JP2002094006A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JP2002094006A
JP2002094006A JP2000283198A JP2000283198A JP2002094006A JP 2002094006 A JP2002094006 A JP 2002094006A JP 2000283198 A JP2000283198 A JP 2000283198A JP 2000283198 A JP2000283198 A JP 2000283198A JP 2002094006 A JP2002094006 A JP 2002094006A
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transistor
integrated circuit
semiconductor integrated
circuit device
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Kazutoshi Ishii
和敏 石井
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Seiko Instruments Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機EL型表示装置の表示素子を駆動する集
積回路装置の出力電流を高精度化すること。 【解決手段】 有機EL型表示装置の表示素子を駆動す
る集積回路装置の出力回路に電界効果型MOSトランジ
スタを有し、さらにゲート電極に電流調整用のEEPR
OMを内蔵したため、所望の電流値とのズレを調節する
ことを可能とした構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電界効果型の半導
体集積回路に関し、特にEL素子駆動用、LED駆動用
等の高精度の電流出力用の半導体集積回路装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路装置の出力回路を
構成するMOS型トランジスタの概略回路図の一例を図
2に示す。
【0003】図2に記した出力回路の第1外部出力端子
40と電源電圧端子1との間に電気的に直列に接続され
た出力電流をスイッチングするための第1のトランジス
タ10と出力電流値を可変するするための第2のトラン
ジスタ20を有する半導体集積回路装置において、第2
のトランジスタ20のゲート電位は、電源電圧端子1と
GND端子 50との間に直列に設けられたふたつの分
割抵抗a70により所望の電圧に変換された電位が供給
されていた。
【0004】この出力回路は、第2のトランジスタ20
のしきい値電圧の製造バラツキや分割抵抗a70の抵抗
値の製造バラツキ等により、出力電流値がバラツクこと
がことが従来よく知られていた。
【0005】このため、分割抵抗a70を可変型の抵抗
とすることや、第2のトランジスタ20のゲート電位を
外部接続端子から直接制御する等の方法が用いられてい
た。
【0006】また、第2のトランジスタ20において
は、電流値の製造バラツキを緩和させる為の機能を有し
ていなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
集積回路装置においては、下記の課題があった。すなわ
ち、図2に示した絶縁ゲート電界効果型半導体集積回路
装置の場合、第2のトランジスタ20のしきい値電圧の
製造バラツキや分割抵抗a70の抵抗値の製造バラツキ
等により、出力電流値がバラツクため、分割抵抗a70
を可変型の抵抗とすることや、第2のトランジスタ20
のゲート電位を外部接続端子から直接制御する等の方法
が講じられていたが、抵抗可変をする手間や、外部から
高精度の電位をチップごとに入力をする手間等のコスト
アップとなる要因を多く含んでいた。
【0008】さらに、第2のトランジスタ20は、電流
駆動能力が大きい為、しきい値電圧等がばらついた場
合、出力電流も大きく変動するという欠点を有してい
た。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、上記課
題を解決するために以下の手段を用いた。
【0010】出力回路の出力端子と電源電圧端子との間
に電気的に直列に接続された出力電流をスイッチングす
るための第1のMOS型トランジスタと出力電流値を可変
するするための第2のMOS型トランジスタを有する半導
体集積回路装置において、第2のMOS型トランジスタの
ゲート電極にEEPROM内蔵のトリミング回路を設け
た。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施例を図面
に基づいて説明する。
【0012】図1に示した本発明の半導体集積回路装置
は、有機EL(オーガニック エレクトロ ルミネッセ
ンス)型表示装置の表示素子を駆動する出力回路に用い
られる高精度の出力電流が得られる電界効果型MOSト
ランジスタを有し、さらにゲート電極にEEPROM内
蔵のトリミング素子を設けてより高精度の出力電流が得
られる電界効果型MOSトランジスタを構成したもので
ある。
【0013】以下に本発明の半導体集積回路装置を図面
に基づいて詳細に説明する。
【0014】図1は、本発明の第1の実施例の半導体集
積回路装置の出力回路の概略回路図である。 出力回路
は、第1外部出力端子40と電源電圧端子1との間に出
力電流をスイッチングするためのP型の第1のトランジ
スタ10と出力電流値を可変するためのP型の第2のト
ランジスタ20が電気的に直列に接続されており、第1
外部出力端子40とGND端子 50との間に出力電流
をスイッチングするためのN型の第3のトランジスタ3
0が接続されており、出力電流をスイッチングするため
の第1のトランジスタ10と第3のトランジスタ30の
ゲート電極は出力制御回路80へ接続されており、出力
電流値を可変するための第2のトランジスタ20のゲー
ト電極は別配線で出力制御回路80に接続されている。
また、第2のトランジスタ20の出力電流は、1マイク
ロアンペアから100マイクロアンペア程度の範囲内の
特定の電流値に高精度に合わせ込まれて、GND電位か
ら電源電圧レベルまで定電流性を有するように構成され
ている。このため、第1のトランジスタ10がオン状態
の時、第1のトランジスタ10のドレイン電極には電源
電圧に近い電圧しか印可されないので、第1のトランジ
スタ10のオン時のドレイン耐圧は、電源電圧レベル以
下の設定とすることも可能である。
【0015】ここで、第2のトランジスタ20のゲート
電極には定電流性を確保するため常にチャネルが形成さ
れるしきい値電圧Vth以上で、かつ飽和動作状態を維
持できる電圧Vgが印可されるような構成としている。
このため、第2のトランジスタ20のVthはエンハン
スでできるだけ低く設定するか、あるいはデプレッショ
ンで深く設定する必要がある。特に、第1外部出力端子
40電圧が電源電圧に近づいている動作状態の時、飽和
動作状態を維持できなくなる可能性が高くなるので、第
1外部出力端子40に接続される外部負荷と第3のトラ
ンジスタ30の駆動能力との相互関係と動作速度で決定
される第1外部出力端子40と電源電圧との動作電位差
範囲Voutについては次のふたつの関係式を維持でき
るように設定する。|Vg−Vth|<|Vout|、
Vg−Vth>0また、第2のトランジスタ20のデバ
イス構造は、ゲート電位と基板電位の電位差が電源電圧
に比べて1/10以下の構成となるので、ゲート酸化膜
厚は第1のトランジスタ10に比べて大幅に薄くするこ
とが可能である。電界強度的には4MV/cm以下であ
れば問題ないが、Vthの製造バラツキが最も小さくな
る膜厚を選択する事が好ましい。特に高駆動能力が必要
なアプリケーションの場合は、150オングストローム
以下や100オングストローム以下の構成とすることが
好ましい。ただし、図4のオフセットドレイン構造や図
5のオフセットLDD構造や図6のLOCOSバーズビ
ークを用いたドレイン構造等をもちいてゲート酸化膜に
印可される電界強度は、緩和させる必要がある。
【0016】図3は、本発明の第2の実施例の半導体集
積回路装置の出力回路の概略回路図である。 出力回路
は、第1外部出力端子40と電源電圧端子1との間に出
力電流をスイッチングするためのP型の第1のトランジ
スタ10と出力電流値を可変するためのP型の第2のト
ランジスタ20が電気的に直列に接続されており、第1
外部出力端子40とGND端子 50との間に出力電流
をスイッチングするためのN型の第3のトランジスタ3
0が接続されており、出力電流をスイッチングするため
の第1のトランジスタ10と第3のトランジスタ30の
ゲート電極は出力制御回路80へ接続されており、出力
電流値を可変するための第2のトランジスタ20のゲー
ト電極はEEPROM内蔵のトリミング回路81に接続
されている。EEPROM内蔵のトリミング回路81と
は、メモリー出力トランジスタ60と分割抵抗b71が
並列に接続されたトリミング素子が、電源電圧端子とG
ND端子に接続された分割抵抗a70との間に複数個接
続された回路で、第2のトランジスタ20のゲート電極
はEEPROM内蔵のトリミング回路81内の所望の電
位レベルのトリミング素子に接続されている。これは、
第2のトランジスタ20の出力電流は、1マイクロアン
ペアから100マイクロアンペア程度の範囲内の特定の
電流値に高精度に合わせ込むためであり、第2のトラン
ジスタ20がGND電位から電源電圧レベルまで定電流
性を有するように構成されている。つまり、第2のトラ
ンジスタ20のしきい値電圧Vthの製造バラツキによ
る出力電流値の変動をトリミングにより抑制することを
可能としているものである。
【0017】MOS型トランジスタの場合、出力電流値
を変動させる代表的なパラメータはチャンネル長、チャ
ネル幅、しきい値電圧、等々である。本発明のようなア
ナログ回路の場合、チャンネル長、チャネル幅について
は、製造バラツキを低減させる設計は容易であるが、し
きい値電圧Vthについては、製造バラツキを設計技術
で低減させることは容易ではない。そこで、あらかじめ
製造バラツキと製品スペックとの相関関係を導出し所望
のトリミング素子数を設ける必要がある。
【0018】また、所望の出力電圧への調整はEEPR
OMへの信号入力で実現される。
【0019】EEPROMは、Electorical
Erasable Program ROMの略称
で、電気的にROM情報を書き換えられる素子である。
この実施例では、第1のトランジスタ10 ON時の出
力電流値を所望の電流値に調整するべく、メモリ入力端
子61に入力されたROM情報をEEPROM内蔵のト
リミング回路81内で第2のトランジスタ20用のゲー
ト電圧に変換し、第2のトランジスタ20のゲート電極
に印可している。ROM情報はここでは8個のEEPR
OM出力トランジスタ60のON,OFFでVDD−V
SS間の分割抵抗b71比を変化させて、第2のトラン
ジスタ20用のゲート電圧を形成している。この方式
は、第1外部出力端子4でねらいの出力電流からのズレ
が測定された場合に任意の情報をEEPROMに書き込
めばズレを調節できる機能を有している。また、この方
式を全出力回路に設けるとIC全体のバランスを踏まえ
た電流値調整も可能となる。ただしこの場合、メモリ入
力端子は、出力回路個数分必要になることはない。複数
の出力回路での併用が可能である。
【0020】図3には1出力あたり8個のトリミング素
子を設けた場合が示されている。この場合、出力数が1
00出力の時、EEPROMのビット数は800程度と
必要となるので、低ビット(1kbit程度)のEEPRO
Mを内蔵すれば十分である。この場合、チップサイズの
増大によるコストアップは小さなものである。
【0021】このトリミング回路は、複数の出力回路を
有する場合、全出力回路に設けられることが望ましい
が、低コストが必要な場合は、EEPROM倍増トリミ
ング回路を出力回路の8回路ごとにひとつ設けること
や、出力回路の8回路の整数倍ごとにひとつ設けるよう
な場合もある。
【0022】図示しないが、本発明の半導体装置を同位
置表示パネルに複数個用いる場合、隣接する半導体装置
間の隣接した出力回路の出力電流値に大きな差が生じる
と表示パネルの表示品質に問題が生じる可能性があるの
で、半導体装置の両端部の出力回路に電流モニタリング
回路とフィードバック回路を有する構成にすることもで
きる。この場合、半導体装置の端部の出力電流値と隣接
した半導体装置の端部の出力電流値とを比較して、表示
品質が最も良くなる電流値をそれぞれの出力回路から出
力する構成を有する。またこの場合、端部の出力から8
回路程度内側に設けられた出力回路においても同様な出
力電流値の調節機能を持つことが好ましい。
【0023】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように、半導
体集積回路装置において、製造バラツキによる出力電流
値の変動を緩和することができるため、高精度の電流値
を出力できる機能を容易に構成できる。このため、実装
時に工程増により生じていた製造コストの削減効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体集積回路装置概略回路図であ
る。
【図2】従来の半導体集積回路装置の概略回路図であ
る。
【図3】本発明の半導体集積回路装置の概略回路図であ
る。
【図4】オフセットドレイン構造図である。
【図5】オフセットLDD構造図である。
【図6】LOCOSバーズビークを用いたドレイン構造
図である。
【符号の説明】
1 電源電圧端子 10 第1のトランジスタ 20 第2のトランジスタ 30 第3のトランジスタ 40 第1外部出力端子 50 GND端子 60 EEPROM出力トランジスタ 61 入力端子 70 分割抵抗a 71 分割抵抗b 80 出力制御回路 81 EEPROM内蔵のトリミング回路 100 半導体基板 101 ゲート電極 102 ドレイン領域 103 ゲート酸化膜 104 厚い酸化膜 105 ソース領域 110 ソース側低濃度不純物領域 111 ドレイン側低濃度不純物領域

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力回路の出力端子と電源電圧端子との
    間に電気的に直列に接続された出力電流をスイッチング
    するための第1のMOS型トランジスタと出力電流値を定
    電流化するための第2のMOS型トランジスタを有する半
    導体集積回路装置において、 前記第2のMOS型トランジスタのゲート電極にEEPR
    OM内蔵トリミング回路を設けたことを特徴とする半導
    体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
    いて、EEPROMの情報を8個のトランジスタに出力
    し、前記8個のトランジスタが電源電圧間に接続された
    少なくとも8個の分割抵抗と並列に接続されていること
    を特徴とする半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
    いて、EEPROMの情報を8個のトランジスタに出力
    し、前記16個のトランジスタが電源電圧間に接続され
    た少なくとも16個の分割抵抗と並列に接続されている
    ことを特徴とする半導体集積回路装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005294713A (ja) * 2004-04-05 2005-10-20 Seiko Instruments Inc 半導体集積回路
JP2007335492A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Sony Corp 可変受動デバイス及びこれを用いた半導体装置

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