он выполнен таким образом, чтобы иметь предварительно заданное направление смещения и не должен быть трехконтактным диодом. Кроме того, в описанных выше Примерах №1-№15 настоящего изобретения тип удельной проводимости защитного диода 20 или 22, как предполагается, является тем же, что и для внутрисхемного диода 1 или 2. Тем не менее их типы удельной проводимости могут отличаться друг от друга.

Этот предпочтительный вариант осуществления может эффективно применяться к схеме, которая включает в себя, в качестве внутрисхемных элементов, тонкопленочный транзистор и тонкопленочный диод. Дело в том, что трехконтактный внутрисхемный диод 1 или 2 этого предпочтительного варианта осуществления и тонкопленочный транзистор могут изготавливаться посредством выполнения одной и той же последовательности этапов производственного процесса. То есть причина состоит в том, что производственный процесс может быть упрощен в этом случае. Особенно, когда трехконтактный диод формируется как защитный диод 20, производственный процесс можно еще больше упростить.

Более целесообразно, чтобы этот предпочтительный вариант осуществления применялся к схеме с одноканальной структурой. В данном описании под "схемой с одноканальной структурой" понимается схема, в которой каждый тонкопленочный транзистор и каждый тонкопленочный диод имеют один и тот же тип удельной проводимости (т.е. либо N-тип, либо P-тип).

(Вариант 2 осуществления)

В дальнейшем в этом документе будет описан второй предпочтительный вариант осуществления полупроводникового устройства, в соответствии с настоящим изобретением, со ссылкой на прилагаемые чертежи. Полупроводниковое устройство этого предпочтительного варианта осуществления представляет собой сдвиговый регистр, который может предусматриваться для подложки с активной матрицей для устройства отображения, например.

Прежде всего будет описана структура подложки с активной матрицей. Фиг. 21(a) является схематическим видом в плане, демонстрирующим подложку 601 с активной матрицей для жидкокристаллической (ЖК) панели, тогда как Фиг. 21(b) схематично демонстрирует структуру ее отдельного пикселя.

На подложке 601 с активной матрицей формирователь 610 сигналов управления затворами и формирователь 620 сигналов управления истоками были интегрированы друг с другом. В зоне отображения ЖК-панели 600 расположено множество пикселей. На Фиг. 21(a) определенная область подложки 600 с активной матрицей, выделенная каждому пикселю, обозначается ссылочной позицией 632. Следует отметить, что формирователь 620 сигналов управления истоками не должен обязательно являться неотъемлемой частью подложки 601 с активной матрицей. В качестве варианта ИС формирователя сигналов управления истоками, которая была изготовлена отдельно, может быть с тем же успехом объединена с подложкой 601 с активной матрицей известным способом.

Как показано на Фиг. 21(b), подложка 601 с активной матрицей включает в себя электрод 601P пикселя, который соотносится с одним пикселем ЖК-панели 600 и который соединяется с линией 601S шины истоков через TFT 601T пикселя. Электрод затвора TFT 601T соединяется с линией 601G шины затворов. В некоторых случаях каждый пиксель может иметь накопительный конденсатор пикселя (не показан).

Линия 601G шины затворов соединяется с выходом формирователя 610 сигналов управления затворами и подвергается последовательной развертке. Линия 601S шины истоков соединяется с выходом формирователя 620 сигналов управления истоками и на нее подводится напряжение сигнала отображения (напряжение градации яркости).

Хотя это и не показано на Фиг. 21(b), формирователь 610 сигналов управления затворами включает в себя сдвиговый регистр, который находится на изолирующей подложке, такой как стеклянная подложка, которая образует часть подложки 601 с активной матрицей. Сдвиговый регистр этого предпочтительного варианта осуществления включает в себя TFT и TFD (тонкопленочный диод), которые являются трехконтактными и которые были изготовлены наряду с TFT 601T пикселей для зоны отображения подложки 601 с активной матрицей посредством выполнения одной и той же последовательности этапов производственного процесса.

Фиг. 22 демонстрирует иллюстративную конфигурацию для сдвигового регистра в соответствии с этим предпочтительным вариантом осуществления. Сдвиговый регистр 50 имеет множественные ступени, из которых только первая, (n-1)-я и n-я схематично продемонстрированы на Фиг. 22. Эти множественные ступени имеют практически одинаковую структуру и расположены каскадом относительно друг друга. Выход Gout каждой ступени сдвигового регистра 50 подается на соотнесенную с ним линию шины затворов ЖК-панели.

Первая ступень сдвигового регистра 50 соединяется через линию 52 ввода сигнала S с внешней соединительной контактной площадкой 51. Таким образом, сигнал S вводится от внешней соединительной контактной площадки 51 на первую ступень. Начиная со второй ступени, на ступень (например, на n-ю ступень) выходной сигнал Gout предыдущей ступени (например, Gout (n-1)) вводится в качестве сигнала S (например, Gout (n-1) S).

Как показано на Фиг. 22, каждая ступень сдвигового регистра 50 включает в себя трехконтактный диод ММ, который соединяется с линией 52 ввода сигнала S, транзистор MG первого типа, который выводит выходной сигнал Gout, и транзисторы MN, MK и MH второго типа, у которых либо область истока, либо область стока электрически соединена с электродом затвора транзистора MG первого типа. В этом примере транзистор MG первого типа является, так называемым, "нагрузочным транзистором", а линия, которая соединяется с электродом затвора транзистора MG первого типа, называется "цепь A". Электрод затвора и первый электрод диода ММ соединяются с линией 52 ввода сигнала S, а его второй электрод соединяется с цепью A. В соответствии с этим предпочтительным вариантом осуществления, типом удельной проводимости всех этих диодов и транзисторов является N-тип.

Для линии 52 ввода сигнала S предусматривается схема 53 защиты, которая защищает диод ММ. Схема 53 защиты располагается рядом с диодом ММ и включает в себя защитный диод, у которого анодный электрод соединяется с линией 52 ввода сигнала S, а катодный электрод соединяется с линией VDD. Защитный диод этого предпочтительного варианта осуществления является N-канальным диодом, конфигурация которого уже была описана со ссылкой на Фиг. 20. Как уже было описано со ссылкой на Фиг. 5 - 9, схема 53 защиты располагается таким образом, чтобы ток протекал от линии 52 ввода сигнала S к линии VDD.

Каждая ступень подает выходной сигнал Gout в соотнесенную с ней линию шины затворов только в течение периода записи пикселя. Если сосредоточить внимание на одной конкретной ступени, этот сдвиговый регистр выполняется таким образом, что потенциал Gout установлен на VSS бóльшую часть одного периода кадра, который является периодом времени последовательного выбора одной линии шины затворов за другой и который заканчивается непосредственно перед тем, как та же самая линия шины затворов выбирается снова.

Сигнал S, который является либо сигналом S, поданным от внешней соединительной контактной площадки 51, либо сигналом Gout (n-1) S, поданным от предыдущей ступени, отправляется из линии 52 ввода сигнала S в цепь A через диод ММ для предварительной зарядки цепи A. В этот момент все транзисторы MN, MK и MH, исток или сток которых соединяются с цепью A, находятся в выключенном состоянии.

Далее, при высоком уровне сигнала CK синхронизации, в цепи A повышается напряжение. В это время выходной сигнал Gout (n) поступает в линию шины затворов, тем самым включая TFT пикселя, который соединен с линией шины затворов, и подавая напряжение сигнала отображения из линии шины истоков на электрод пикселя. Иначе говоря, жидкокристаллический конденсатор, состоящий из электрода пикселя, противоэлектрода (не показан) и жидкокристаллического слоя (тоже не показан), помещенного между этими двумя электродами, заряжается.

После этого разность потенциалов между цепью A и Gout снижается до VSS в результате поступления сигнала R возврата в исходное состояние (т.е. выходного сигнала Gout (n+1) следующей ступени).

В этом примере конденсатор CAP1 сохраняет потенциал в цепи A и дополняет выход. В ответ на сигнал R возврата в исходное состояние транзистор MJ понижает потенциал выходного сигнала Gout. С другой стороны, в ответ на сигнал CKB синхронизации, транзистор ML понижает потенциал выходного сигнала Gout. Сигнал CLR сброса подается один раз за кадр (т.е. в одном периоде вертикальной развертки) на каждую ступень сдвигового регистра в течение одного интервала обратного хода вертикальной развертки (т.е. интервала между выходом последней ступени сдвигового регистра и выходом его первой ступени), в результате чего понижается уровень в цепи A каждой ступени. Следует отметить, что сигнал CLR сброса к тому же выполняет функцию сигнала возврата в исходное состояние для последней ступени сдвигового регистра.

В некоторых случаях сдвиговый регистр этого предпочтительного варианта осуществления может включать в себя еще и дополнительные схемы защиты для входной секции и выходных секций соответственных ступеней.

Фиг. 23 демонстрирует альтернативную конфигурацию для сдвигового регистра этого предпочтительного варианта осуществления. На Фиг. 23 какой-либо компонент, показанный и на Фиг. 22 и имеющий практически ту же функцию, что и его аналог, обозначается такой же ссылочной позицией, а его описание будет опущено в данном документе.

Сдвиговый регистр 60 включает в себя не только схему 53 защиты, но и схему 61 защиты, которая располагается рядом с внешней соединительной контактной площадкой 51, а также схему 63 защиты, предусмотренную для линий шины затворов соответственных ступеней. В других отношениях сдвиговый регистр 60 имеет ту же конфигурацию, что и сдвиговый регистр 50, показанный на Фиг. 22.

Каждая из схем 61 и 63 защиты включает в себя два защитных диода D1 и D2 с взаимно разными направлениями смещения. Именно поэтому, если положительные заряды подаются от внешней соединительной контактной площадки 51 в линию 52 ввода сигнала S, ток течет через диод D1 схемы 61 защиты, в результате чего положительные заряды отводятся в линию VDD. С другой стороны, если отрицательные заряды подаются от внешней соединительной контактной площадки 51, ток течет через диод D2 схемы 61 защиты, в результате чего отрицательные заряды отводятся в линию VSS. Аналогично, если положительные заряды подаются из пиксельной области в линию шины затворов, ток течет через диод D1 схемы 63 защиты. А если туда подаются отрицательные заряды, то ток течет через диод D2 схемы 63 защиты. В результате, эти заряды могут отводиться либо в линию VDD, либо в линию VSS.

Каждый из сдвиговых регистров 50 и 60, показанных на Фиг. 22 и 23, включает в себя схему 53 защиты для защиты диода ММ от ЭСР и, следовательно, обладает следующими преимуществами.

Для сравнения, сдвиговый регистр 70, который включает в себя схемы 61 и 63 защиты только на своих входной и выходной секциях, показан на Фиг. 24. Сдвиговый регистр 70 имеет ту же конфигурацию, что и сдвиговый регистр 60, показанный на Фиг. 23, за исключением того, что у сдвигового регистра 70 нет схемы 53 защиты для защиты диода ММ.

В сдвиговом регистре 70 схема 61 защиты может защищать внутрисхемные элементы, входящие в состав первой ступени сдвигового регистра 70, от статического электричества, подаваемого от внешней соединительной контактной площадки 51 в линию 52 ввода сигнала S. Таким же образом схема 63 защиты, предусмотренная для линии шины затворов для (n-1)-ой ступени, может защищать внутрисхемные элементы, входящие в состав следующей ступени (т.е. n-ой ступени) сдвигового регистра 70, от статического электричества, подаваемого извне (из пиксельной области) в эту линию шины затворов. Однако, поскольку линия, которая проходит от схемы 61 или 63 защиты через эти защищаемые внутрисхемные элементы (такие как диод ММ и транзистор MN), является достаточно длинной, чтобы функционировать в качестве, своего рода, антенны, которая притягивает статическое электричество (что обозначено стрелкой 71 или 72), ток очень большой величины может все-таки протекать через защищаемые внутрисхемные элементы. Для конечного продукта статическое электричество, поступающее от внешних входных и выходных контактов, может создавать проблему. В ходе производственного процесса, с другой стороны, статическое электричество может образовываться в линиях в схеме, как описано выше, во время формирования линии посредством травления, например.

Как уже было описано со ссылкой на Фиг. 1 и 2, трехконтактный диод ММ с большой вероятностью ухудшит свою характеристику, или даже будет разрушен, под влиянием статического электричества в числе разнообразных внутрисхемных элементов. Авторы настоящего изобретения провели эксперименты, чтобы увидеть, как на характеристиках диода ММ и транзистора MN сдвигового регистра 70 будет сказываться статическое электричество. Результаты представлены ниже.

Фиг. 25(a) и 25(b) являются графиками, показывающими вольтамперные (Vg-Id) характеристики диодов ММ и транзисторов MH на 69-ой - 78-ой ступенях (которые обозначены кривыми ЛИНИЯ 69- ЛИНИЯ 78) сдвигового регистра 70, показанного на Фиг. 24. Следует отметить, что для сравнения их характеристик как характеристик TFT, измерения проводились на диодах после того, как их электроды были разделены, чтобы производить трехконтактное измерение. В этом случае напряжение Vd стока было задано равным 10 V.

Как можно увидеть на Фиг. 25(a), было подтверждено, что у трех из десяти диодов ММ согласно измерению характеристики значительно ухудшились. Следует отметить, что другие диоды ММ, характеристики которых не особенно ухудшились, имели среднее пороговое значение Vth, равное 3,55 V, и разброс Vth(3 σ) пороговых значений - 0,32 V. Характеристики тех трех диодов ММ ухудшились, вероятно, потому что образовалось статическое электричество на линии, соединяющей схему 61 или 63 защиты с защищаемым диодом ММ, и было вызвано протекание тока большой величины через диод ММ. Этот результат показывает, что трудно полностью защитить диод ММ при помощи схемы 61 или 63 защиты.

С другой стороны, вообще не было замечено ухудшения характеристики ни на одном из транзисторов MN согласно измерению, которое показано на Фиг. 25(b). В частности, транзисторы MN имели среднее пороговое значение Vth, равное 3,78 V, и разброс Vth(3 σ) пороговых значений - 0,38 V. Как можно увидеть из этого результата, было подтверждено, что, даже если статическое электричество извне поступило в линию для подачи сигнала CLR, транзисторы MN вряд ли были повреждены.

С другой стороны, в сдвиговом регистре 50 или 60 этого предпочтительного варианта осуществления схема 53 защиты, которая защищает диод ММ, располагается ближе к диоду ММ, чем схема 61 или 63 защиты на входной или выходной секции. Как можно увидеть, предпочтительно, если длина (например, 1 мм или меньше) линии, которая проходит от защитного диода схемы 53 защиты через диод ММ, намного короче, чем длина (например, 10 мм) линии, которая проходит от входной или выходной секции внешней соединительной контактной площадки 51 через защитный диод схемы 53 защиты. В этом случае гораздо менее вероятно поступление статического электричества в линию между схемой 53 защиты и диодом ММ. В результате, диод ММ может быть более полно защищен от статического электричества не только после изготовления продукта, но даже и в ходе процесса его производства. В примерах, продемонстрированных на Фиг. 22 и 23, линия, идущая от первого электрода защитного диода, и линия, идущая от электрода затвора, соединяются с линией 52 ввода сигнала S, чтобы поместить между ними точку соединения первого электрода диода ММ с линией 52 ввода сигнала S. И длина линии между схемой 53 защиты и диодом ММ, по существу, равна нулю.

Таким образом, схема 53 защиты этого предпочтительного варианта осуществления не должна располагаться на входной или выходной секции схемы, как в предшествующем уровне техники, а предпочтительно расположить ее ближе к защищаемому диоду. Поэтому схема 53 защиты не должна напрямую соединяться с линией, идущей от входной или выходной секции. Скорее даже другой внутрисхемный элемент может быть предусмотрен между входной или выходной секцией и схемой 53 защиты.

Однако же сдвиговый регистр этого предпочтительного варианта осуществления необязательно должен иметь конфигурацию, показанную на Фиг. 22 или 23. Наоборот, этот предпочтительный вариант осуществления применим к любому из различных других сдвиговых регистров, которые включают в себя тонкопленочный диод в качестве внутрисхемного элемента.

Фиг. 26 демонстрирует другой сдвиговый регистр 80 в соответствии с этим предпочтительным вариантом осуществления. Сдвиговый регистр 80 имеет несколько ступеней, каждая из которых имеет конфигурацию, показанную на Фиг. 26.

Каждая ступень сдвигового регистра 80 включает в себя диод 81, который располагается между линией 84 ввода сигнала S и линией цепи A, а также схему 83 защиты для защиты диода 81. Электрод затвора и первый электрод диода 81 соединяется с линией 84 ввода сигнала S, тогда как его второй электрод соединяется с линией цепи A. Схема 83 защиты включает в себя защитный диод, чей анодный электрод соединяется с линией 84 ввода сигнала S, а катодный электрод соединяется с линией VDD. Первый транзистор M5 и транзистор M2, который соединен с линией ввода сигнала CK, тоже соединяется с линией VDD.

При принятии такой конфигурации могут быть достигнуты не только эффекты, которые уже были описаны со ссылкой на Фиг. 22 и 23, но и нижеследующие эффекты.

В соответствии с конфигурациями, показанными на Фиг. 22 и 23, чтобы обеспечить схему 53 защиты, линия VDD, которая не соединена с каким-либо внутрисхемным элементом сдвигового регистра, должна быть удлинена, таким образом, возможно увеличение размера схемы. С другой стороны, согласно конфигурации, показанной на Фиг. 26, по меньшей мере, один внутрисхемный элемент соединяется с линией VDD на каждой ступени сдвигового регистра. Именно поэтому нет никакой необходимости удлинять линию VDD, чтобы обеспечить схему 83 защиты. Следовательно, подобное увеличение размера схемы может сдерживаться даже с большей эффективностью.

В описанных выше сдвиговых регистрах 50, 60 и 80 каждый из транзисторов второго типа имеет одноканальную структуру. Тем не менее транзистор может вместо этого иметь также и многоканальную структуру (такую как двухканальная структура). В том числе, когда транзисторы второго типа формируются путем нанесения слоя микрокристаллического кремния, предпочтительно, если эти транзисторы имеют многоканальную структуру. Причина этого будет описана ниже.

Как правило, если в цепи A повышается напряжение, высокое напряжение Vds подается между истоком и стоком каждого транзистора второго типа в выключенном состоянии, чьи исток или сток соединены с цепью A. В этом случае повышенное напряжение цепи A снижается раньше, чем когда это происходит в ответ на сигнал CK синхронизации (низкого уровня), из-за тока утечки, протекающего через транзистор второго типа, чей исток или сток соединен с цепью A. А если напряжение цепи A снижается, выходное напряжение Gout не становится высоким или приводится к форме волны с усеченными краями. В результате, достаточно высокое напряжение не может подаваться на электроды пикселя, и качество отображения в итоге падает.

Если сдвиговый регистр формируется из TFT на основе микрокристаллического кремния с одноканальной структурой, то существует большая вероятность сбоев, вызванных током утечки, потому что у этих TFT будет ток утечки относительно большой величины. С другой стороны, у TFT на основе микрокристаллического кремния с многоканальной структурой будет ток утечки меньшей величины в подпороговой области, чем у TFT на основе микрокристаллического кремния с одноканальной структурой. В результате, снижение напряжения в цепи A и усечение формы волны выходного сигнала Gout, могут быть уменьшены. Следует отметить, что если двуканальная структура вводится хотя бы для одного TFT из множественных транзисторов второго типа, то ток утечки может быть уменьшен, что касается этого транзистора, по меньшей мере.

(Вариант 3 осуществления)

В дальнейшем в этом документе будет описан третий предпочтительный вариант осуществления полупроводникового устройства, в соответствии с настоящим изобретением, со ссылкой на прилагаемые чертежи. В примере, который будет описан ниже со ссылкой на Фигуры 27 - 32, предполагается, что схема защиты настоящего изобретения применяется к схеме, отличной от сдвигового регистра. Схема защиты этого предпочтительного варианта осуществления имеет ту же конфигурацию и то же расположение (или направление смещения), что и ее аналог согласно первому или второму предпочтительному варианту осуществления, описанному выше. На некоторых из этих чертежей указывается только то, где должна располагаться схема защиты, а изображение самой схемы защиты опущено.

Фиг. 27 демонстрирует генератор 90 напряжения отпирания затвора в качестве примера. В этом примере схема 93 защиты для защиты внутрисхемного диода 91 добавляется к традиционному генератору напряжения отпирания затвора (раскрывается в Выложенной Публикации Заявки на Патент Японии № 8-262407, например).

Фиг. 28 демонстрирует генератор 100 напряжения запирания затвора в качестве примера. В этом примере схема 103 защиты для защиты внутрисхемного диода 101 добавляется к традиционному генератору напряжения запирания затвора (тоже раскрывается в Выложенной Публикации Заявки на Патент Японии № 8-262407, например).

Фиг. 29 демонстрирует устройство 110 стирания экрана. В этом примере схема 113 защиты для защиты внутрисхемного диода 111 добавляется к традиционному устройству стирания экрана (раскрывается в Выложенной Публикации Заявки на Патент Японии № 9-127486, например).

Фиг. 30 демонстрирует генератор 120 напряжения выключения. В этом примере схемы 123A и 123B для защиты внутрисхемного диода 121 добавляются к традиционному генератору напряжения выключения (раскрывается в Выложенной Публикации Заявки на Патент Японии № 9-222591, например). В этом примере две схемы 123A и 123B защиты располагаются как на стороне входа, так и на стороне выхода внутрисхемного диода 121. Тем не менее схема защиты также может располагаться и только на одной из сторон - входа или выхода - внутрисхемного диода 121.

Фиг. 31 демонстрирует устройство 130 коррекции входного сигнала. В этом примере схема 133 защиты для защиты внутрисхемного диода 131 добавляется к традиционному устройству коррекции входного сигнала (раскрывается в Выложенной Публикации Заявки на Патент Японии № 2007-82239, например).

Фиг. 32 демонстрирует устройство 140 сдвига уровня. В этом примере схема 143 защиты для защиты внутрисхемного диода 141 добавляется к традиционному устройству сдвига уровня (раскрывается в Выложенной Публикации Заявки на Патент Японии № 2008-22539, например).

Как можно увидеть, схема защиты этого предпочтительного варианта осуществления применима к различным схемам с внутрисхемным диодом, и эффекты описанных выше предпочтительных вариантов осуществления достигаются также и в любом из этих случаев. Помимо этого, как в продемонстрированных на Фиг. 27-32 примерах, настоящее изобретение применимо не только к внутрисхемному диоду, но также и к схеме с линией VDD. Ведь поскольку нет необходимости удлинения линии VDD для того, чтобы обеспечить схему защиты, схема защиты может быть добавлена без увеличения общего размера схемы.

Следует отметить, что защитный диод настоящего изобретения относится к диоду, который включается в состав схемы защиты для того, чтобы защищать внутрисхемный диод, но не имеет отношения к диоду, который защищает защитный диод. Такой диод, который защищает защитный диод, раскрывается в Выложенной Публикации Заявки на Патент Японии № 3-206666, например.

Фиг. 33(a) демонстрирует схему 300, которая раскрывается в Выложенной Публикации Заявки на Патент Японии № 3-206666, тогда как Фиг. 33(b) является частично увеличенным изображением схемы 300. Схема 300 включает в себя паразитные диоды 304, 305 и 306, которые защищают тонкопленочный транзистор 10. Кроме того, защитные диоды 308 и 309, которые защищают паразитные диоды 305 и 306, и защитные диоды 305 и 306 соединяются параллельно друг с другом.

В схеме 300 защитные диоды 308 и 309 предусматриваются для защиты защитных диодов (паразитных диодов) 305 и 306, а не внутрисхемного диода (т.е. диода, который формирует основную часть схемы). Защитный диод 308 и паразитный диод 305 соединяются параллельно друг с другом. Вот почему, когда паразитный диод 305 включается при подаче напряжения, защитный диод 308 тоже включается, и ток течет. Таким образом, паразитный диод 305 и защитный диод 308 включаются одновременно и их выходные токи протекают через одну и ту же линию (т.е. линию VCC). Так как паразитный диод 305 не формирует основную часть схемы 300, нет никакой проблемы, даже если бы паразитный диод 305 и защитный диод 308 соединялись с одной и той же линией. Однако, если бы паразитный диод 305 был внутрисхемным диодом, защитный диод 308 мог бы привести к неправильной работе схемы. Ведь поскольку внутрисхемный диод и защитный диод соединяются параллельно друг с другом, невозможно включить только внутрисхемный диод, и выходные токи как внутрисхемного диода, так и защитного диода, будут протекать через одну и ту же выходную линию.

С другой стороны, в соответствии с настоящим изобретением, защищаемый диод является внутрисхемным диодом. Как показано на Фиг. 34, защищаемый внутрисхемный диод 1 и защитный диод 200 соединяются с двумя разными выходными линиями. Именно поэтому, даже если внутрисхемный диод 1 включается при подаче оптимального напряжения, защитный диод 20 не включается. Соответственно, защитный диод 20 не влияет на величину тока, текущего через выходную линию внутрисхемного диода 1, и, следовательно, никогда не приведет к неправильной работе схемы.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Настоящее изобретение широко применимо для использования в самых разнообразных полупроводниковых устройствах, которые содержат схему, изготовленную на изолирующей подложке. И настоящее изобретение может использоваться в любом устройстве с тонкопленочным транзистором. Примеры таких полупроводниковых устройств включают в себя схемные платы, такие как подложка с активной матрицей, устройства отображения, такие как жидкокристаллическое устройство отображения, органическое электролюминесцентное (ЭЛ) устройство отображения и неорганическое электролюминесцентное устройство отображения, устройства захвата изображения, такие как плоскопанельный формирователь изображения в рентгеновских лучах, и электронные устройства, такие как устройство ввода изображений и дактилоскопическое сканирующее устройство. Среди прочего, настоящее изобретение будет особенно эффективно применимо к жидкокристаллическому устройству отображения, которое реализует превосходное качество отображения благодаря более быстрому возбуждению, по сравнению с обычным устройством отображения, к жидкокристаллическому устройству отображения с небольшим рассеянием мощности или к жидкокристаллическому устройству отображения с большим экраном монитора.

ОПИСАНИЕ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

D1, D2 защитный диод

20 защитный диод (N-канального типа)

22 защитный диод (P-канального типа)

ММ внутрисхемный диод

1 внутрисхемный диод (N-канального типа)

2 внутрисхемный диод (P-канального типа)

3, 8, 9 линия

MK, MH, MJ, ML, MN тонкопленочный транзистор

50, 60, 70, 80 сдвиговый регистр

52 линия ввода сигнала S

53 схема защиты

61, 63 схема защиты

1. Полупроводниковое устройство, содержащее схему, которая была сформирована на подложке и которая включает в себя тонкопленочный диод и схему защиты с защитным диодом,
причем тонкопленочный диод содержит:
по меньшей мере, один полупроводниковый слой, который располагается на подложке и который имеет первую область, вторую область и канальную область, находящуюся между первой и второй областями;
электрод затвора, который располагается таким образом, чтобы перекрываться с канальной областью;
изолирующий слой затвора, который располагается между электродом затвора и полупроводниковым слоем;
первый электрод, который располагается на первой области и который электрически соединен с первой областью и электродом затвора; и
второй электрод, который располагается на второй области и электрически соединен с ней, и
при этом (а) тип удельной проводимости тонкопленочного диода является n-типом, и анодный электрод защитного диода соединяется с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода, или
при этом (b) тип удельной проводимости тонкопленочного диода является p-типом, и катодный электрод защитного диода соединяется с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода, и
при этом защитный диод и тонкопленочный диод не соединяются параллельно, и
при этом схема защиты не включает в себя другие диоды, соединенные с линией так, чтобы получать направление течения тока, противоположное защитному диоду.

2. Полупроводниковое устройство по п.1, в котором защитный диод содержит:
по меньшей мере, один полупроводниковый слой, который располагается на подложке и который имеет первую область, вторую область и канальную область, находящуюся между первой и второй областями;
электрод затвора, который располагается таким образом, чтобы перекрываться с канальной областью;
изолирующий слой затвора, который располагается между электродом затвора и полупроводниковым слоем;
первый электрод, который располагается на первой области и который электрически соединен с первой областью и электродом затвора; и
второй электрод, который располагается на второй области и электрически соединен с ней.

3. Полупроводниковое устройство по п.2, в котором соответственные полупроводниковые слои тонкопленочного диода и защитного диода выполнены из одной и той же полупроводниковой пленки.

4. Полупроводниковое устройство по одному из пп.1-3, дополнительно содержащее множественные тонкопленочные транзисторы,
при этом тонкопленочные транзисторы имеют тот же тип удельной проводимости, что и тонкопленочный диод, и
при этом соответственные полупроводниковые слои тонкопленочных транзисторов и тонкопленочного диода выполнены из одной и той же полупроводниковой пленки.

5. Полупроводниковое устройство по п.4, в котором не предусматриваются схемы защиты для линии, которая соединена с электродом затвора каждого из упомянутых тонкопленочных транзисторов.

6. Полупроводниковое устройство по одному из пп.1-3 и 5, в котором схема включает в себя либо входную секцию для ввода сигнала от внешнего устройства в схему, либо выходную секцию для вывода сигнала из схемы на внешнее устройство, и
при этом линия, которая соединяет друг с другом тонкопленочный диод и защитный диод, имеет меньшую длину, чем линия, которая соединяет друг с другом входную или выходную секцию и защитный диод.

7. Полупроводниковое устройство по п.6, в котором линия, которая соединяет друг с другом тонкопленочный диод и защитный диод, имеет длину 1 мм или меньше.

8. Полупроводниковое устройство по п.1, в котором (а) тип удельной проводимости тонкопленочного диода является n-типом, и анодный электрод защитного диода соединяется с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода, и при этом, когда потенциал анодного электрода защитного диода является высоким, потенциал катодного электрода защитного диода тоже является высоким.

9. Полупроводниковое устройство по п.1, в котором (а) тип удельной проводимости тонкопленочного диода является n-типом, и анодный электрод защитного диода соединяется с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода, и при этом катодный электрод защитного диода соединяется с линией, ведущей к источнику питания VDD.

10. Полупроводниковое устройство по п.1, в котором (b) тип удельной проводимости тонкопленочного диода является p-типом, и катодный электрод защитного диода соединяется с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода, и при этом, когда потенциал катодного электрода защитного диода является низким, потенциал анодного электрода защитного диода тоже является низким.

11. Полупроводниковое устройство по п.1, в котором (b) тип удельной проводимости тонкопленочного диода является p-типом, и катодный электрод защитного диода соединяется с линией, которая соединена либо с электродом затвора, либо с первым электродом тонкопленочного диода, и при этом анодный электрод защитного диода соединяется с линией, ведущей к источнику питания VSS.

12. Полупроводниковое устройство по одному из пп.1-3, 5 и 7-11, в котором схема содержит сдвиговый регистр.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к тонкопленочному транзистору, который содержит конденсатор, включенный между затвором и истоком, а также к сдвиговому регистру, к схеме управления шиной сигналов развертки, дисплейному устройству и способу подстройки тонкопленочного транзистора.

Изобретение относится к инвертору, состоящему из тонкопленочных транзисторов с оксидным полупроводниковым слоем. .

Изобретение относится к полупроводниковым приборам оптоэлектроники и устройствам памяти. .

Изобретение относится к аморфному оксиду и полевому транзистору с его использованием. .

Изобретение относится к аморфному оксиду и полевому транзистору с его использованием. .

Изобретение относится к полевым транзисторам с использованием аморфного оксида для активного слоя. .

Изобретение относится к тонкопленочным транзисторам, использующим оксидный полупроводник. .

Изобретение относится к аморфному оксиду, применяемому в активном слое полевого транзистора. .

Изобретение относится к полупроводниковым устройствам. Полупроводниковое устройство содержит тонкопленочный транзистор, содержащий шину затвора, первую изолирующую пленку, оксидно-полупроводниковый слой в форме островка, вторую изолирующую пленку, шину истока, электрод стока и пассивирующую пленку, а также контактную площадку, содержащую первый соединительный элемент, изготовленный из той же проводящей пленки, что и шина затвора, второй соединительный элемент, изготовленный из той же проводящей пленки, что и шина истока и электрод стока, и третий соединительный элемент, сформированный на втором соединительном элементе. Второй соединительный элемент соприкасается с первым соединительным элементом в первом окне, предусматриваемом в первой и второй изолирующих пленках, третий соединительный элемент соприкасается со вторым соединительным элементом во втором окне, предусматриваемом в пассивирующей пленке, а второй соединительный элемент покрывает торцевые поверхности первой изолирующей пленки и второй изолирующей пленки в первом окне, но не покрывает торцевую поверхность пассивирующей пленки во втором окне. В результате этого конусная форма контактного отверстия контактной площадки может контролироваться с высокой точностью. Изобретение обеспечивает уменьшение повреждения маски. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к металлооксидным тонким пленкам, используемым при изготовлении полевого транзистора. Жидкость для нанесения покрытия с образованием металлооксидной тонкой пленки включает неорганическое соединение индия, по меньшей мере одно из неорганического соединения магния и неорганического соединения цинка, простой гликолевый эфир и диол, причем диол выбран из по меньшей мере одного из диэтиленгликоля, 1,2-пропандиола и 1,3-бутандиола. Изобретение обеспечивает получение металлооксидного тонкопленочного покрытия с необходимым удельным сопротивлением простейшим способом, большой площади, необходимой формы и с большой точностью. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области наноэлектроники. В туннельном полевом транзисторе с изолированным затвором, содержащем электроды истока и стока, выполненные из монослойного графена и лежащие на изолирующей подложке в одной плоскости, а также затвор, выполненный из проводящего материала и расположенный над областями истока, туннельного перехода и стока, электроды истока и стока ориентированы друг к другу кристаллографически ровным краем типа зигзаг и разделены туннельно-прозрачным для носителей заряда вакуумным барьером. Изобретение расширяет арсенал туннельных транзисторных наноустройств, данный прибор наряду с ярко выраженным переключающим свойством имеет на вольт-амперной характеристике электродов исток и сток участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, что позволяет ему выполнять функцию диода Ганна, прибор требует более низких напряжений на затворе. 2 ил.

Изобретение относится к оксиду р-типа, оксидной композиции р-типа, способу получения оксида р-типа, полупроводниковому прибору, аппаратуре воспроизведения изображения и системе. Оксид р-типа является аморфным соединением и представлен следующей композиционной формулой: xAO∙yCu2O, где x обозначает долю молей AO и y обозначает долю молей Cu2O, x и y удовлетворяют следующим условиям: 0≤x<100 и x+y=100 и А является любым одним из Mg, Са, Sr и Ва или смесью, содержащей, по меньшей мере, два элемента, выбранные из группы, состоящей из Mg, Са, Sr и Ва. Оксид р-типа производится при относительно низкой температуре и в реальных условиях и способен проявлять отличные свойства, то есть достаточную удельную электропроводность. 7 н. и 4 з.п. ф-лы, 36 ил., 8 табл., 52 пр.
Наверх