[发明专利]用于薄膜晶体管图像传感器阵列的减少ESD诱导的伪影的设计

说明书

技术领域

本发明主要涉及用于在制造图像传感器阵列(image sensor arrays)的过程中降低由静电放电(“ESD”)所产生的并引发损伤的电位的技术。更具体地，本发明涉及制造能够降低由制造过程中的静电放电行为所产生的电位的图像传感器阵列的方法，其中所产生的电位能够引发缺陷。 

背景技术

图1显示的电路示意图说明了典型的图像传感器阵列10。所述阵列10在基底12上形成，并且包括活性区域14，该活性区域14具有以行和列排列的像素(pixels)16的二维阵列。各个像素16在所述基底12上制造，所述基底12可以由半导体基底或玻璃基底形成(定位于该图的平面内)。尽管图1仅显示了4个像素16，但是可以理解的是，所述阵列10可以包括任意数量的像素。各个像素16与多条栅极线18(gate line)中相应的一条相连接，并与多条数据线20(data line)中相应的一条相连接。各个像素16包括：开关装置(switching device)22；和光电管(photo-sensitive cell)24，该光电管24具有与多条偏压线28(voltage bias line)中相应的一条相连接的第一端子，以接收偏压信号VBIAS。所述开关装置22可以为二极管、晶体管或任意其它开关装置。在图示的实例中，所述开关装置22为开关晶体管(switchingtransistor)，包括：与栅极线18中相应的一个相连接的栅极(gate)30；与该像素中的相应的光电管24的第二端子相连接的源32(source)；以及与数据线20中相应的一条相连接的漏极(drain)34。为特定应用，所述开关晶体管22可以为非晶硅(“a-Si”)薄膜晶体管(“TFT”)。在与所述开关晶体管22的栅极30相连接的相应的栅极线18的控制下，各个像素内的所述开 关晶体管22用于开启和关闭像素16。 

在操作过程中，所述光电管24将辐射(例如：光或X射线)转换为可以储存的电荷，并最终转换为通过所述数据线20中相应的一条来传输的电信号。所述开关晶体管22控制由各个光电管24读出的电荷。通常，所述光电管24为光电二极管(photo-diode)。 

已经观察到多数普通的开关晶体管22(包括非晶硅薄膜晶体管开关(a-SiTFT))对静电放电(“ESD”)敏感。ESD行为通常在图像传感器阵列的制造和后期组装过程中出现。因此，在图像传感器阵列的制造中，为了实现成品率(yield)和健壮性(robustness)，需要进行ESD防护。 

在绝缘基底12上形成的图像传感器阵列10的制造中，ESD诱导的伪影(artifacts)是重要的质量指标。由向图像传感器阵列表面的局部放电所引起的所述开关晶体管22的阈值电压(threshold voltage)的微小变化，会在电荷图像(charge image)内产生明显的伪影，该电荷图像是在由这些开关晶体管选址的像素16阵列被读出时产生的。现有技术集中于通过围绕阵列的防护环(guard ring)来保护该阵列10以及保护所述栅极线18，例如：短路棒(shorting bar)、背对背(back-to-back)的TFT和与各阵列的外围相连接的其它防护二极管结构。例如，见于2006年5月4日公开的美国专利申请No.11/019739。在图像传感器阵列10的制造和组装过程中，这些方法提供防护，使所述栅极线18免于充电。然而，如下所述，在形成数据线20和偏压线28之前，在制造阶段期间，这些系统和方法不能为图像传感器阵列提供足够的ESD防护。 

ESD行为可能在图像传感器阵列20的不同的制造阶段出现。在图像传感器阵列的制造过程中，已经证实不足以防止ESD行为的一个时刻是将所述介电中间层光刻图案化成为过孔(via)接触孔时。该过程的这一时刻引起特别的易损性(vulnerability)，这对于本领域的普通技术人员而言不是显而 易见的。当为活性基质液晶显示器(“AMLCD”)形成开关晶体管时，制造过程通常包括：栅电极(gate electrode)的沉积和形成；沉积形成栅介质(gatedielectric)的化学气相沉积(“CVD”)层(例如：氮化硅)、半导体层(例如：非晶硅(“a-Si”))和蚀刻阻挡层(stopper)(通常为氮化硅)或掺杂接触(通常为n+a-Si)层；以及沉积上部金属，以形成数据线和偏压线。以这个顺序，当将所述a-Si和n+层图案化为单个的岛，并与所述上部金属互相连通之前，所述开关晶体管易被局部ESD所损伤。