专利名称：读出放大器及使用该读出放大器的电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件，特别涉及一种用于尤其包含薄膜晶体管的半导体器件中的读出放大器。
背景技术：
在半导体存储装置中，读出放大器用于读出被存储的数据。一种传统的读出放大器实例的构造和操作将参考图2 6描述。在图2 6中，NMOS晶体管MN1和MN2的栅极分别被连接到第一输入端IN1和第二输入端IN2，与一对位线对应。PMOS负载晶体管MP1和MP2的两个源极被连接到电源VDD。PMOS负载晶体管MP1和MP2具有共同的栅极，栅极进一步被连接到MP1的漏极。MP1的漏极被连接到MN1的漏极。MP2的漏极被连接到MN2的漏极和一个输出端OUT。MN1和MN2具有共同的源极，源极被连接到用作直流电源的NMOS晶体管MN3的漏极。MN3的栅极和源极分别被连接到偏压电源V-BIAS和电源GND。图26所示的读出放大器包含在电流反射型差动放大器中。
在半导体存储装置中，当存储的数据被读出时，根据数据为“Hi”或“Lo”，在一对位线中产生高度相反差动电位。图26所示的读出放大器检测输送到第一输入端IN1和第二输入端IN2的位线中信号的小的电位差。然后读出放大器放大并输出结果。换言之，当IN2的电位大于IN1的电位，输出端OUT输出“Lo”。另一方面，当IN2的电位小于IN1的电位，输出端OUT输出“Hi”。因此，读出放大器被用来读出存储于半导体存储装置中的数据。
最近，一种使用图象显示器件，特别是具有在玻璃基片上半导体薄膜的薄膜晶体管(此后称TFT)的有源矩阵型图象显示装置被广泛传播。使用TFT的有源矩阵型图象显示装置(此后称图象显示装置)具有成百上千到几百万个按矩阵排列的TFT，并控制像素电荷。此外，最近正在发展一种TFT技术(如多晶硅TFT技术)，其中不仅像素TFT被用来构成像素，而且TFT同时也被用于形成驱动电路、存储电路、控制电路以及甚至形成CPU。
但是，根据当前的TFT技术，晶体管的特性变化比其中在单晶Si基片上至少形成一个晶体管的技术中的晶体管的特性变化大。这意味着在图26所示的传统实例中的电路很难用于目前的TFT技术中。例如，假定NMOS晶体管MN1和MN2的阈值为1.0V和1.5V，导致0.5V的差别。当第二输入端IN2的电位比第一输入端IN1的电位大0.2V时，输出OUT应为“Lo”。但实际上，输出OUT为“Hi”，导致误操作。当传统电路被用作动态随机存取存储器(DRAM)的读出电路时，这是很关键的。
当传统电路被用作静态随机存取存储器(SRAM)的读出电路时，输入端间的电位差随时间增加。最后，电位差吸收了NMOS晶体管MN1和MN2的阈值变化。这样引起误操作的可能性减少。但是吸收阈值变化的大的输入电位差需花费一定时间获得，结果读出时间变长。
发明内容
因此考虑到这些问题，本发明的一个目的是提供一种抑制阈值变化效应的读出放大器。本发明的另一个目的是提供一种包括具有良好特性TFT的读出放大器。
为了实现这些目的，根据本发明的读出放大器具有如下构造根据本发明的一个方面，提供一种用于检测输入到第一输入端和第二输入端的信号电位差的读出放大器，其中包含第一装置，用于将对应于第一和第二晶体管的阈值电压的电压施加到第一和第二晶体管的栅极-源极电压；和第二装置，用于将被输入到第一和第二输入端的信号传输到第一和第二晶体管的栅极，其中第一和第二晶体管的阈值变化被校正。
第一和第二晶体管可以具有公共源极，源极通过第一开关被连接到第一电源。
第一和第二晶体管可以分别通过第二和第三开关将漏极连接到第二电源。第一晶体管的漏极可通过第二开关和第一电阻器被连接到第二电源，而第二晶体管的漏极可通过第三开关和第二电阻器被连接到第二电源。
优选，第一晶体管的漏极通过第二开关和第三晶体管被连接到第二电源。第二晶体管的漏极可通过第三开关和第四晶体管被连接到第二电源。第三和第四晶体管的两个栅极可被连接到第三晶体管的漏极。
在此情况下，第一装置可能包括，用于分别控制第一和第二晶体管的栅极和漏极间的导通/非导通的第一开关装置；用于分别控制第一和第二晶体管的漏极的充电或放电电荷的第二开关装置，以及用于控制第一和第二晶体管的源极的充电或放电电荷的第三开关装置。
第二装置可分别通过位于第一和第二输入端以及第一和第二晶体管的栅极间的电容器来完成。优选第二装置可通过如下方法完成将电容器和开关分别串联在第一和第二输入端以及第一和第二晶体管的栅极之间，并具有，分别用于控制在两对电容器和开关连接节点处的第三电源的连接的第四和第五开关。
根据本发明的另一方面，提供一种读出放大器，它包含栅极被连接到第一输入端的第一晶体管，栅极被连接到第二输入端的第二晶体管，源极被连接到第一电源的第三晶体管，以及源极被连接到第一电源的第四晶体管。在此情况下，第一和第二晶体管的源极被彼此连接。读出放大器检测输入到第一和第二输入端的两个信号的电位差。读出放大器进一步包含用于使第三和第四晶体管的栅极-源极电压储存对应于第三和第四晶体管阈值的电压的第一装置。这样，第三和第四晶体管的阈值变化被校正。
第一装置可包含第一和第二晶体管的公共源极和第二电源之间的第一开关，第三晶体管的栅极和漏极之间的第二开关，第四晶体管的栅极和漏极之间的第三开关，第三晶体管的栅极和漏极之间的第一电容器，第四晶体管的栅极和第三晶体管的漏极之间的第二电容器，第一和第三晶体管的漏极在此被彼此相连的第一节点，以及第二和第四晶体管的漏极在此被彼此相连的第一节点。
优选第一装置具有第一晶体管的源极和第二电源之间的晶体管，该晶体管具有被连接到偏压电源的栅极，第三晶体管的栅极和漏极间的第二开关，第四晶体管的栅极和漏极间的第三开关，第三晶体管的栅极和漏极之间的第一电容器，第四晶体管的栅极和第三晶体管的漏极之间的第二电容器，第一晶体管的漏极和第三晶体管的漏极间的第四开关，以及第二晶体管的漏极和第四晶体管的漏极间的第五开关。
替代地，第一装置可具有第一晶体管的源极和第二电源之间的晶体管，该晶体管具有被连接到偏压电源的栅极，第三晶体管的栅极和漏极间的第二开关，第四晶体管的栅极和漏极间的第三开关，第三晶体管的栅极和漏极之间的第一电容器，第四晶体管的栅极和第三晶体管的漏极之间的第二电容器，第一晶体管的漏极和第三晶体管的漏极间的第四开关，以及第二晶体管的漏极和第四晶体管的漏极间的第五开关，第三晶体管的漏极和第三电源间的第六开关，以及第四晶体管的漏极和第三电源间的第七开关。
读出放大器通过使用薄膜晶体管构成。用作薄膜晶体管的半导体有源层的半导体膜通过使用连续振荡激光的激光退火法晶化。
因此本发明可广泛应用于各领域的电子装置中。
图1是本发明的第一实施例的电路图；图2是第一实施例的工作时间图；图3A～3C是分别表示第一实施例的主时段的电路图；图4是本发明的第二实施例的电路图；图5是第二实施例的工作时间图；图6是本发明的第三实施例的电路图；图7是本发明的第四实施例的电路图；图8是本发明的第五实施例的电路图；图9是本发明的第六实施例的电路图；图10是本发明的第一实例的电路图；图11是本发明的第二实例的电路图；图12是本发明的第三实例的电路图；图13是本发明的第四实例的电路图；图14是第五实例所用的光学系统的示意图；图15是第五实例中形成的结晶半导体膜的SEM照片；图16是第六实例中形成的结晶半导体膜的SEM照片；图17表示在第六实例中形成的结晶半导体膜上进行的喇曼光谱分析结果；图18A～18H表示第七实例中TFT生产的流程图；图19A和19B是第七实例中生产的TFT的电特性结果；图20A～20C表示第八实例中TFT生产的流程图；图21A和21B是第八实例中生产的TFT的电特性结果；图22A和22B是第八实例中生产的TFT的电特性结果；
图23A和23B是第八实例中生产的TFT的电特性结果；图24A～24F是表示一种图象显示装置的实例的图；图25A～25D是表示一种图象显示装置的实例的图；图26是表示一种传统的读出放大器的实例的图；图27是本发明的第七实施例的电路图；图28是第七实施例的工作时间图；图29A～29C是分别表示第七实施例的主时段的电路图；图30是本发明的第八实施例的电路图；图31是本发明的第九实施例的电路图；图32是第九实施例的工作时间图；以及图33是本发明的第二实例的电路图。
具体实施例方式
第一实施例本实施例将描述图1所示的读出放大器。首先描述该实施例的构造。图1所示的该实施例的不同之处在于开关和电容器被添加到图26所示的传统实例中。换言之，PMOS晶体管MP1的漏极和NMOS晶体管MN1的漏极间的连接通过第一开关SW1控制。相似地，PMOS晶体管MP2的漏极和NMOS晶体管MN2的漏极间的连接通过第二开关SW2控制。NMOS晶体管MN1的漏极和栅极间地连接通过第三开关控制。相似地，NMOS晶体管MN2地漏极和栅极间地连接通过第四开关SW4控制。第一输入端IN1和NMOS晶体管MN1的栅极通过第五开关SW5和电容器C1节点分离。换言之，第一输入端IN1和节点N1之间的连接通过第五开关SW5控制。在节点N1和NMOS晶体管MN1的栅极间增加电容器C1。相似地，第二输入端IN2和NMOS晶体管MN2的栅极通过第六开关SW6和电容器C2节点分离。换言之，第二输入端IN2和节点N2之间的连接通过第六开关SW6控制。然后，在节点N2和NMOS晶体管MN2的栅极间增加电容器C2。节点N1和电源GND间的连接通过第七开关SW7控制。相似地，节点N2和电源GND间的连接通过第八开关SW8控制。电容器C3被添加到NMOS晶体管MN1的源极和栅极间。相似地，电容器C4被添加到NMOS晶体管MN2的源极和栅极间。最后，NMOS晶体管MN1和MN2的公共源极和电源GND之间的连接通过第九开关SW9控制。控制信号(WE1，WE2，WE3，PR1和PR2)控制图1表中所描述的相应开关。
其次将参考表示操作时间的图2和表示在主时间开关连接状态的图3A～3C描述本实施例的操作。在描述中为方便起见，当控制信号为“Hi”时，相应于各控制信号的开关被导通。另一方面，当控制信号为“Lo”时，相应于各控制信号的开关不被导通。因为电路构造和电路操作是对称的，因此只摘选图1中电路的左半部分并示于图3A～3C中。
首先，时段T1是从由于所有控制信号为“Lo”因此所有开关不被导通的状态，到控制信号WE2、PR1和PR2为“Hi”的状态的时间段。时段T1中开关的状态如图3A所示。在时段T1中一个较低的电位，其量等于和PMOS晶体管MP1(MP2)的阈值电压相当的电压，被从电源VDD加到NMOS晶体管MN1(或MN2)的栅极电位。
其次，时段T2是控制信号WE2为“Lo”和控制信号WE3为“Hi”的时间段。时段T2中开关的状态如图3B所示。在时段T2中，已在时段T1中被充电到NMOS晶体管MN1(MN2)的栅极的电荷被放电，这样NMOS晶体管MN1(MN2)的栅极-源极电压可与NMOS晶体管MN1(MN2)的阈值相当。在时段T2，每个阈值被储存于NMOS晶体管MN1和MN2中的栅极-源极电压。
最后，时段T3是控制信号WE1、WE2和WE3为“Hi”而控制信号PR1和PR2为“Lo”的时间段。时段T3中开关的状态如图3C所示。在时段T3中，对应于NMOS晶体管MN1(MN2)的栅极电位的电位的输入信号IN1(IN2)被加在时段T2中所固定的栅极电位上。在时段T2中，相应的阈值已被写入NMOS晶体管MN1和MN2的栅极-源极电压中。结果，在时段T3中被增加的电位差直接显现在NMOS晶体管MN1和MN2的驱动能力的差别中。
这样，即使当NMOS晶体管MN1和MN2的阈值不同，输入信号IN1和IN2的电位高度可被精确检测到。此外，当输入IN1和IN2间的电位差还小时，就可进行精确检测。因此输出可在短时间段内被很快固定，从而允许快速读出。第二实施例在本实施例中，将描述图4所示的读出放大器。在本实施例中，如图4所示，第五开关SW5到第八开关SW8被从第一实施例中的图1的电路图中去掉。然后，输入端IN1和IN2被直接连接到电容器C1和C2。这样，从输入端IN1和IN2输入的输入信号不同于第一实施例中的输入信号。如图5所示，输入信号保持相同的电位，在第三时段T3为“Lo”电平(相当于第一实施例的电源GND的电平)。在时段T3中，“Lo”电平必须被改变为理想的电位电平。这样，开关的数量可被减少，并且同时可获得像第一实施例一样相同的效果。第三实施例在本实施例中，将描述图6所示的读出放大器。如图6所示，本实施例不同于第一实施例在于，图1电路图中的PMOS晶体管MP1和MP2被电阻器R1和R2取代。图2中的操作计时可被应用到本实施例。本实施例比传统实例更好之处在于通过使用阈值校正功能阈值变化不受影响。第四实施例在本实施例中，将描述图7所示的读出放大器。如图7所示，本实施例不同于第二实施例在于，图4电路图中的PMOS晶体管MP1和MP2被电阻器R1和R2取代。图5中的操作计时可被应用到本实施例。本实施例比传统实例更好之处在于通过使用阈值校正功能使阈值变化不受影响。第五实施例在本实施例中，将描述图8所示的读出放大器。如图8所示，本实施例不同于第一实施例在于，图1电路图中的PMOS晶体管MP1和MP2被去掉，并且第一开关SW1和第二开关SW2被移到先前PMOS晶体管MP1和MP2所在的位置。在本实施例中，第三实施例中电阻器R1的功能和开关功能被提供给第一开关SW1。第二开关SW2中情况也相同。图2中的操作计时可应用到本实施例中。本实施例比传统实例更好之处在于通过使用阈值校正功能使阈值变化不受影响。第六实施例在本实施例中，将描述图9所示的读出放大器。如图9所示，本实施例不同于第一实施例在于，根据第二实施例的图4电路图中的PMOS晶体管MP1和MP2被去掉，并且第一开关SW1和第二开关SW2被移到先前PMOS晶体管MP1和MP2所在的位置。图5中的操作计时可应用到本实施例中。本实施例比传统实例更好之处在于通过使用阈值校正功能使阈值变化不受影响。第七实施例本实施例将描述图27所示的读出放大器。首先描述本实施例的构造。图27所示的在实施例不同于图26所示传统实例之处在于，其中开关和电容器被添加或被取代。换言之，第一开关SW1和第一电容器C1被并联于第一PMOS晶体管MP1的栅极和漏极间。第二开关SW2被连接于第二PMOS晶体管MP2的栅极和漏极间。第二电容器C2被连接于第二PMOS晶体管MP2的栅极和第一PMOS晶体管MP1的漏极间。传统实例中的第三NMOS晶体管MN3被本实施例的第三开关SW3取代。控制信号PR1控制第一开关SW1和第二开关SW2的开/关。控制信号WE1控制第三开关SW3的开/关。
其次将参考表示操作计时的图28和表示主计时段开关连接状态的图29描述本实施例的工作。在描述中为方便起见，当控制信号为“Hi”，对应的开关为开。当控制信号为“Lo”，对应的开关为关。由于电路构造和操作是对称的，因此只摘选图1中电路的左半部分并示于图29A～29C中。
首先，时段T1是从由于两个控制信号PR1和WE1为“Lo”因此所有开关为关的状态到两个控制信号WE1和PR1为“Hi”的状态的时段。时段T1中的开关状态示于图3A中。在时段T1中，PMOS晶体管MP1(MP2)和NMOS晶体管MN1(MN2)被接通，以便直流电流能在电源VDD和GND间流动。因此，在这个时段T1中，PMOS晶体管MP1(MP2)的漏极和栅极电位比电源VDD小一个数值，该数值等于或大于相当于PMOS晶体管的阈值电压的电位值。
其次，时段T2是控制信号PR1为“Hi”而控制信号WE1为“Lo”的时段。时段T2中的开关状态示于图3B中。在时段T2中，第三开关被关断。这样，电荷被从电源VDD供给PMOS晶体管MP1(MP2)的栅极和漏极，PMOS晶体管MP1(MP2)在时段T1中被接通。结果栅极和漏极的电位被增加。当PMOS晶体管MP1(MP2)的栅极-源极电压达到相当于PMOS晶体管MP1(MP2)的阈值的电压值，并且电流不再流动时，这种增加停止。在时段T2，每个阈值被储存于PMOS晶体管MP1和MP2中的栅极-源极电压。
最后，时段T3是控制信号PR1为“Lo”而控制信号WE1为“Hi”的时段。时段T3中的开关状态示于图3C中。在时段T3中，被传输到两个输入端IN1和IN2的输入信号被实际读出。通过接通第三开关SW3，电流在电源VDD-GND间流动。结果，PMOS晶体管MP1的漏极电位被减少。对应于电压减少的电位被从时段T2中固定的PMOS晶体管MP1(MP2)的栅极电位中减去。相应的阈值被写入时段T2中的PMOS晶体管MP1和MP2的栅极-源极电压中。这样，在时段T3被减去的电位直接被反映在PMOS晶体管MP1和MP2的驱动能力上，并且和阈值无关。
这样，即使当PMOS晶体管MP1和MP2的阈值不同，输入信号IN1和IN2的电位高度可被精确检测。此外，当输入IN1和IN2间的电位差还很小时，就可进行精确检测。因此输出可在短时间段内被很快固定，从而允许快速读出。第八实施例在本实施例中，将描述图30所示的读出放大器。如图30所示，本实施例不同于第七实施例在于，在图27所示电路中，第三开关被一个一直加偏压的NMOS晶体管MN3取代，而在PMOS晶体管MP1的漏极和NMOS晶体管MN1的漏极间提供第四开关SW4。此外，在PMOS晶体管MP2和NMOS晶体管MN2的漏极间提供第五开关SW5。通过控制信号WE1控制第四开关SW4和第五开关SW5接通/关断。在本实施例中，像第七实施例一样，两个控制信号PR1和WE1被按照图28所示的操作计时输入。即使开关数量增加，本实施例的功能像第七实施例一样。第九实施例在本实施例中，将描述图31所示的读出放大器。如图31所示，本实施例不同于第八实施例在于，在图30所示电路中，第六开关SW6和第七开关SW7分别被添加到PMOS晶体管MP1和MP2的漏极，用于控制和电源GND的连接。通过控制信号PR2控制第六开关SW6和第七开关SW7的开/关。但是第四开关SW4和第五开关SW5通过控制信号WE2来控制。因此，本实施例不同于第七实施例和第八实施例。控制信号PR1的使用与第七实施例和第二实施例中的情形相同。包括控制信号PR2和WE2的操作计时示于图32中。
作为描述，第一到第九实施例中晶体管的导电类型被固定。但通过反相电源系统的电平可反相晶体管的导电类型。实例此处，将参考附图描述本发明的实例。第一实例在图10所示本实例中，根据第一实施例的读出放大器(图1)中的每个开关通过使用NMOS晶体管特别构成。当本实例中NMOS晶体管被用于每个开关时，也可使用PMOS晶体管或CMOS晶体管。替代地，NMOS、PMOS和CMOS可被组合使用。
在本实例中，当根据第一实施例的读出放大器(图1)中的每个开关通过使用NMOS晶体管构成时，用于第二到第六实施例中的读出放大器的开关当然可使用NMOS晶体管构成。替代地，NMOS、PMOS和CMOS可自由组合用作每个开关。第二实例在图33所示本实例中，根据第七实施例的读出放大器(图27)中的每个开关被通过使用NMOS晶体管特别构成。当本实例中NMOS晶体管被用于每个开关时，也可使用PMOS晶体管或CMOS晶体管。替代地，NMOS、PMOS和CMOS可被组合使用。
在本实例中，当根据第七实施例的读出放大器(图27)中的每个开关通过使用NMOS晶体管构成时，用于第八和第九实施例中的读出放大器的每个开关当然可使用NMOS晶体管构成。替代地，NMOS、PMOS和CMOS可自由组合用作每个开关。第三实例图11表示包含用于一个列的存储单元的半导体存储装置的一部分。在本实例中，在第一到第九实施例中描述读出放大器被埋置于半导体存储装置中。本实例包括预充电电路、包含存储单元的存储单元阵列，一对数据线D和/D，字线(W_1，W_2，…，和W_n)，多重控制信号线CSL，以及读出放大器。
读出数据的操作将被简要描述。首先，通过预充电电路使数据线对D和/D具有相同的电位。其次，字线之一获取一个有效电位并且相应的存储单元被选择。当存储单元被选择时，依赖于被存储数据在数据线对D和/D间出现电位差。电位差被读出放大器检测到，则数据被读出。这样，根据第一到第九实施例的读出放大器可被用于半导体存储装置中。第四实例图12是根据本实例包括按矩阵排列的存储单元的半导体存储装置的方块图。图12表示另一个实例，在该实例中，根据第一到第九实施例的读出放大器被埋置于半导体存储装置中。该实例包括预充电电路、包括存储单元的存储单元阵列、一对数据线、字线、写电路和读电路。根据第一到第六实施例的读出放大器被包括在读电路中。
本实例中用于读出数据的操作将被简要描述。首先，通过预充电电路使数据线对具有相同电位。其次，通过使用行解码器(linedecoder)，字线之一获取有效电位，并且相应的存储单元横排被选择。这样，依赖于存储在被选择存储单元横排中的存储单元中的数据在数据线对中产生电位差。此外，通过使用列解码器，其中一对数据线对被选择。然后，被选择的数据线对被读出电路中的读出放大器检测到，并且数据被读出。结果，所希望的存储单元中的数据被读出。这样，根据第一到第九实施例的读出放大器可被用在半导体存储装置中。第二实例对应于从本实例中摘选的部分。第五实例图13是包括系统和显示器的半导体器件的方块图并表示另一个实例，在该实例中，根据第一到第九实施例的读出放大器被埋置于半导体器件中。
在图13中，半导体器件201获取或产生图象数据，处理和转换图象数据格式，并显示图象。半导体器件201可以是游戏机、摄像机、汽车导航系统以及个人计算机。
半导体器件201具有输入端211、第一控制电路212、第二控制电路213、CPU214、第一存储电路215和第二存储电路216，以及包括信号线驱动电路217、扫描线驱动电路218和像素部分219的半导体显示器202。传统地，在具有例如玻璃、石英或塑料的绝缘表面的基片上只提供半导体显示器202。在本实例中，在具有绝缘表面的基片上提供所有电路块。
数据，它是图象数据的基础，被根据每个电子装置从输入端211输入。例如，在广播接收机中数据可从天线输入。在视频摄像机中数据可从CCD输入。数据可从DV带或存储卡中输入。从输入端211输入的数据通过第一控制电路212被转换成图象信号。在第一控制电路212中，按照MPEG标准和/或磁带格式被压缩并被编码的图象数据进行图象信号处理如解码处理和图象插入和恢复到原有尺寸。从第一控制电路212输出的图象信号和/或由CPU214产生或处理的图象信号被输入到第二控制电路213。然后，图象信号被转换成一种适合半导体显示器202的格式(如扫描格式)。格式转换后的图象信号和控制信号从第二控制电路213输出。
CPU214有效控制在第一控制电路212、第二控制电路213和另一个接口电路中的信号处理。此外，CPU214产生和/或处理图象数据。第一存储电路215可被用作存储区，用于存储从第一控制电路212输出的图象数据和从第二控制电路213输出的图象数据；用于被CPU214控制的工作存储区，以及用于通过CPU214产生图象数据的工作存储区。第一存储电路215可以是DRAM或SRAM。根据第一到第六实施例的读出放大器被用在第一存储电路215中。第二存储电路216是一个用于存储通过CPU214产生或处理图象数据所需的色彩数据和/或文本数据的存储区。第二存储电路216通过使用掩模ROM或EPROM构成。
信号线驱动电路217接收来自第二控制电路213的图象信号和控制信号(如时钟信号或启动脉冲)。扫描线驱动电路218接收来自第二控制电路213的控制信号(如时钟信号或启动脉冲)。图象在像素部分219中显示。
半导体显示器可以是液晶显示器或EL显示器。像高性能游戏机一样，当CPU上的负载太大时，在图13所示结构中可包含一个附加处理器用于图象处理，以减少CPU的负载。
如上面描述的，根据第一到第六实施例的读出放大器可被用在半导体器件中。实例6本实例表示出根据本发明的一种方法的实例，该方法用于使形成包含在半导体器件中的TFT的半导体有源层的半导体膜晶化。
作为初始膜，通过等离子体CVD法在玻璃基片上形成厚度为400nm的氧氮化硅膜(组分比例Si＝32％，O＝59％和N＝7％和H＝2％)。然后，作为半导体膜，通过等离子体CVD法在初始膜上形成150nm厚的非晶硅膜。然后对其在500℃进行三小时热处理，以释放包含在半导体膜中的氢。之后，通过激光退火法使半导体膜晶化。
作为用于激光退火法的激光器，使用连续波YVO4激光。对于激光退火法，YVO4激光器的二次谐波(波长532nm)被用作激光。通过使用光学系统激光以预定形状光束被幅照到基片表面上的半导体膜。
幅照到基片的光束的形状可根据激光器的类型或光学系统被改变。这样，被幅照到基片上的光束的长宽比和/或能量分布可被改变。例如，可以获得不同形状的被幅照到基片上的激光束，如线状、长方形和椭圆形。在本实例中，通过光学系统，200μm×50μm的椭圆形的YVO4激光器的二次谐波被幅照到半导体膜。
图14表示一个光学系统的模型图，当激光被幅照到基片表面上的半导体膜时使用该系统。
从激光器101发射的激光(YVO4激光器的二次谐波)通过平面镜102进入凸透镜103。激光倾斜地进入凸透镜103。结果，由于诸如像散的像差使焦点位置被移动。因此，椭圆形光束106可在被辐照表面或其附近形成。
然后，如此形成的椭圆形光束106被幅照，并且玻璃基片105沿参考数字107或108所指示的方向移动。然后，在形成于玻璃基片105上的半导体膜104中，椭圆形光束106通过相对移动被幅照。
椭圆形光束106的相对扫描方向垂直于椭圆形光束1 06的主轴。
在本实例中，200μm×50μm的椭圆形激光束被形成为相对于凸透镜103具有约20入射角φ。通过以50cm/s的速度移动激光束幅照在玻璃基片105上。由此，半导体膜被晶化。
在由此得到的结晶半导体膜上进行Secco刻蚀。图15表示利用SEM在放大3000倍下的表面观察结果。通过向HF∶H2O＝2∶1中添加K2Cr2O7的添加剂产生用于Secco刻蚀的Secco溶液。通过按照图15中箭头所指示方向相对扫描激光获得图15所示结果。在平行于激光扫描方向形成大晶粒。换言之，晶粒沿激光扫描方向延伸长大。
这样，通过使用根据本实例的方法，在结晶半导体膜上形成大晶粒。因此，半导体膜被用作半导体有源层制造TFT时，包含在TFT的沟道形成区的晶界数量可被减少。此外，每个晶粒内部具有结晶性，它们基本上是单晶。因此，可获得和使用单晶半导体的晶体管一样高的迁移率(场效应迁移率)。
进一步，当TFT被定位成使载流子的移动方向可与所形成晶粒的延伸方向相同时，载流子穿越晶界的次数可最大限度减少。开态电流值(当TFT为开通时流动的漏极电流值)、关断电流值(当TFT为关断时流动的漏极电流值)、阈值电压、S-值和场效应迁移率的变化可被减少。结果，电学特性可被明显改善。
为了使椭圆形激光束106幅照半导体膜的广泛区域，椭圆形激光束106沿垂直于主轴的方向扫描以多次幅照半导体膜。此处，对于每单次扫描，椭圆形激光束106的位置被沿平行于主轴的方向移动。连续扫描之间扫描方向相反。此后在连续两次扫描中，一次扫描将被称作向外扫描，而另一次称作向内扫描。
每单次扫描椭圆形激光束106的位置向平行于主轴方向的移动量用间距d表示。参考数字D1表示，在向外扫描中，在具有如图15所示大晶粒的区域中椭圆形激光束106在垂直于椭圆形激光束106的扫描方向的方向上的长度。参考数字D2表示，在向内扫描中，在具有如图15所示大晶粒的区域中椭圆形激光束106在垂直于椭圆形激光束106的扫描方向的方向上的长度。在此情况下，D1和D2的平均值为D。
此处，重叠比R0.L[％]由公式1决定。
R0.L＝(1-d/D)×100公式1在本实例中，重叠比R0.L为0％。实例7在制造包含于根据本发明的半导体器件的TFT的半导体有源层时，用于使半导体膜晶化的方法方面，本实例不同于第六实例。本发明与第六实例中直到形成作为半导体膜的非晶硅膜的步骤是相同的。之后，在JP-A-7-183540中公开的方法被采用。乙酸镍溶液(减重密度(weight-reduced density)5ppm和体积10ml)被通过旋涂法涂敷在半导体膜上。然后对其进行氮气氛中500℃、1小时和氮气氛中550℃、12小时的热处理。然后通过激光退火法改善半导体膜的结晶性。
作为用于激光退火法的激光器，连续波YVO4激光被使用。对于激光退火法，YVO4激光器的二次谐波(波长532nm)被用作激光。在如图14所示的光学系统中，200μm×50μm的椭圆形激光束被形成为相对于凸透镜103具有约20入射角φ。椭圆形激光束以50cm/s的速度被移动并幅照到玻璃基片105上。这样，半导体膜的结晶性被改善。
椭圆形激光束106的相对扫描方向垂直于椭圆形激光束106的主轴。
在由此得到的结晶化半导体膜上进行Secco。图16表示利用SEM在放大3000倍下的表面观察结果。通过按照图16中箭头所指示方向相对扫描激光获得图16所示结果。大晶粒沿激光扫描方向延伸。
这样，在根据本发明的结晶半导体膜上形成大晶粒。因此，当半导体膜被用作制造TFT时，包含在TFT的沟道形成区中的晶界数量可被减少。此外，每个晶粒内部具有结晶性，它们基本上是单晶。因此，可获得和使用单晶半导体的晶体管一样高的迁移率(场效应迁移率)。
进一步，所形成的晶粒按一个方向排列。这样，当TFT被定位成使载流子的运动方向与所形成晶粒的延伸方向相同时，载流子穿越晶界的次数可最大限度减少。开通电流值(当TFT为接通时流动的漏极电流值)、关断电流值(当TFT为关断时流动的漏极电流值)、阈值电压、S-值和场效应迁移率的变化可被减少。结果，电学特性可被明显改善。
为了使椭圆形激光束106幅照半导体膜的广泛区域，椭圆形激光束106被沿垂直于主轴的方向多次扫描以幅照半导体膜(该操作可称作扫描)。此处，对于每单次扫描，椭圆形激光束106的位置被沿平行于主轴的方向移动。连续扫描之间扫描方向相反。此后在连续两次扫描中，一次扫描将被称作向外扫描。而另一次称作向内扫描。
每单次扫描椭圆形激光束106的位置向平行于主轴方向移动量用间距d表示。参考数D1表示，在向外扫描中，在具有如图16所示大晶粒的区域中椭圆形激光束106在垂直于椭圆形光束106的扫描方向的方向上的长度。参考数D2表示，在向内扫描中，在具有如图16所示大晶粒的区域中椭圆形激光束106在垂直于椭圆形光束106的扫描方向的方向上的长度。在此情况下，D1和D2的平均值为D。
此处，重叠比R0.L[％]如公式1决定。在本实例中，重叠比R0.L为0％。
在图17中，粗线表示在通过上述晶化方法获得的结晶半导体膜(图17中用改善的CG-硅代表)上所作的喇曼光谱分析结果。此处，作为对比，细线表示在单晶硅(图17中用参考(100)Si晶片代表)上所作的喇曼光谱分析结果。在图17中，点划线表示在半导体膜(图17中用准分子激光退火处理代表)上所作的喇曼光谱分析结果。为了获得半导体膜，非晶硅膜被形成，并且半导体膜中包含的氢通过热处理被释放。然后，通过使用具有脉冲振荡的准分子激光器使半导体膜晶化。
通过使用本实例的方法获得的半导体膜的喇曼偏移在517.3cm-1处出现峰。半宽度为4.96cm-1。另一方面，单晶硅的喇曼偏移在520.7cm-1处出现峰。半宽度为4.44cm-1。通过使用具有脉冲振荡的准分子激光器晶化的半导体膜的喇曼偏移在516.3cm-1处出现峰。半宽度为6.16cm-1。
从图17中的结果，通过使用本实例说明的晶化方法获得的半导体膜的结晶性比通过使用具有脉冲振荡的准分子激光器被晶化的半导体膜更接近单晶硅的结晶性。第八实例在本实例中，将参考图14、18A～18H和19A和19B描述一种情形，其中通过使用第六实例中描述的方法晶化的半导体膜被用来制造TFT。
在本实例中玻璃基片被用作基片20。作为初始膜21，在玻璃基片上形成50nm的氮氧化硅膜(组分比例Si＝32％，O＝27％，N＝24％和H＝17％)和100nm的氮氧化硅膜(组分比例Si＝32％，O＝59％，N＝7％和H＝2％)的叠层。其次，作为半导体膜22，通过等离子体CVD法在初始膜21上形成150nm的非晶硅膜。然后对其进行500℃三小时的热处理以释放包含在半导体膜中的氢(图18A)。
之后，连续波YVO4激光的二次谐波(波长532nm，5.5W)被用作激光以在如图14所示的光学系统中形成相对于凸透镜103具有约20入射角φ的200μm×50μm的椭圆形激光束。椭圆形光束通过以50cm/s的速度被相对扫描幅照到半导体膜22上。这样，半导体膜23被晶化(18B)。
然后在其上进行第一掺杂工艺，而获得半导体膜24。这是用于控制阈值的沟道掺杂。B2H6被用作材料气体，气体流量为30sccm，电流密度0.05μA，加速电压为60keV，以及剂量为1×1014/cm2(图18C)。其次，通过图形化将半导体膜24刻蚀成所需形状后，通过等离子体CVD法形成115nm厚的氮氧化硅膜，作为覆盖被刻蚀半导体膜25和26的栅极绝缘膜。然后，30nm厚的TaN膜28和370nm厚的W膜29被作为导电层叠加在栅极绝缘膜27上(图18D)。
通过利用光刻法在其上形成抗蚀剂掩模(未示出)，并且W膜、TaN膜和栅极绝缘膜被刻蚀。
然后去掉抗蚀剂掩模，并形成一个新掩模33。在其上进行第二掺杂工艺并且引入给半导体膜增加n-型的杂质元素。在此情况下，导电层30和31是提供n-型的杂质元素的掩模，并且杂质区34以自对准方式形成。在本实例中，第二掺杂工艺在两种条件下进行，因为半导体膜厚达150nm。在本实例中，磷化氢(phosfin)(PH3)被用作材料气体。2×1013/cm2的剂量和90keV的加速电压被使用，然后5×1014/cm2的剂量和10keV的加速电压被用于工艺(图18E)。
其次，去掉抗蚀剂掩模33，并且另外形成一个抗蚀剂掩模35用于第三掺杂工艺。通过第三掺杂工艺，形成包含用于提供一种与作为p-沟道型TFT的有源层的半导体膜的导电类型相反的导电类型的杂质元素的杂质区36。通过使用导电层30和31作为杂质元素的掩模，通过添加提供p-型的杂质元素，以自对准方式形成杂质区36。在本实例中的第三掺杂工艺也在两种条件下进行，因为半导体膜厚达150nm。在本实例中，双硼烷(B2H6)被用作材料气体。2×1013/cm2的剂量和90keV的加速电压被使用，然后1×1015/cm2的剂量和10keV的加速电压被使用于工艺(图18F)。
通过这些步骤，在半导体层上形成杂质区34和36。
其次，去掉抗蚀剂掩模35，并通过等离子体CVD法形成厚50nm的氮氧化硅膜(组分比例Si＝32.8％，O＝63.7％，以及N＝3.5％)作为第一层间绝缘膜37。
其次，对其进行热处理以分别恢复半导体层的结晶性和激活添加到半导体层中的杂质元素。然后通过使用退火炉的热退火处理法在氮气氛中进行550℃四小时的热处理(图18G)。
其次，在第一层间绝缘膜37上形成无机或有机绝缘材料的第二层间绝缘膜38。在本实例中，通过CVD法形成50nm厚的氮化硅膜后，形成400nm厚的氧化硅膜。
热处理后，可进行氢化处理。在本实例中，通过使用退火炉，在氮气氛中进行410℃一小时的热处理。
其次，形成布线39用于和杂质区电连接。在本实例中，通过对由50nm厚Ti膜、500nm厚Al-Si膜和50nm厚Ti膜形成的叠层膜进行图形化形成布线39。当然，结构不限于双层结构，而可以是单层结构或具有三层或更多层的叠层结构。布线材料不限于Al和Ti。例如，可在TaN膜上形成Al和/或Cu。然后，具有Ti膜的叠层膜可被图形化形成布线(图18H)。
这样，n-沟道TFT51和p-沟道型TFT52被形成，二者都具有6μm的沟道长度和4μm的沟道宽度。
图19A和19B表示测量这些电学特性的结果。图19A表示n-沟道型TFT51的电学特性。图19B表示p-沟道型TFT52的电学特性。电学特性在栅极电压Vg＝-16～16V和漏极电压Vd＝1V和5V范围内在两点测量。在图19A和19B中，漏极电流(ID)和栅极电流(IG)由实线表示。迁移率(μE)由虚线表示。
因为根据本发明晶化的半导体膜上形成了大晶粒，当TFT用此半导体膜制造时，包含沟道形成区的晶界数量减少。此外，因为形成的晶粒指向同一方向，载流子穿越晶界的次数可大大减少。因此，可获得具有如图19A和19B所示良好的电学特性的TFT。特别是，在n-沟道型TFT中迁移率为524cm2/Vs，在p-沟道型TFT中迁移率为205cm2/Vs。当通过使用这类型TFT制造半导体器件时，操作性能和可靠性也能被改善。
在本实例中，顶部栅极结构的情况已被描述。但是，可采用底部栅极结构或双栅极结构。基片一般可具有绝缘表面，如玻璃基片、石英基片和塑料基片。第九实例在本实例中，将参考图14和图20A～23B描述一种情况，其中通过使用第七实例中描述的方法晶化的半导体膜被用来制造TFT。
直到形成作为半导体膜的非晶硅膜的步骤与第八实例相同。厚150nm的非晶硅膜被形成(图20A)。
之后，在JP-A-7-183540中公开的方法被采用。乙酸镍溶液(减重密度5ppm和体积10ml)被通过旋涂法涂敷在半导体膜上以形成含金属层41。然后对其进行氮气氛中500℃、1小时和氮气氛中550℃、12小时的热处理。然后获得半导体膜42(图20B)。
然后通过激光退火法改善半导体膜42的结晶性。
作为用于激光退火法的激光器，连续波YVO4激光被使用。对于激光退火法的条件，YVO4激光器的二次谐波(波长532nm，5.5W)被用作激光。在如图14所示的光学系统中形成相对于凸透镜103具有约20°入射角φ的200μm×50μm的椭圆形激光束。椭圆形激光束以20cm/s或50cm/s的速度移动并幅照到基片上。这样，半导体膜42的结晶性被改善。结果获得半导体膜43(图20C)。
图20C中半导体膜晶化之后的步骤与第七实施例所示图18C～18H所示步骤相同。这样，n-沟道型TFT51和p-沟道型TFT52被形成，二者都具有6μm的沟道长度和4μm的沟道宽度。这些电学特性被测试。
图21A～23B表示通过这些步骤制造的TFT的电学特性。
图21A和21B表示通过在图20C的激光退火步骤中以20cm/s速度移动基片制造的TFT的电学特性。图2 1A表示n-沟道型TFT5 1的电学特性。图21B表示p-沟道型TFT52的电学特性。图22A和22B表示通过在图20C的激光退火步骤中以50cm/s速度移动基片制造的TFT的电学特性。图22A表示n-沟道型TFT51的电学特性。图22B表示p-沟道型TFT52的电学特性。
电学特性在栅极电压Vg＝-16～16V和漏极电压Vd＝1V和5V范围内测量。在图21A～22B中，漏极电流(ID)和栅极电流(IG)由实线表示。迁移率(μE)由虚线表示。
因为在根据本发明晶化的半导体膜上形成了大晶粒，当TFT由此半导体膜制造时，包含沟道形成区的晶界数量减少。此外，形成的晶粒指向同一方向。另外，少数晶界位于激光相对扫描方向交叉的方向。因此载流子穿越晶界的次数可大大减少。
因此，如图21A～22B所示可获得具有良好电学特性的TFT。特别是，图21A和21B中，在n-沟道型TFT中迁移率为510cm2/Vs，在p-沟道型TFT中迁移率为200cm2/Vs。图22A和22B中，在n-沟道型TFT中迁移率为595Gm2/Vs，在p-沟道型TFT中迁移率为199cm2/Vs。当通过使用这类型TFT制造半导体器件时，操作性能和可靠性也能被改善。
图23A和23B表示在图20C的激光退火步骤中通过以50cm/s速度移动基片制造的TFT的电学特性。图23A表示n-沟道型TFT51的电学特性。图23B表示p-沟道型TFT52的电学特性。
电学特性在栅极电压Vg＝-16～16V和漏极电压Vd＝0.1V和5V范围内测量。
如图23A和23B所示，可获得具有良好电学特性的TFT。特别是，图23A中的n-沟道型TFT中迁移率为657cm2/Vs，在图23B中的p-沟道型TFT中迁移率为219cm2/Vs。当通过使用这类型TFT制造半导体器件时，操作性能和可靠性也能被改善。
在本实例中，顶部栅极结构的情况已被描述。但是，可采用底部栅极结构或双栅极结构。基片一般可具有绝缘表面，如玻璃基片、石英基片和塑料基片。第十实例在本实例中，将参考图24A～24F和25A～25D描述使用本发明的读出放大器组合成半导体器件的电子装置。
作为这样的电子装置的实例可列出以下便携式信息终端(例如电子图书、移动计算机，或蜂窝电话)，摄像机，静态照相机、个人计算机、电视等。这些电子装置的实例示于24A～24F和25A～25D。
图24A表示一个蜂窝电话，它包含主体9001、声音输出部分9002、声音输入部分9003、显示部分9004、操作开关9005，以及天线9006。本发明和显示部分9004可被结合并形成在同一基片上。
图24B表示摄像机，它包含主体9101、显示部分9102、声频输入部分9103、操作开关9104、电池9105以及图象接收部分9106。本发明和显示部分9102可被结合并形成在同一基片上。
图24C表示移动计算机或便携式信息终端，它包含主体9201、相机部分9202、图象接收部分9203、操作开关9204和显示部分9205。本发明和显示部分9205可被结合并形成在同一基片上。
图24D表示头戴式显示器，它包含主体9301、显示部分9302和镜臂部分9303。本发明和显示部分9302可被结合并形成在同一基片上。
图24E表示电视，它包含主体9401、扬声器9402、显示部分9403、接收器件9404、放大器器件9405等。本发明和显示部分9403可被结合并形成在同一基片上。
图24F表示便携式电子图书，它包含主体9501、显示部分9502、存储媒介9504、操作开关9505以及天线9506，并且便携式电子图书显示记录在小型盘(MD)和DVD(数字化视频光盘)中的数据和由天线接收到的数据。本发明和显示部分9502可被结合并形成在同一基片上。
图25A表示个人计算机，它包含主体9601、图象输入部分9602、显示部分9603和键盘9604。本发明和显示部分9603可被结合并形成在同一基片上。
图25B表示使用记录媒介(此后称为记录媒介)的播放器，它包含主体9701、显示部分9702、扬声器部分9703、记录媒介9704和操作开关9705。该播放器使用DVD(数字化视频光盘)、CD等作记录媒介，并且可被用于音乐欣赏、电影欣赏、游戏和互联网。本发明和显示部分9702可被结合并形成在同一基片上。
图25C表示数字照相机，它包含主体9801、显示部分9802、取景器部分9803、操作开关9804和图象接收部分(图中未示出)。本发明和显示部分9802可被结合并形成在同一基片上。
图25D表示单眼头戴式显示器，它包含显示部分9901和头置显示部分9902。本发明和显示部分9901可被结合并形成在同一基片上。
如上面所描述的，本发明的应用范围很广泛，本发明可被应用于各领域的电子装置中。
根据本发明的电子装置在具有大阈值变化的晶体管技术中能精确检测两个输入信号间的电位差。因此，误操作次数可被大大减少。因为读出放大器能检测两个输入信号间的小电位差，因此检测速度可改善。
权利要求
1.一种用于检测被输入到第一输入端和第二输入端的信号间的电位差的读出放大器，该放大器包含用于将对应于第一和第二晶体管的阈值的电压分别施加到第一和第二晶体管的栅极-源极电压的第一装置；以及用于将输入到第一和第二输入端的信号传输到第一和第二晶体管的栅极的第二装置，其中第一和第二晶体管的阈值变化被校正。
2.根据权利要求1的读出放大器，其中第一和第二晶体管具有公共源极，并且该源极通过第一开关被连接到第一电源。
3.根据权利要求1的读出放大器，其中第一和第二晶体管的漏极分别通过第二和第三开关被连接到第二电源。
4.根据权利要求1的读出放大器，其中第一晶体管的漏极通过第二开关和第一电阻器被连接到第二电源；而第二晶体管的漏极通过第三开关和第二电阻器被连接到第二电源。
5.根据权利要求1的读出放大器，其中第一晶体管的漏极通过第二开关和第三晶体管被连接到第二电源，第二晶体管的漏极通过第三开关和第四晶体管连接到第二电源，第三和第四晶体管的栅极都被连接到第三晶体管的漏极。
6.根据权利要求1任何之一的读出放大器，第一装置包含用于分别控制第一和第二晶体管的栅极和漏极间的导通/非导通的第一开关装置；用于分别控制向第一和第二晶体管的漏极的充电或放电电荷的第二开关装置；以及用于控制向第一和第二晶体管的源极的充电或放电电荷的第三开关装置。
7.根据权利要求1任何之一的读出放大器，其中第二装置包含分别位于第一和第二输入端以及第一和第二晶体管的栅极间的电容器。
8.根据权利要求1任何之一的读出放大器，其中第二装置包含被分别串联在第一和第二输入端以及第一和第二晶体管的栅极间的电容器和开关；以及用于分别控制与处于两对电容器和开关连接节点的第三电源的连接的第四和第五开关。
9.根据权利要求1的读出放大器，第一装置包含第一晶体管的源极和第二电源间的第一开关；第三晶体管的栅极和漏极间的第二开关；第四晶体管的栅极和漏极间的第三开关；第三晶体管的栅极和漏极间的第一电容器；第四晶体管的栅极和第三晶体管的漏极间的第二电容器；第一节点，在此第一和第三晶体管的漏极彼此连接；以及第二节点，在此第二和第四晶体管的漏极彼此连接。
10.根据权利要求1的读出放大器，第一装置包含第一晶体管的源极和第二电源间的晶体管，该晶体管栅极和偏压电源连接；第三晶体管的栅极和漏极间的第二开关；第四晶体管的栅极和漏极间的第三开关；第三晶体管的栅极和漏极间的第一电容器；第四晶体管的栅极和第三晶体管的漏极间的第二电容器；第一晶体管的漏极和第三晶体管的漏极间的第四开关；以及第二晶体管的漏极和第四晶体管的漏极间的第五开关。
11.根据权利要求1的读出放大器，第一装置包含第一晶体管的源极和第二电源间的晶体管，该晶体管栅极和偏压电源连接；第三晶体管的栅极和漏极间的第二开关；第四晶体管的栅极和漏极间的第三开关；第三晶体管的栅极和漏极间的第一电容器；第四晶体管的栅极和第三晶体管的漏极间的第二电容器；第一晶体管的漏极和第三晶体管的漏极间的第四开关；第二晶体管的漏极和第四晶体管的漏极间的第五开关；第三晶体管的漏极和第三电源间的第六开关；以及第四晶体管的漏极和第三电源间的第七开关。
12.一种用于检测被输入到第一输入端和第二输入端的信号的电位差的读出放大器，该放大器包含第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八及第九开关；第一、第二、第三和第四电容器，其中第一电容器的第二端被电连接到第六开关的第一端和第七开关的第一端，而第二电容器的第二端被电连接到第八开关的第一端和第九开关的第一端；第一、第二和第三电源；第一PMOS晶体管，它包含被电连接到第一电源的源极，被电连接到第一开关的第一端的漏极，和电连接到漏极的栅极；第二PMOS晶体管，它包含被电连接到第一电源的源极，被电连接到第二开关的第一端的漏极，和电连接到第一PMOS晶体管的漏极的栅极；第一NMOS晶体管，它包含被电连接到第三开关的第二端、第一电容器的第一端，以及第二电容器的第一端的栅极；第二NMOS晶体管，它包含被电连接到第四开关的第二端、第三电容器的第一端，以及第四电容器的第一端的栅极，其中第一和第二NMOS晶体管的源极都被电连接到第五开关的第一端、第二电容器的第二端和第四电容器的第二端；以及被电连接到第二PMOS晶体管的漏极的输出端，其中第一开关的第二端被电连接到第一NMOS晶体管的漏极和第三开关的第一端，而第二开关的第二端被电连接到第二NMOS晶体管的漏极和第四开关的第一端，并且其中第五开关的第二端被电连接到第二电源，第六开关的第二端被电连接到第一输入端，第七开关的第二端被电连接到第三电源，第八开关的第二端被电连接到第二输入端，第九开关的第二端被电连接到第三电源。
13.一种用于检测被输入到第一输入端和第二输入端的信号的电位差的读出放大器，该放大器包含第一、第二和第三电源；第一、第二、第三、第四和第五开关，其中第五开关的第二端被电连接到第二电源；第一、第二、第三和第四电容器，其中第一电容器的第二端被电连接到第一输入端，而第二电容器的第二端被电连接到第二输入端；第一PMOS晶体管，它包含被电连接到第一电源的源极，被电连接到第一开关的第一端的漏极，以及电连接到漏极的栅极；第二PMOS晶体管，它包含被电连接到第一电源的源极，被电连接到第二开关的第一端的漏极，以及电连接到第一PMOS晶体管的漏极的栅极；第一NMOS晶体管，它包含被电连接到第三开关的第二端、第一电容器的第一端，以及第二电容器的第一端的栅极；第二NMOS晶体管，它包含被电连接到第四开关的第二端、第三电容器的第一端，以及第四电容器的第一端的栅极，其中第一和第二NMOS晶体管的源极都被电连接到第五开关的第一端、第二电容器的第二端和第四电容器的第二端；以及被电连接到第二PMOS晶体管的漏极的输出端。
14.一种用于检测被输入到第一输入端和第二输入端的信号的电位差的读出放大器，该放大器包含第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八及第九开关；第一、第二、第三和第四电容器，其中第一电容器的第二端被电连接到第六开关的第一端和第七开关的第一端，而第二电容器的第二端被电连接到第八开关的第一端和第九开关的第一端；第一、第二和第三电源；具有第一端被电连接到第一电源和第二端被电连接到第一开关的第一端的第一电阻器；具有第一端被电连接到第一电源的和第二端被电连接到第二开关的第一端的第二电阻器；第一NMOS晶体管，其中第一NMOS晶体管的栅极被电连接到第三开关的第二端、第一电容器的第一端和第二容器的第一端；第二NMOS晶体管，其中第二NMOS晶体管的栅极被电连接到第四开关的第二端、第三电容器的第一端以及第四电容器的第一端，并且第一和第二NMOS晶体管的源极都被电连接到第五开关的第一端、第二电容器的第二端和第四电容器的第二端；以及被电连接到第二电阻器的漏极的输出端，其中第一开关的第二端被电连接到第一NMOS晶体管的漏极和第三开关的第一端，而第二开关的第二端被电连接到第二NMOS晶体管的漏极和第四开关的第一端，并且其中第五开关的第二端被电连接到第二电源，第一电容器的第二端被电连接到第六开关的第一端和第七开关的第一端，第二电容器的第二端被电连接到第八开关的第一端和第九开关的第一端，第六开关的第二端被电连接到第一输入端，第七开关的第二端被电连接到第三电源，第八开关的第二端被电连接到第二输入端，第九开关的第二端被电连接到第三电源。
15.一种用于检测被输入到第一输入端和第二输入端的信号的电位差的读出放大器，该放大器包含第一、第二、第三、第四和第五开关；第一、第二、第三和第四电容器，其中第一电容器的第二端被电连接到第一输入端，而第二电容器的第二端被电连接到第二输入端；第一、第二和第三电源；具有第一端被电连接到第一电源的和第二端被电连接到第一开关的第一端的第一电阻器；具有第一端被电连接到第一电源的和第二端被电连接到第二开关的第一端的第二电阻器；第一NMOS晶体管，其中第一NMOS晶体管的栅极被电连接到第三开关的第二端、第一电容器的第一端以及第二容器的第一端；第二NMOS晶体管，其中第二NMOS晶体管的栅极被电连接到第四开关的第二端、第三电容器的第一端以及第四电容器的第一端，而第一和第二NMOS晶体管的源极都被电连接到第五开关的第一端、第二电容器的第二端和第四电容器的第二端；以及被电连接到第二电阻器的漏极的输出端。
16.一种用于检测被输入到第一输入端和第二输入端的信号的电位差的读出放大器，该放大器包含第一、第二和第三电源；第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八及第九开关，其中第一和第二开关的第一端都被电连接到第一电源；第一、第二、第三和第四电容器，其中第一电容器的第二端被电连接到第六开关的第一端和第七开关的第一端，而第二电容器的第二端被电连接到第八开关的第一端和第九开关的第一端；第一NMOS晶体管，其中第一NMOS晶体管的栅极被电连接到第三开关的第二端、第一电容器的第一端以及第二容器的第一端；第二NMOS晶体管，其中第二NMOS晶体管的栅极被电连接到第四开关的第二端、第三电容器的第一端以及第四电容器的第一端，第一和第二NMOS晶体管的源极都被电连接到第五开关的第一端、第二电容器的第二端和第四电容器的第二端；以及被电连接到第二开关的第二端的输出端，其中第一开关的第二端被电连接到第一NMOS晶体管的漏极和第三开关的第一端，而第二开关的第二端被电连接到第二NMOS晶体管的漏极和第四开关的第一端，以及其中第五开关的第二端被电连接到第二电源，第六开关的第二端被电连接到第一输入端，第七开关的第二端被电连接到第三电源，第八开关的第二端被电连接到第二输入端，第九开关的第二端被电连接到第三电源。
17.一种用于检测被输入到第一输入端和第二输入端的信号的电位差的读出放大器，该放大器包含第一、第二和第三电源；第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八及第九开关，其中第一和第二开关的第一端都被电连接到第一电源，而第五开关的第二端被电连接到第二电源；第一、第二、第三和第四电容器，其中第一电容器的第二端被电连接到第一输入端，而第二电容器的第二端被电连接到第二输入端；第一NMOS晶体管，其中第一NMOS晶体管的栅极被电连接到第三开关的第二端、第一电容器的第一端以及第二电容器的第一端；第二NMOS晶体管，其中第二NMOS晶体管的栅极被电连接到第四开关的第二端、第三电容器的第一端以及第四电容器的第一端，第一和第二NMOS晶体管的源极都被电连接到第五开关的第一端、第二电容器的第二端和第四电容器的第二端；以及被电连接到第二开关的第二端的输出端。其中第一开关的第二端被电连接到第一NMOS晶体管的漏极和第三开关的第一端，而第二开关的第二端被电连接到第二NMOS晶体管的漏极和第四开关的第一端。
18.一种读出放大器，包含栅极被连接到第一输入端的第一晶体管；栅极被连接到第二输入端的第二晶体管；源极被连接到第一电源的第三晶体管；源极被连接到第一电源的第四晶体管；以及用于使第三和第四晶体管的栅极-源极电压存储对应于第三和第四晶体管的阈值的电压的第一装置，其中第一和第二晶体管的源极被彼此连接；以及其中第一和第二晶体管的阈值变化被校正。
19.一种用于检测被输入到第一输入端和第二输入端的信号的电位差的读出放大器，该放大器包含第一和第二电源；第一、第二和第三开关，其中第三开关的第二端被连接到第二电源；第一和第二电容器；第一PMOS晶体管，其中第一PMOS晶体管的栅极被连接到第一开关的第二端和第一电容器的第二端；第二PMOS晶体管，其中第二PMOS晶体管的栅极被连接到第二开关的第二端和第二电容器的第二端，第一和第二PMOS晶体管的源极都被连接到第一电源；第一NMOS晶体管，其中第一NMOS晶体管的栅极被连接到第一输入端，而第一NMOS晶体管的漏极被连接到第一PMOS晶体管的漏极、第一开关的第一端、第一电容器的第一端和第二电容器的第一端；第二NMOS晶体管，其中第二NMOS晶体管的栅极被连接到第二输入端；第二NMOS晶体管的漏极被连接到第二PMOS晶体管的漏极和第二开关的第一端；第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的源极都被连接到第三开关的第一端；被连接到第二NMOS晶体管的漏极的输出端。
20.一种用于检测被输入到第一输入端和第二输入端的信号的电位差的读出放大器，该放大器包含第一和第二电源；第一、第二、第三和第四开关，其中第一开关的第一端被连接到第三开关的第一端，而第二开关的第一端被连接到第四开关的第一端；第一和第二电容器；第一PMOS晶体管，其中第一PMOS晶体管的漏极被连接到第一开关的第一端和第一电容器的第一端；而第二电容器的第一端，以及第一PMOS晶体管的栅极被连接到第一开关的第二端和第一电容器的第二端；第二PMOS晶体管，其中第二PMOS晶体管的漏极被连接到第二开关的第一端，第二PMOS晶体管的栅极被连接到第二开关的第二端和第二电容器的第二端，且第一和第二PMOS晶体管的源极都被连接到第一电源；第一NMOS晶体管，其中第一NMOS晶体管的栅极被连接到第一输入端，而第一NMOS晶体管的漏极被连接到第三开关的第二端；第二NMOS晶体管，其中第二NMOS晶体管的栅极被连接到第二输入端；第二NMOS晶体管的漏极被连接到第四开关的第二端；第三NMOS晶体管，其中第三NMOS晶体管的源极被连接到第二电源；以及被连接到第二NMOS晶体管的漏极的输出端，其中第一和第二NMOS晶体管的源极都被连接到第三NMOS晶体管的漏极；
21.一种用于检测被输入到第一输入端和第二输入端的信号的电位差的读出放大器，该放大器包含第一、第二和第三电源；第一、第二、第三、第四、第五和第六开关，其中第一开关的第一端被连接到第三开关的第一端，而第二开关的第一端被连接到第四开关的第一端，第五和第六开关的第二端都被连接到第三电源；第一和第二电容器；第一PMOS晶体管，其中第一PMOS晶体管的漏被连接到第一开关的第一端、第一电容器的第一端和第二电容器的第一端，而第一PMOS晶体管的栅极被连接到第一开关的第二端和第一电容器的第二端；第二PMOS晶体管，其中第二PMOS晶体管的漏极被连接到第二开关的第一端，且第一和第二PMOS晶体管的源极都被连接到第一电源，而第二PMOS晶体管的栅极被连接到第二开关的第二端和第二电容器的第二端；第一NMOS晶体管，其中第一NMOS晶体管的漏极被连接到第三开关的第二端，而第一NMOS晶体管的栅极被连接到第一输入端，其中第二NMOS晶体管的栅极被连接到第二输入端；第二NMOS晶体管，其中第二NMOS晶体管的漏极被连接到第四开关的第二端；第三NMOS晶体管，其中第三NMOS晶体管的源极被连接到第二电源；被连接到第二NMOS晶体管的漏极的输出端，其中第一和第二NMOS晶体管的源极都被连接到第三NMOS晶体管的漏极，以及其中第一PMOS晶体管的漏极被连接到第五开关的第一端，而第二PMOS晶体管的漏极被连接到第六开关的第一端。
22.一种根据权利要求1的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成。
23.一种根据权利要求1的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成并被组合成一种图象显示装置。
24.一种根据权利要求22的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜用连续波激光晶化。
25.一种根据权利要求23的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续波激光晶化。
26.一种包含根据权利要求1的读出放大器的电子装置，其中电子装置选自由蜂窝电话、摄像机、移动计算机、头戴式显示器、电视、便携式电子图书、个人计算机、播放器、数字照相机和单眼头戴式显示器组成的组。
27.一种根据权利要求12的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成。
28.一种根据权利要求12的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成并被组合成一种图象显示装置。
29.一种根据权利要求27的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续波激光晶化。
30.一种根据权利要求28的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且半导体膜由连续波激光晶化。
31.一种包含根据权利要求12的读出放大器的电子装置，其中电子装置选自由蜂窝电话、摄像机、移动计算机、头戴式显示器、电视、便携式电子图书、个人计算机、播放器、数字照相机和单眼头戴式显示器组成的组。
32.一种根据权利要求13的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成。
33.一种根据权利要求13的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成并被组合成一种图象显示装置。
34.一种根据权利要求32的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续波激光晶化。
35.一种根据权利要求33的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续波激光晶化。
36.一种包含根据权利要求13的读出放大器的电子装置，其中电子装置选自由蜂窝电话、摄像机、移动计算机、头戴式显示器、电视、便携式电子图书、个人计算机、播放器、数字照相机和单眼头戴式显示器组成的组。
37.一种根据权利要求14的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成。
38.一种根据权利要求14的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成并被组合成一种图象显示装置。
39.一种根据权利要求37的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜被连续波激光晶化。
40.一种根据权利要求38的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续波激光晶化。
41.一种包含根据权利要求14的读出放大器的电子装置，其中电子装置选自由蜂窝电话、摄像机、移动计算机、头戴式显示器、电视、便携式电子图书、个人计算机、播放器、数字照相机和单眼头戴式显示器组成的组。
42.一种根据权利要求15的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成。
43.一种根据权利要求15的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成并被组合成一种图象显示装置。
44.一种根据权利要求42的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜被连续波激光晶化。
45.一种根据权利要求43的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜被连续波激光晶化。
46.一种包含根据权利要求15的读出放大器的电子装置，其中电子装置选自由蜂窝电话、摄像机、移动计算机、头戴式显示器、电视、便携式电子图书、个人计算机、播放器、数字照相机和单眼头戴式显示器组成的组。
47一种根据权利要求16的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成。
48.一种根据权利要求16的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成并被组合成一种图象显示装置。
49.一种根据权利要求47的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜被连续波激光晶化。
50.一种根据权利要求48的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜被连续波激光晶化。
51.一种包含根据权利要求16的读出放大器的电子装置，其中电子装置选自由蜂窝电话、摄像机、移动计算机、头戴式显示器、电视、便携式电子图书、个人计算机、播放器、数字照相机和单眼头戴式显示器组成的组。
52.一种根据权利要求17的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成。
53.一种根据权利要求17的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成并被组合成一种图象显示装置。
54.一种根据权利要求52的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续波激光晶化。
55.一种根据权利要求53的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续波激光晶化。
56.一种包含根据权利要求17的读出放大器的电子装置，其中电子装置选自由蜂窝电话、摄像机、移动计算机、头戴式显示器、电视、便携式电子图书、个人计算机、播放器、数字照相机和单眼头戴式显示器组成的组。
57.一种根据权利要求18的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成。
58.一种根据权利要求18的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成并被组合成一种图象显示装置。
59.一种根据权利要求57的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且半导体膜由连续波激光晶化。
60.一种根据权利要求58的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续波激光晶化。
61.一种包含根据权利要求18的读出放大器的电子装置，其中电子装置选自由蜂窝电话、摄像机、移动计算机、头戴式显示器、电视、便携式电子图书、个人计算机、播放器、数字照相机和单眼头戴式显示器组成的组。
62.一种根据权利要求19的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成。
63.一种根据权利要求19的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成并被组合成一种图象显示装置。
64.一种根据权利要求62的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续波激光晶化。
65.一种根据权利要求63的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续波激光晶化。
66.一种包含根据权利要求19的读出放大器的电子装置，其中电子装置选自由蜂窝电话、摄像机、移动计算机、头戴式显示器、电视、便携式电子图书、个人计算机、播放器、数字照相机和单眼头戴式显示器组成的组。
67.一种根据权利要求20的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成。
68.一种根据权利要求20的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成并被组合成一种图象显示装置。
69.一种根据权利要求67的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续波激光晶化。
70.一种根据权利要求68的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续激光晶化。
71.一种包含根据权利要求20的读出放大器的电子装置，其中电子装置选自由蜂窝电话、摄像机、移动计算机、头戴式显示器、电视、便携式电子图书、个人计算机、播放器、数字照相机和单眼头戴式显示器组成的组。
72.一种根据权利要求21的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成。
73.一种根据权利要求21的读出放大器，其中读出放大器由薄膜晶体管构成并被组合成一种图象显示装置。
74.一种根据权利要求72的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续波激光晶化。
75.一种根据权利要求73的读出放大器，其中薄膜晶体管包含用作半导体有源层的半导体膜，并且该半导体膜由连续波激光晶化。
76.一种包含根据权利要求21的读出放大器的电子装置，其中电子装置选自由蜂窝电话、摄像机、移动计算机、头戴式显示器、电视、便携式电子图书、个人计算机、播放器、数字照相机和单眼头戴式显示器组成的组。
全文摘要
根据本发明的读出放大器用于检测输入到第一输入端和第二输入端的信号的电位差，它包括用于施加对应于第一和第二晶体管的阈值电压的电压到第一和第二晶体管的栅极－源极电压的第一装置，以及用于将输入到第一和第二输入端的信号传输到第一和第二晶体管的栅极的第二装置。这样，第一和第二晶体管的阈值变化被校正。
文档编号G11C11/413GK1421862SQ0215471
公开日2003年6月4日 申请日期2002年11月29日 优先权日2001年11月30日
发明者盐野入丰, 加藤清, 浅见宗广 申请人:株式会社半导体能源研究所