专利名称：半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件，特别是，具有由薄膜半导体元件构成的整流电路的半导体器件。本发明也涉及使用具有整流电路的半导体器件的电子装置。
背景技术：
近年，随着通信技术的进步，移动电话被广泛使用。将来，期望传送动画和更多信息。另外，通过减少个人计算机的重量，已经生产了适用于移动通信的装置。源于电子笔记本、被称为PDA的信息终端也已大量生产并广泛使用。随着显示器的发展，大多数携带式信息装置都装有一个平板显示屏。
特别是，现在一种用薄膜晶体管构成像素和驱动器的显示器得到广泛使用，该薄膜晶体管通过称为低温多晶硅的技术用激光退火在玻璃上形成多晶硅。另外，使用低温多晶硅技术的电路已得以发展，而且已经公开了采用该技术的CPU、储存电路等等。不久将实现在模拟电路中应用低温多晶硅的技术。
利用这样的模拟电路，能够检测来自显示器外部的非电量数据，例如声音和压力。声音信号通过话筒转换成电信号并被放大，然后通过整流电路或者是平滑电路转换成直流电流。基于直流电流的电位能检测非电量数据。
在整流电路可由在绝缘基片上的薄膜晶体管构成的情况下，可以更系统化地构成使用低温多晶硅的显示器。
如图3所示，整流电路通常由一个二极管和一个运算放大器构成。这样的整流电路是众所周知的，并在构筑电子装置的场合因其简单的结构而被频繁地使用(参见非专利文献1)，例如[非专利文献1]Standard Text for OP-Amp Circuit Desing‘关于运算放大器电路设计的标准文本’，CQ出版，316页以下说明如图3所示的电路的动作。首先考虑这样的情况，当一个电位比电源309高的信号输入到输入端307时，运算放大器301的反相输入端的电位等于正相输入端的电位，并由于正相输入端连接电源309，因而正相输入端的电位等于电源309的电位。由此，电流从输入端307流向反相输入端。电流经二极管303流进运算放大器301的输出端。运算放大器301的输出电位因二极管303的一正向电压降VF(flash voltage)而低于电源309的电位。由于在该场合没有电流流进电阻305，电阻305的两端的各电位等于电源309的电位。
接着来考虑另一种情况，当一个电位比电源309低的信号输入到输入端307时，电流从运算放大器301的输出端经二极管302、电阻305、电阻304流进输入端307。与输入信号反相的信号输出到电阻305和二极管302之间的连接点。图4A表示输入信号，图4B表示整流后的输出信号。参照号306指的是平滑电路，参照号308指的是输出端。
发明内容
如上所述的常规整流电路当由薄膜晶体管构成并安装于绝缘基片上时具有以下问题。
常规的整流电路基本上包括一个运算放大器，因此在使用该电路时要求交流电流反馈。在薄膜晶体管的情况下，每个元件的电流容量都很小，因此要求大的元件去改善电流容量。可是，元件尺寸的增加造成寄生电容的增加并使振荡不稳定，其结果，不能得到交流电流的反馈。
因此，在由常规薄膜晶体管构成常规整流电路的情况下，为了解决振荡问题在整流电路中需要连接许多电容去阻止振荡。从而降低了频率特性，得到了图4所示的整流波形，该波形图不是所期望的。
鉴于上述问题，本发明提供一种整流电路，目的在于通过薄膜元件来实现装有整流电路的半导体器件。该整流电路具有放大功能、波形整形功能，以整形放大信号的波形以及开关功能，由波形整形的信号控制。
根据本发明，在拥有整流电路的半导体器件中，在绝缘基片上用薄膜晶体管构成该整流电路，该整流电路包括放大电路，波形整形电路，用以对放大电路的输出信号的波形整形，以及开关电路，由波形整形电路的输出信号控制。
根据本发明，在拥有整流电路的半导体器件中，在绝缘基片上用薄膜晶体管构成该整流电路，该整流电路包括放大电路，波形整形电路，用以对放大电路的输出信号的波形整形，开关电路，由波形整形电路的输出信号控制，以及连接到开关电路的电阻。
根据本发明，在拥有整流电路的半导体器件中，在绝缘基片上用薄膜晶体管构成该整流电路，该整流电路包括输入端，电源，放大电路，波形整形电路，用以对放大电路的输出信号的波形整形，开关电路，由波形整形电路的输出信号控制，以及缓冲放大器；该电源连接到开关电路的第1端，该输入端连接到开关电路的第2端和放大电路。
根据本发明，在拥有整流电路的半导体器件中，在绝缘基片上用薄膜晶体管构成该整流电路，该整流电路包括第1输入端，第2输入端，放大电路，波形整形电路，用以对放大电路的输出信号的波形整形，开关电路，由波形整形电路的输出信号控制，以及缓冲放大器；该第1输入端连接到开关电路的第1端和放大电路的第1输入端，该第2输入端连接到开关电路的第2端和放大电路的第2输入端。
在本发明的上述结构中，开关电路是模拟开关电路。
在本发明的上述结构中，模拟开关电路由一个N型薄膜晶体管和一个P型薄膜晶体管构成，进一步，N型薄膜晶体管和P型晶体管的各自的栅极宽度大致相等。
在本发明的上述结构中，波形整形电路是反相电路。
本发明提供一种包括上述半导体器件的电子装置。
如上所述，在本发明的半导体器件中，通过使用在绝缘基片上的薄膜晶体管能够实现具有更优越的频率特性的整流电路，以便放大输入信号并对该信号的波形整形来控制输入信号的转换。
图1是示意本发明的半导体器件中的整流电路的实施方式的图。
图2是示意本发明的半导体器件中的整流电路的实施方式的图。
图3是示意传统半导体器件中的整流电路的例子的图。
图4A至图4C是示意整流电路波形的图。
图5是示意本发明的半导体器件中的整流电路的实施例的图。
图6是示意本发明的半导体器件中的整流电路的实施例的图。
图7A和图7B是示意应用本发明的半导体器件的电子装置的图。
图8是示意本发明的半导体器件中的整流电路的实施例的图。
图9是示意本发明的半导体器件的实施例的图。
图10是示意实施例1中测得的整流电路的波形的图。
具体实施例方式
以下参照附图详细说明本发明的实施方式。
实施方式1图1示意本发明的第1实施方式。如图1所示的实施方式具有放大电路101、波形整形电路102、电阻103、开关104、缓冲放大器105、平滑电路106，输入端107、输出端108。该电路由一个薄膜晶体管(简称TFT)构成。以下来说明该实施方式的动作。
首先，输入到输入端107的信号由放大电路101来放大。放大电路101的输出输入到波形整形电路102，从而，波形被整形为逻辑信号。波形已被整形的信号作为控制信号输入到开关104，以便接通/断开开关104。除了放大电路101，输入到输入端107的信号也输入到电阻103。
当开关104断开时，信号经电阻103输入到缓冲放大器105。缓冲放大器105的输入阻抗最好设定为比电阻103的阻值高的值以减少因电阻103的损耗，因此，输入的信号经缓冲放大器105输入到平滑电路106。
当开关104接通时，缓冲放大器105的输入连接电源109，因此从缓冲放大器105只输出直流电平。其波形对应于图4B。整流的波形通过平滑电路106平滑，然后，输出到输出端108。
根据该实施方式，其方法是通过使用频率特性不劣化的TFT，用在绝缘基片上结构成的不带反馈的放大电路、波形整形电路、电阻以及开关构成一个整流电路。
因此，能够得到将例如显示部分和整流电路集成在一块绝缘基片上的半导体器件。
实施方式2
图2示意本发明的第2实施方式。如图2所示的实施方式具有放大电路201、波形整形电路202、开关204、缓冲放大器205、平滑电路206、输入端207以及输出端208。以下来说明该实施方式的动作。
首先，输入到输入端207的信号由放大电路201来放大。放大电路201的输出输入到波形整形电路202，从而，波形被整形为逻辑信号。波形已被整形的信号作为控制信号输入到开关204，以便切换开关204的连接。除了放大电路201，输入到输入端207的信号也输入到开关204。
当开关204连接到‘B’时，输入信号依序输入到缓冲放大器205和平滑电路206。
当开关204连结到‘A’时，缓冲放大器205的输入连接到电源209，因此从缓冲放大器205只输出直流电平。其波形对应于图4B。整流的波形通过平滑电路206而使之平滑，然后，输出到输出端208。
根据该实施方式，其方法是通过使用频率特性不劣化的TFT，用在绝缘基片上结构成的不带反馈的放大电路、波形整形电路、电阻以及开关构成一个整流电路。
因此，能够得到将例如显示部分和整流电路集成在一块绝缘基片上的半导体器件。
实施例1图5示意本发明的第1实施例，更详细地示意图1所示的第一实施方式。如图5所示的实施方式具有放大电路501、波形整形电路502、电阻503、模拟开关TFT 517和518、缓冲放大器505、平滑电路506、输入端507以及输出端508。进一步，放大电路501具有TFT510至513以及电流源514，波形整形电路502具有反相器515和516，平滑电路506具有电阻519和电容520。以下来说明该实施例的动作。
输入到输入端507的信号由放大电路501来放大。放大电路501具有一个由TFT512和513构成的差分电路以及一个由TFT510和511构成的电流镜电路。当一个电位高于电源509的电位的信号输入到输入端507时，TFT512、510以及511上的电流的总和大于TFT513上的电流。其结果，从放大电路501输出高电平(Hi)。当一个电位低于电源509的电位的信号输入到输入端507时，TFT512、510以及511上的电流的总和小于TFT513上的电流。其结果，从放大电路501输出低电平(Lo)。
放大电路501的输出输入到波形整形电路502，从而，波形被整形为逻辑信号。在该实施例中，波形整形电路502由反相器构成。波形已被整形的信号作为控制信号输入到模拟开关TFT517和518，以便接通/断开模拟开关TFT517和518。
当放大电路501的输出为高(Hi)，断开模拟开关TFT517和518。当放大电路501的输出为低(Lo)，接通模拟开关TFT517和518。除了放大电路501，输入到输入端507的信号也输入到电阻503。
当断开模拟开关TFT517和518，信号经电阻503输入到缓冲放大器505。缓冲放大器505的输入阻抗最好设定为比电阻503的阻值更高的值以减少因电阻503的损耗，由此，输入的信号经缓冲放大器505输入到平滑电路506。
当接通模拟开关TFT517和518，缓冲放大器505的输入连接到电源509，由此从缓冲放大器505只输出直流电平。其波形对应于图4B。整流的波形通过由电阻519和电容520构成的平滑电路506而使之平滑，然后，输出到输出端508。
为了防止开关TFT的栅极电容对控制信号的影响，P型TFT518与N型TFT517的各自的栅极宽度较佳地为大致相等。
根据该实施方式，其方法是通过使用频率特性不劣化的TFT在绝缘基片上结构成的不带反馈的放大电路、波形整形电路、电阻以及开关构成一个整流电路。
因此，能够得到将例如显示部分和整流电路集成在一块绝缘基片上的半导体器件。
图10示意输入的正弦波及经过半波整流后的输出波，它们被提供以检验图5所示第1实施例中所述电路的动作。该输入波是一个1kHz，1Vpp的正弦波信号，输入到输入端507，而输出波是一个从输出端508输出的信号。
在正弦波的每第二个半周期期间，输出波为恒定电位。也就是说，当正弦波处于正相的半周时，输出与正弦波相同的波形，而当正弦波处于反相的另一半周时，输出恒定电位。
采用此方式，可以实现具有较佳频率特性的整流电路，不会钝化(dulling)输出波形，由此保证本发明的效果。
图6示意本发明的第2实施例，更详细地示意图2所示的实施方式。如图6所示的实施方式具有放大电路601，波形整形电路602、模拟开关TFT617至620、缓冲放大器605、平滑电路606、输入端607以及输出端608。进一步，放大电路601具有TFT610至613以及电流源614，波形整形电路602具有反相器615和616，平滑电路606具有电阻621和电容622。以下来说明该实施例的动作。
输入到输入端607的信号由放大电路601来放大。放大电路601具有一个由TFT612和613构成的差分电路以及一个由TFT610和611构成的电流镜电路。当一个电位高于电源609的电位的信号输入到输入端607时，TFT612、610以及611上的电流的总和大于TFT613上的电流。其结果，从放大电路601输出高平(Hi)。当一个电位低于电源609的电位的信号输入到输入端607时，TFT612、610以及611上的电流的总和小于TFT613上的电流。其结果，从放大电路601输出低平(Lo)。
放大电路601的输出输入到波形整形电路602，从而，波形被整形为逻辑信号。在该实施例中，波形整形电路602由反相器构成。波形已被整形的信号作为控制信号输入到模拟开关TFT617至620，以便接通/断开模拟开关TFT617和620。
当放大电路601的输出为高(Hi)，断开模拟开关TFT617和618而接通TFT619和620。当放大电路601的输出为低(Lo)，接通模拟开关TFT617和618，而断开TFT619和620。除了放大电路601，输入到输入端607的信号也输入到模拟开关TFT617和618。
当接通模拟开关TFT617和618而断开TFT619和620时，信号依序输入到缓冲放大器605和平滑电路606。当断开模拟开关TFT617和618而接通TFT619和620时，缓冲放大器605的输入连接电源609，因此从缓冲放大器605只输出直流电平。其波形对应于图4B。整流的波形通过由电阻621和电容622构成的平滑电路606而使之平滑，然后，输出到输出端608。
为了防止开关TFT栅极电容对控制信号的影响，模拟开关电路的P型TFT618和619与N型TFT617和620的各自的栅极宽度较佳地为大致相等。
根据该实施方式，其方法是，通过使用频率特性不劣化的TFT在绝缘基片上结构成的不带反馈的放大电路、波形整形电路、电阻以及开关来构成一个整流电路。
因此，能够得到将例如显示部分和整流电路集成在一块绝缘基片上的半导体器件。
实施例3图8表示本发明的第3实施方式，并表示全波整流电路的一个实施例。如图8所示的实施方式具有放大电路801、波形整形电路802、开关804、缓冲放大器805、平滑电路806、输入端807和809以及输出端808。以下来说明该实施方式的动作。
相互反相的信号分别输入到输入端807和809，然后由放大电路801放大。放大电路801是一个差分输入型放大电路。放大电路801的输出输入到波形整形电路802，从而，波形被整形为逻辑信号。波形已被整形的信号作为控制信号输入到开关804以切换开关804的连接。除了放大电路801，输入到输入端807和809的信号也输入到开关804。
当开关804连接‘A’时，输入端807的输入信号依序输入到缓冲放大器805和平滑电路806。
当开关804连接‘B’时，输入端809的输入信号依序输入到缓冲放大器805和平滑电路806。全波整流波形通过平滑电路806而使之平滑，然后，输出到输出端808。
根据该实施方式，其方法是通过使用频率特性不劣化的TFT在绝缘基片上结构成的不带反馈放大电路、波形整形电路、电阻以及开关来构成一个整流电路。
因此，能够得到将例如显示部分和整流电路集成在一块绝缘基片上的半导体器件。
实施例4图9示意拥有液晶显示部分的半导体器件901。半导体器件901具有TFT基片907、在该TFT基片907上形成的反向基片(counter substrate)908、源极信号线驱动电路902、栅极信号线驱动电路903、像素部分904、声音信号电路905以及FPC906。声音信号电路905用于操作扬声器，它具有主放大器909、前置放大器910以及整流电路911。
在声音信号电路905中，从外部输入一个小的声音信号并放大去操作扬声器。在整流电路911中，整流输入的声音信号以检测信号电平。在该情况下，例如，声音音量能够自动调节。
如上所述，根据本发明，具有较佳的频率特性的整流电路通过用TFT在绝缘基片上构成。如上所述的只是整流声音信号的情况，可是，根据本发明，如同声音信号一样，也可以整流其它的信号，并能够构造传感器以及类似的器件。
实施例5如上所述构成的本发明的半导体器件能应用于各种各样的电子装置。以下来说明使用本发明的半导体器件的电子装置。
这样的电子装置包括摄像机、数码相机、头戴式显示器(护目镜型显示器)，游戏机、车载导航系统、个人计算机、携带式信息终端(移动计算机、移动电话、电子书等)、电视机以及其它类似装置。
图7A说明便携式个人计算机，其中包括本体3201、外壳3202、显示部分3203、键盘3204、外部连接插口3205、鼠标3206以及其它类似部分。本发明的半导体器件能够应用到显示部分3203和其它类似部分。本发明的拥有整流电路的半导体器件能够构成更系统化的电子装置。
图7B说明便携式信息终端，其中包括本体3301、显示部分3302、操作键3304、红外端口3305等等。本发明的半导体器件能够应用到显示部分3302等等。本发明的拥有整流电路的半导体器件能够构成更系统化的电子装置。
本发明的应用范围非常广，除了便携式个人计算机和便携式信息终端，还能够应用到每个领域的电子装置。在该实施例中的电子装置也可以通过使用实施方式1和2以及实施例1至3来实现。
本申请是以2003年9月2日向日本专利局提交的第2003-310767号日本专利申请为基础的，其内容结合于此作为参考。
虽然本发明通过参照附图和实施方式已作了完整的描述，但应当理解，各种各样的变化和变换对于本领域的熟练人员来说是很显然的。因此，只要是这些变化和变换不脱离本发明的范围，都应当包括在内。
权利要求
1.一种半导体器件，包括整流电路，所述整流电路具有电源，基于输入信号形成逻辑信号的装置，以及由逻辑信号控制的开关电路，其中，根据所述开关电路的动作，或者输出输入信号或者输出电源电压，所述装置和所述开关电路中的至少一个包括薄膜晶体管。
2.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述开关电路是模拟开关电路。
3.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述模拟开关电路由N型薄膜晶体管和P型薄膜晶体管构成，进一步，所述N型薄膜晶体管和所述P型薄膜晶体管的各自的栅极宽度大致相等。
4.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件应用于从包括摄像机、数码相机、头戴式显示器、游戏机、车载导航系统，个人计算机、携带式信息终端和电视机的组中选择的电子装置。
5.一种半导体器件，包括在绝缘基片上的整流电路，所述整流电路具有放大电路，波形整形电路，用以对放大电路的输出信号的波形进行整形，以及开关电路，由所述波形整形电路的输出信号控制；其中，所述放大电路、所述波形整形电路和所述开关电路的至少一个包括薄膜晶体管。
6.如权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，所述开关电路是模拟开关电路。
7.如权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，所述模拟开关电路由N型薄膜晶体管和P型薄膜晶体管构成，进一步，所述N型薄膜晶体管和所述P型薄膜晶体管的各自的栅极宽度大致相等。
8.如权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，所述波形整形电路是反相电路。
9.如权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件应用于从包括摄像机、数码相机、头戴式显示器、游戏机、车载导航系统，个人计算机、携带式信息终端和电视机的组中选择的电子装置。
10.一种半导体器件，包括在绝缘基片上的整流电路，所述整流电路具有放大电路，波形整形电路，用以对放大电路的输出信号的波形进行整形，开关电路，由所述波形整形电路的输出信号控制，以及连接所述开关电路的电阻；其中，所述放大电路、所述波形整形电路和所述开关电路的至少一个包括薄膜晶体管。
11.如权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，所述开关电路是模拟开关电路。
12.如权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，所述模拟开关电路由N型薄膜晶体管和P型薄膜晶体管构成，进一步，所述N型薄膜晶体管和所述P型薄膜晶体管的各自的栅极宽度大致相等。
13.如权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，所述波形整形电路是反相电路。
14.如权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件应用于从包括摄像机、数码相机、头戴式显示器、游戏机、车载导航系统，个人计算机、携带式信息终端和电视机的组中选择的电子装置。
15.一种半导体器件，包括在绝缘基片上的整流电路，所述整流电路具有输入端，电源，放大电路，波形整形电路，用以对放大电路的输出信号的波形进行整形，开关电路，由所述波形整形电路的输出信号控制，以及缓冲放大器；其中，所述电源连接到所述开关电路的第1端，所述输入端连接到所述开关电路的第2端和所述放大电路，所述放大电路、所述波形整形电路和所述开关电路的至少一个包括薄膜晶体管。
16.如权利要求15所述的半导体器件，其特征在于，所述开关电路是模拟开关电路。
17.如权利要求15所述的半导体器件，其特征在于，所述模拟开关电路由N型薄膜晶体管和P型薄膜晶体管构成，进一步，所述N型薄膜晶体管和所述P型薄膜晶体管的各自的栅极宽度大致相等。
18.如权利要求15所述的半导体器件，其特征在于，所述波形整形电路是反相电路。
19.如权利要求15所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件应用于从包括摄像机、数码相机、头戴式显示器、游戏机、车载导航系统，个人计算机、携带式信息终端和电视机的组中选择的电子装置。
20.一种半导体器件，包括在绝缘基片上的整流电路，所述整流电路具有第1输入端，第2输入端，放大电路，波形整形电路，用以对放大电路的输出信号的波形进行整流，开关电路，由所述波形整形电路的输出信号控制，以及缓冲放大器，其中，所述第1输入端连接到所述开关电路的第1端和所述放大电路的第1输入端，所述第2输入端连接到所述开关电路的第2端和所述放大电路的第2输入端，所述放大电路、所述波形整形电路和所述开关电路的至少一个包括薄膜晶体管。
21.权利要求20所述的半导体器件，其特征在于，所述开关电路是模拟开关电路。
22.如权利要求20所述的半导体器件，其特征在于，所述模拟开关电路由N型薄膜晶体管和P型薄膜晶体管构成，进一步，所述N型薄膜晶体管和所述P型薄膜晶体管的各自的栅极宽度大致相等。
23.如权利要求20所述的半导体器件，其特征在于，所述波形整形电路是反相电路。
24.如权利要求20所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件应用于从包括摄像机、数码相机、头戴式显示器、游戏机、车载导航系统，个人计算机、携带式信息终端和电视机的组中选择的电子装置。
全文摘要
通过在绝缘基片上形成的薄膜晶体管，利用运算放大器和二极管的常规结构构成的整流电路，由于运算放大器的低稳定性和低高频性能，不能展示出整流电路的特性。因此，为了整流高频信号，整流电路需要使用绝缘基片外部的IC来构成。根据本发明，放大电路和波形整形电路由薄膜晶体管构成，非整流信号由其信号来切换，因而，能够实现具有卓越高频特性的整流电路。
文档编号H02M7/217GK1591881SQ20041007694
公开日2005年3月9日 申请日期2004年9月2日 优先权日2003年9月2日
发明者小山潤, 長多剛, 松嵜隆德 申请人:株式会社半导体能源研究所