JP3459560B2 - 半導体装置及び表示装置 - Google Patents

半導体装置及び表示装置

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JP3459560B2
JP3459560B2 JP2871198A JP2871198A JP3459560B2 JP 3459560 B2 JP3459560 B2 JP 3459560B2 JP 2871198 A JP2871198 A JP 2871198A JP 2871198 A JP2871198 A JP 2871198A JP 3459560 B2 JP3459560 B2 JP 3459560B2
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恭子 平井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置あるい
は液晶表示装置(LCD:liquid crystal display)に
おいて、製造段階あるいは完成後の静電気による不良を
防いだ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】メモリー、ロジック、マイクロコンピュ
ータ、LCD等の半導体装置は、微細加工技術の進展に
伴い、小型化、大容量化が実現されている。中でも、L
CDでは、絶縁基板上に形成される薄膜トランジスタ
(TFT:thin film tansistor)の半導体層として、
それまで多用されてきた非晶質シリコン(a−Si)に
代わって、多結晶シリコン(p−Si)を用いることに
より、表示画素部とともに、これを駆動するための周辺
ドライバーを同一基板上に形成したドライバー内蔵型が
開発、量産されるに至っている。
【0003】図8は、ドライバー内蔵型LCDの全体平
面図である。TFT基板(1)側には、中央部に、表示
画素部(3)、その周辺にゲートドライバー(4)、ド
レインドライバー(5)及びプリチャージドライバー
(6)が形成されている。表示画素部(3)には、左右
に延びたゲートライン(101)と上下に延びたドレイ
ンライン(102)が交差配置され、その交差部にはT
FT等からなるスイッチ素子(103)が形成され、液
晶駆動用の表示電極(104)がこれに接続されてい
る。ゲートドライバー(4)は、主にシフトレジスタか
らなり、ゲートライン(101)へ走査信号電圧を供給
する。ドレインドライバー(5)は、主にシフトレジス
タとサンプリングスイッチからなる。プリチャージドラ
イバー(6)は、必要により設けられ、主にシフトレジ
スタとサンプリングスイッチからなる。プリチャージド
ライバー(6)は、各走査期間において、ドレインドラ
イバー(5)よりも早くスタートされ、前の走査期間に
おいて各ドレインライン(102)に残った電圧を消去
する。
【0004】液晶を間に挟んでTFT基板(1)に対向
して配置される対向基板(2)側には、液晶駆動用の共
通電極(110)が表示画素部(3)の全域に対応して
形成されている。これら表示電極(104)と共通電極
(110)は液晶を誘電層としたコンデンサを構成し、
表示電極(104)毎に供給された画素信号電圧により
液晶を駆動し、透過率を制御することで表示が行われ
る。
【0005】TFT基板(1)の端部には、ゲートドラ
イバー(4)、ドレインドライバー(5)及びプリチャ
ージドライバー(6)を制御するための各種制御信号が
供給される入力端子(70)が配列形成されている。こ
れら入力端子(70)の配列に連続して、電源端子(7
1)、更には、ダミー端子(72)が形成されている。
これら端子群(70,71)には、制御回路を搭載した
フレキシブルプリント基板(FPC)が接着され、電気
的に接続される。ダミー端子(72)は、端子群の両端
に設けられ、表示画素部(3)やドライバー部(4,
5,6)に直接に接続されることはなく、FPCのはが
れ対策として設けられている。即ち、FPCに生じる応
力のために、両端の端子とFPCとの接着性が低下しや
すく、接続不良を招く恐れがあるが、ダミー端子(7
2)を両端に設けることにより、たとえ、ダミー端子
(72)が接続不良となっても、それよりも内側にある
入力端子(70)は、良好な接続が保たれる。また、入
力端子(70)及びダミー端子(72)には、静電気を
吸収して、内部の素子を守るための保護回路(80)が
設けられ、引き回し配線(75)により接続されてい
る。
【0006】表示画素部(3)におけるスイッチ素子
(103)や、ゲートドライバー(4)、ドレインドラ
イバー(5)及びプリチャージドライバー(6)を構成
するCMOSは、ほぼ同じ構造のp−SiTFTにより
形成されている。TFT基板(1)の要部断面構造を図
9に示す。左がスイッチ素子(103)部、右が入力端
子(70)部、中央が入力端子(70)の引き回し配線
(75)部である。(10)はガラス等の絶縁基板、
(11)及び(21)と(31)は、各々Cr等の第1
の導電層からなるゲート電極及び台座膜、(12)はゲ
ート絶縁膜、(13)はp−Si膜、(14)は注入ス
トッパー、(15)は層間絶縁膜、(16)、(1
7)、(26)及び(36)は、各々Al等の第2の導
電層からなるソース電極、ドレイン電極、引き回し線及
び入力端、(18)は平坦化絶縁膜、(19)及び(3
9)は、ITO(indium tin oxide)の透明導電層から
なる表示電極及び入力端コンタクト膜である。p−Si
(13)は、ゲート電極(11)に対向する領域が真性
層であるチャンネル領域(CH)とされ、その両側が、
N型またはP型に高濃度にドーピングされたソース領域
(S)及びドレイン領域(D)とされ、各々、層間絶縁
膜(15)に開口されたコンタクトホールを介してソー
ス電極(16)及びドレイン電極(17)に接続されて
いる。N型では、ソース及びドレイン領域(S,D)と
チャンネル領域(CH)の間に低濃度にドーピングされ
たLDD領域(LD)を設けることが好ましい。また、
チャンネル領域(CH)を反対の導電型にチャンネルド
ープすることも可能である。なお、ドライバー部(4,
5,6)におけるTFTには、表示電極(19)は接続
されない。また、Crよりなる台座膜(21,31)
は、各々、Alからなる引き回し線(26)及び入力端
(36)と、ガラスからなる基板(10)との接着性を
高めるために設けられている。更に、入力端コンタクト
膜(39)は、Alからなる入力端(36)と、FPC
の接着材として用いられる異方性導電樹脂との接着性を
高めている。
【0007】図10は入力端部付近の等価回路図であ
る。引き回し配線(75)にドレインとゲートを接続
し、高電源線(81)にソースを接続するN型の第1の
トランジスタ(83)、及び、引き回し配線(75)に
ドレインを接続し、低電源線(82)にソースとゲート
を接続するN型の第2のトランジスタ(84)からな
る。これらトランジスタ(83,84)は、図9に示す
TFTと同じ構造で、各引き回し配線(75)を介して
入力端子(70)及びダミー端子(72)に接続されて
いる。この構成で、端子(70,72)に正の静電気が
入った場合、第1のトランジスタ(83)がオンして高
電源線(81)に吸収され、負の静電気が入った場合、
第2のトランジスタ(84)がオンして低電源線(8
2)に吸収される。従って、引き回し配線(75)は、
常に、低電源電圧VDDと高電源電圧VSSとの間の範囲内
の電圧とされ、内部の表示画素部(3)やドライバー部
(4,5,6)を構成するTFT素子が静電破壊から守
られる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】保護回路(80)の第
1及び第2のトランジスタ(83,84)は、十分に耐
性の高い設計となっているが、これを越える大きな静電
気がダミー端子(72)に入った場合、第1のトランジ
スタ(83)や第2のトランジスタ(84)を破壊して
しまう。これら第1及び第2のトランジスタ(83,8
4)が絶縁破壊されて導通すると(z)、電源線(8
1,82)の電源電圧の変動を招く。電源線(81,8
2)は、ドライバー部(4,5,6)に共通となってい
るので、電源電圧の変動は、表示に悪影響を及ぼす。更
に、大きな静電気が生じると、内部の表示画素部(3)
やドライバー部(4,5,6)を構成するTFT素子が
静電破壊される。
【0009】絶縁基板が大型化されると、静電気が発生
しやすくなり、また、微細化が進み、高精細化がなさ
れ、駆動電圧が低減されたり、TFT素子の数が増大す
ると、静電破壊の問題が顕著になってくる。特に、ドラ
イバー内蔵型LCDにおいて、TFT素子が一つでも不
良となると、装置全体が不良となる。更に、このような
静電気の問題は、LCDのみならず、メモリー、ロジッ
ク、マイクロコンピュータにおいて、高精細化、大容量
化が実現されると、相対的に影響が大きくなり、静電気
対策は、これらの半導体装置においても、重要な課題と
となっている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
するために成され、基板上に所定の回路を構成する多数
の半導体素子と、前記回路の入力端子が配列形成された
半導体装置において、前記入力端子の配列に近接し、抵
抗部を介して静電気吸収線に接続されたダミー端子が設
けられている構成である。
【0011】これにより、静電気吸収線の容量を越える
大きな静電気が生じても、抵抗部で静電気が減衰される
ので、静電破壊が防がれる。特に、前記抵抗部は、静電
気により断線する構成である。これにより、更に大きな
静電気が生じても、断線部分により、静電破壊が防がれ
る。
【0012】また、基板上に形成された、光調部材を変
調する表示電極群と、これら表示電極に表示信号電圧を
供給するための薄膜トランジスタ群と、これら薄膜トラ
ンジスタ群へ供給すべく外部で作成された信号電圧が入
力される入力端子群と、を有する表示装置において、前
記入力端子群に近接し、抵抗部を介して静電気吸収線に
接続されたダミー端子が設けられた構成である。
【0013】これにより、静電気吸収線の容量を越える
大きな静電気が生じても、抵抗部で静電気が減衰される
ので静電破壊が防がれる。特に、前記抵抗部は、静電気
により断線する構成である。これにより、静電気吸収線
の容量を越える大きな静電気が生じても、断線部分によ
り、静電気が内部に入ることが防がれるので、静電破壊
が防がれる。
【0014】特に、前記抵抗部は、抵抗値の異なる複数
の抵抗部からなり、前記ダミー端子に近い方の抵抗部
が、前記ダミー端子から遠い方の抵抗部よりも抵抗値が
低い構成である。これにより、ダミー端子に近い方の抵
抗部が先に断線するので、ダミー端子が浮遊状態となっ
たときに帯電量が小さくなり、ダミー端子からの放電に
より静電破壊が生じることが防がれる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1に、本発明の第1の実施の形
態にかかるLCDの入力端部の等価回路を示す。入力端
子(70)の配列に連続してダミー端子(72)が形成
され、各々の入力端子(70)の引き回し配線(75)
には、高電源線(81)にソースを接続したN型の第1
のトランジスタ(83)のゲートとドレインが接続され
るとともに、低電源線(82)にゲートとソースを接続
したN型の第2のトランジスタ(84)のドレインが接
続されて保護回路(80)が構成されている。そして、
ダミー端子(72)は、保護回路(80)には接続され
ず、抵抗部(90)を介して隣接する入力端(70)
に接続されている。この構成で、ダミー端子(72)に
生じた大きな静電気は、まず、抵抗部(90)にて放熱
されて減衰され、隣接する入力端子(70)及び引き回
し配線(75)を介して、保護回路(80)にて吸収消
去される。このため、保護回路(80)の耐性を越える
大きな静電気が生じても、これが直接に保護回路(8
0)に入ることが防がれる。更に、大きな静電気が生じ
た時は、抵抗部(90)が断線することにより、内部に
静電気が入らないようにされる。従って、保護回路(8
0)が破壊され、更に、図8に示したような内部の表示
画素部(3)やドライバー部(4,5,6)の動作に悪
影響を及ぼすことが防がれる。なお、保護回路(80)
のトランジスタとしてはN型とP型のトランジスタを用
いることもできる。この場合は、配線接続が多少異なる
が、ここで説明した作用効果は全く同じである。
【0016】図2は、入力端子(70)、ダミー端子
(72)及び抵抗部(90)の構造図である。図2
(a)は平面図、図2(b)はそのA−A線に沿った断
面図で、左側が入力端子(70)、右側がダミー端子
(72)、中央が抵抗部(90)である。基板(10)
上に、第1の導電層であるCrからなる台座膜(31)
及びこれと一体で抵抗部(90)となる抵抗線(41)
が形成されている。各々の台座膜(31)の上には、第
2の導電層であるAl等からなる入力端(36)が形成
されている。入力端子(70)側の入力端(36)は、
引き回し線(26)と一体となっている。これら入力端
(36)の上には、ITO等の透明導電層からなる入力
端コンタクト膜(39)が形成されている。本発明で
は、抵抗線(41)は、複数のスリット(42)を設け
ることで、複数の細線とされ、抵抗が高められている。
抵抗線(41)は単線としても良い。抵抗値は、設計段
階で総線幅を変えることによって調整することができ
る。
【0017】この構成で、ダミー端子(72)に生じた
大きな静電気は、抵抗線(41)にて、ジュール熱とし
て発熱されて減衰され、入力端子(70)及び引き回し
配線(75)を介して保護回路(80)にて吸収消去さ
れる。従って、保護回路(80)の静電破壊が防がれ
る。また、抵抗線(41)は、TFTのゲート電極(1
1)と同一工程で形成されるので、図9に示すように、
ボトムゲート構造においては、TFT基板(1)の早い
段階で形成される。このため、製造の全工程において、
静電破壊の発生を防ぐことができる。
【0018】図3は、入力端子(70)、ダミー端子
(72)及び抵抗部(90)の他の構造図である。図3
(a)は平面図、図3(b)はそのB−B線に沿った断
面図で、左側が入力端子(70)、右側がダミー端子
(72)、中央が抵抗部(90)である。抵抗部(9
0)となる抵抗線(46)が入力端(36)と一体でA
lにより形成されている。抵抗線(46)は、図2の構
造と同様に、スリット(47)により細線とされてお
り、抵抗値を調整することが可能である。AlはCrよ
りも抵抗値が低いので、図2の構造よりも小さいレベル
で抵抗値の調整をすることができる。
【0019】図4は、入力端子(70)、ダミー端子
(72)及び抵抗部(90)の更に他の構造図である。
図4(a)は平面図、図4(b)はそのC−C線に沿っ
た断面図で、左側が入力端子(70)、右側がダミー端
子(72)、中央が抵抗部(90)である。抵抗部(9
0)となる抵抗線(49)が入力端コンタクト膜(3
9)と一体でITOにより形成されている。抵抗線(4
9)は、図2及び図3の構造と同様に、スリット(5
0)により細線とされているが、ITOは、CrやAl
よりも抵抗が高いので、図2及び図3の構造よりも大き
い抵抗値の調整ができる。
【0020】図5は、入力端子(70)、ダミー端子
(72)及び抵抗部(90)の構造図である。図5
(a)は平面図、図5(b)はそのD−D線に沿った断
面図で、左側が入力端子(70)、右側がダミー端子
(72)、中央が抵抗部(90)である。入力端子(7
0)、ダミー端子(72)のいずれも台座膜(31)と
入力端(36)の間に、TFTのp−Si(13)と同
じp−Si(33)が介在され、このp−Si(33)
と一体でp−Siからなる抵抗線(43)が形成され、
抵抗部(90)となっている。抵抗線(43)は、図
2、図3及び図4と同様、スリットを設けて、複数の細
線としても良い。この構成で、ダミー端子(72)に生
じた大きな静電気は、抵抗線(43)にて放熱されて減
衰され、入力端子(70)及び引き回し配線(75)を
介して保護回路(80)にて吸収消去される。特に、こ
の構造では、更に大きな静電気が発生した場合は、p−
Siからなる抵抗線(43)がジュール熱により溶融断
線し、保護回路(80)が静電破壊から防がれる。即
ち、保護回路(80)の耐性を越える静電気が生じて
も、抵抗部(90)が断線することで、保護回路(8
0)が守られる。
【0021】図6に、本発明の第2の実施の形態にかか
るLCDの入力端部の等価回路を示す。ダミー端子(7
2)が、抵抗部(91)を介して保護回路(80)に接
続されている。ダミー端子(72)の構造は、図2から
図5に示す構造と同じである。また、抵抗部(91)
は、図2から図5に示す抵抗線(41,43,46,4
9)のいずれも適用可能である。この構成で、ダミー端
子(72)に生じた大きな静電気は、抵抗部(91)に
て放熱されて減衰され、保護回路(80)にて吸収消去
される。このため、大きな静電気が直接に保護回路(8
0)に入ることが防がれ、保護回路(80)が静電破壊
から守られる。また、更に大きな静電気が生じた場合
は、抵抗部(91)が断線し、保護回路(80)に静電
気が入ることが防がれる。
【0022】図7に、本発明の第3の実施の形態にかか
るLCDの入力端部の等価回路を示す。ダミー端子(7
2)が、複数、例えば、第1及び第2の抵抗部(92,
93)を介して保護回路(80)に接続されている。特
に、これらの抵抗部(92,93)のうち、第1の抵抗
部(92)は第2の抵抗部(93)よりも抵抗値が小さ
くされている。抵抗部(92,93)は、図2から図5
に示す抵抗部(90)と同じ構造が可能で、抵抗値を調
整することができる。この構成で、ダミー端子(72)
に大きな静電気が生じた場合、第1の抵抗部(92)か
ら第2の抵抗部(93)を経る間に、静電気が減衰さ
れ、保護回路(80)にて吸収消去される。更に大きな
静電気が生じた場合、抵抗の低い第1の抵抗部(92)
がジュール熱により断線する。従って、保護回路(8
0)、更には、ドライバー部(4,5,6)及び表示画
素部(3)が静電破壊から守られる。また、断線の後、
ダミー端子(72)はアイランド状に残るので、静電気
により帯電した状態になることがある。この状態では、
ダミー端子(72)からの放電により付近の素子が劣化
する恐れがある。このため、本発明では、特に、二つま
たはそれ以上の抵抗部のうち、ダミー端子(72)に近
い第1の抵抗部(92)の抵抗値を最も小さくしてい
る。これにより、第1の抵抗部(92)が静電気により
最も断線しやすくなる。従って、ダミー端子(72)と
一体でアイランド状になる領域が最も小さいものとなる
ので、ダミー端子(72)の帯電量が小さくなり、その
結果、ダミー端子(72)からの放電が小さくされて、
付近の素子が静電破壊から守られる。
【0023】この構成においては、第1の抵抗部(9
2)としては、図5に示すようにp−Si(33)を用
いることが最適である。p−Siは、大きな電流により
ジュール熱が発生すると熱溶融しやすく、保護回路(8
0)の耐性を越えるような静電気が入った時は、この第
1の抵抗部(92)が断線することで、静電気が保護回
路(80)に入ることを防ぐことができる。また、第2
の抵抗部(93)にもp−Si(33)を用いることも
できる。この場合、第1の抵抗部(92)のp−Siを
TFTのソース及びドレイン領域(S,D)と同じ低抵
抗膜に、第2の抵抗部(93)のp−SiをTFTのL
DD領域(LD)と同じ高抵抗膜とすることで、イオン
ドーピング工程を共通とすることができ、工程を増やす
必要が無くされる。
【0024】なお、本発明では、以上の構成に限定され
ることはない。ダミー端子(72)を、隣接する入力端
子(70)や、保護回路(80)に接続する以外に、他
の電源線や信号線に、本発明の抵抗部を介して接続し、
これを静電気吸収線とすることも可能である。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明
で、半導体装置の静電気対策が実現されたので、半導体
素子の静電破壊が防がれ、歩留まりを向上することがで
きた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかるLCDの入
力端部の等価回路図である。
【図2】本発明の実施の形態にかかる入力端部の構造図
である。
【図3】本発明の実施の形態にかかる入力端部の構造図
である。
【図4】本発明の実施の形態にかかる入力端部の構造図
である。
【図5】本発明の実施の形態にかかる入力端部の構造図
である。
【図6】本発明の第2の実施の形態にかかるLCDの入
力端部の等価回路図である。
【図7】本発明の第3の実施の形態にかかるLCDの入
力端部の等価回路図である。
【図8】LCDの平面図である。
【図9】LCDの各部の断面図である。
【図10】LCDの入力端部の等価回路図である。
【符号の説明】
1 TFT基板 2 対向基板 3 表示画素 4 ゲートドライバー 5 ドレインドライバー 6 プリチャージドライバー 10 基板 11 ゲート電極 12 ゲート絶縁膜 13 p−Si 16 ソース電極 17 ドレイン電極 18 平坦化絶縁膜 19 表示電極 21,31 台座膜 26 引き回し線 36 入力端 39 入力端コンタクト膜 70 入力端子 71 電源端子 72 ダミー端子 75 引き回し配線 80 保護回路 81,82 電源線 83,84 トランジスタ 101 ゲートライン 102 ドレインライン 103 スイッチ素子 104 表示電極 110 共通電極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−100270(JP,A) 特開 平5−21515(JP,A) 特開 平9−146112(JP,A) 特開 平9−244051(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 G02F 1/1368

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に所定の回路を構成する多数の半
    導体素子と、前記回路の入力端子が配列形成された半導
    体装置において、 前記入力端子の配列に近接し、抵抗部を介して静電気吸
    収線に接続されたダミー端子が設けられていることを特
    徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 基板上に所定の回路を構成する多数の半
    導体素子と、前記回路の入力端子が配列形成された半導
    体装置において、 前記入力端子に抵抗部を介して接続され、前記入力端子
    及び前記抵抗部を介して静電気吸収線に接続されたダミ
    ー端子が設けられていることを特徴とする 半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記抵抗部は、直列に接続された抵抗値
    の異なる複数の抵抗部からなり、前記ダミー端子に近い
    方の抵抗部が、前記ダミー端子から遠い方の抵抗部より
    も抵抗値が低いことを特徴とする請求項1記載の半導体
    装置。
  4. 【請求項4】 前記抵抗部は、静電気により断線するこ
    とを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載
    の半導体装置。
  5. 【請求項5】 基板上に形成された表示電極群と、これ
    ら表示電極に表示信号電圧を供給するための薄膜トラン
    ジスタ群と、これら薄膜トランジスタ群へ供給すべく外
    部で作成された信号電圧が入力される入力端子群と、を
    有する表示装置において、 前記入力端子に近接し、抵抗部を介して静電気吸収線に
    接続されたダミー端子が設けられていることを特徴とす
    る表示装置。
  6. 【請求項6】 基板上に形成された表示電極群と、これ
    ら表示電極に表示信号電圧を供給するための薄膜トラン
    ジスタ群と、これら薄膜トランジスタ群へ供給すべく外
    部で作成された信号電圧が入力される入力端子群と、を
    有する表示装置において、 前記入力端子に抵抗部を介して接続され、前記入力端子
    及び前記抵抗部を介して静電気吸収線に接続されたダミ
    ー端子が設けられていることを特徴とする 表示装置。
  7. 【請求項7】 前記抵抗部は、単数または複数の細線に
    より形成されていることを特徴とする請求項5または請
    求項6のいずれかに記載の表示装置。
  8. 【請求項8】 前記抵抗部は、前記薄膜トランジスタと
    同じ半導体層により形成されていることを特徴とする請
    求項5から請求項7のいずれかに記載の表示装置。
  9. 【請求項9】 前記抵抗部は、直列に接続された抵抗値
    の異なる複数の抵抗部からなり、前記ダミー端子に近い
    方の抵抗部が、前記ダミー端子から遠い方の抵抗部より
    も抵抗値が低いことを特徴とする請求項5から請求項8
    のいずれかに記載の表示装置。
  10. 【請求項10】 前記抵抗部は、静電気により断線する
    ことを特徴とする請求項5から請求項9のいずれかに記
    載の表示装置。
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