JP3722071B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マトリックス型の液晶表示装置のドライバーにおける出力選択回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶ドライバーは半導体集積回路によって構成され、複数の出力端子をもち、各々の出力端子は、2n値の階調電圧から1値を出力選択回路にて選択し、液晶に所定の電圧を印加するものである。
【0003】
近年、液晶表示装置の大型化や高精細化に伴い、液晶ドライバーの出力選択回路も、階調数の増加や画素数の増加に伴うアナログスイッチ数の増加、液晶データラインの負荷増大や液晶書き込み時間の短縮に伴うスイッチトランジスタサイズの増大が必要となり、チップサイズは年々増大する傾向にある。
【0004】
図9は、特開平10−260664号公報にて開示された従来の液晶ドライバーにおける出力選択回路の例である。
【0005】
従来例の出力選択回路はエンハンスメント型トランジスタ(以下EMOSトランジスタ)とディプレッション型のトランジスタ(以下DMOSトランジスタ)のアレイで構成され、エンハンスメント型とディプレッション型の配置を設定することで所望の出力が得られる。図9では、その一例として3ビットの出力選択回路を示す。上下に走るトランジスタのゲート電極にL1〜L3とそれらの反転信号が印加され、左右に走るトランジスタのオフセットドレイン領域に各出力に対応するV1〜V8が左側から印加され、その出力Qには所定の出力が得られる。例えばL1〜L3が“000”の時は、出力QにはV1の値が得られ、L1〜L3が“010”の時は、出力QにはV3の値が得られる。
【0006】
出力選択回路に用いられる各スイッチングトランジスタは、液晶表示装置を駆動するために必要な出力電圧に耐えるよう、例えば、LOCOSオフセット構造やLDDオフセット構造のようなオフセットドレイン構造をもつトランジスタが用いられる。
【0007】
図2と図4はそれぞれ、以上のような出力選択回路を、LOCOSオフセット構造のトランジスタにて構成した場合の断面図と平面図である。図2と図4において、11はシリコン単結晶基板、12はゲート酸化膜、13a〜13fはポリシリコンゲート電極、14はLOCOS酸化膜、15はオフセットドレイン領域、16はDMOSトランジスタのチャネル領域、17はLOCOS酸化膜14に囲まれた活性化領域、20a〜20cはそれぞれ共役の関係にあるトランジスタ対であり、図2は図4のB〜B′における断面に相当する。
【0008】
また、図6と図8はそれぞれ、以上のような出力選択回路を、LDDオフセット構造のトランジスタにて構成した場合の断面図と平面図である。同図において、11はシリコン単結晶基板、12はゲート酸化膜、13a〜13fはポリシリコンゲート電極、15はオフセットドレイン領域、16はDMOSトランジスタのチャネル領域、17はLOCOS酸化膜14に囲まれた活性化領域、18はLDDサイドウォール、19はソース/ドレイン領域、20a〜20cはそれぞれ共役の関係にあるトランジスタ対であり、図6は図8のD〜D′における断面に相当する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の液晶表示装置の大型化や高精細化に伴い、上述した液晶ドライバーの出力選択回路は、アナログスイッチ数の増加やスイッチトランジスタサイズの増大が必要となり、チップサイズが増加するという課題があった。
【0010】
また、DMOSトランジスタを形成するために、パターン焼き付け工程、不純物注入工程、洗浄の追加工程が必要となり、プロセス工程数の増加とプロセスコストの増加を伴うという課題があった。
【0011】
以上の課題に鑑み、本発明の目的は、チップサイズを縮小し、同時にプロセス工程数を削減しうる出力選択回路を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の出力選択回路は、上記課題を解決するため、LOCOSオフセット構造をもつEMOSトランジスタと、前記トランジスタのどちらか一方のLOCOSオフセットドレイン領域の延長上にゲート電極をもつ寄生トランジスタとからなり、上記2種類のトランジスタを対称の位置にもつ2種類のトランジスタ対と、上記トランジスタ対をオフセットドレイン領域にて少なくともn個連結したトランジスタ列と、上記トランジスタ列をゲート電極にて少なくとも2n個連結したトランジスタアレイで構成されている。また、上記の少なくともn個のトランジスタ対のゲート電極にそれぞれ入力信号とその反対信号を印加し、上記トランジスタアレイの一方のオフセットドレイン領域にそれぞれ少なくとも2n階調の入力電圧を印加し、上記トランジスタアレイの他方のオフセットドレイン領域に入力電圧のうち1値の電圧のみが出力されるよう、上記2種類のトランジスタ対を配置する。このように、DMOSトランジスタの代わりに寄生トランジスタを用い、さらに、寄生トランジスタのゲート長を小さくすることで、共役するトランジスタ対面積は縮小され、図3に示す通りチップサイズを縮小することができるのである。またDMOSトランジスタを使用しないため、DMOS形成工程のプロセス工程数削減が可能となるのである。
【0013】
また、本発明のもうひとつの出力選択回路は、上記課題を解決するため、LDDオフセット構造をもつEMOSトランジスタと、同じくLDDオフセット構造からなりチャネル部にて両側のオフセットドレイン領域が接するほど小さなゲート長をもつEMOSトランジスタとを、オフセットドレイン領域にて対称の位置に接続した2種類のトランジスタ対からなる。上記トランジスタ対をオフセットドレイン領域にて少なくともn個連結したトランジスタ列と、上記トランジスタ列をゲート電極にて少なくとも2n個連結したトランジスタアレイで構成されている。また、上記の少なくともn個のトランジスタ対のゲート電極にそれぞれ入力信号とその反対信号を印加し、上記トランジスタアレイの一方のオフセットドレイン領域にそれぞれ少なくとも2n階調の入力電圧を印加し、上記トランジスタアレイの他方のオフセットドレイン領域に入力電圧のうち1値の電圧のみが出力されるよう、上記2種類のトランジスタ対を配置する。このように、DMOSトランジスタの代わりにゲート長を小さくしたEMOSトランジスタを使用することで、共役トランジスタ対の面積は縮小でき、図7に示す通りチップサイズを縮小することができるのである。またDMOSトランジスタを使用しないため、DMOS形成工程のプロセス工程数削減が可能となるのである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下本発明について、図面を参照して説明する。
【0015】
図1は本発明の第1の実施の形態による出力選択回路の断面図である。同図において、11はシリコン単結晶基板、12はゲート酸化膜、13a〜13fはポリシリコンゲート電極、14はLOCOS酸化膜、15はオフセットドレイン領域、17はLOCOS酸化膜14に囲まれた活性化領域、20a〜20cはそれぞれ共役の関係にあるトランジスタ対である。また、図3は本発明の第1の実施の形態における出力選択回路の平面図であり、図1は図3のA〜A′における断面図に相当する。
【0016】
本実施の形態において、出力選択回路を構成するEMOSトランジスタ13b、13d、13fは従来例と同じ構造であるが、従来例におけるDMOSトランジスタのゲート電極13a、13c、13eを、本発明ではそれぞれ共役の関係にあるEMOSトランジスタ13b、13d、13fのオフセットドレイン領域15とLOCOS酸化膜14の延長上に配置し、ゲート長を配線遅延の影響がない程度まで小さくする。これはいわゆる寄生トランジスタ構造であり、従来例におけるDMOSトランジスタと同様の機能を果たす。すなわち、共役の関係にあるEMOSトランジスタのオフセットドレイン領域15が、隣接する共役トランジスタ対のオフセットドレイン領域と直接接続されているために、寄生トランジスタのゲート電極のON/OFFに関わらず、出力電圧を右隣接する共役トランジスタ対に伝えることができるのである。
【0017】
このように、DMOSトランジスタの代わりに寄生トランジスタを用い、さらに、寄生トランジスタのゲート長を小さくすることで不要となったスペースに、図7に示す通り、共役トランジスタ対のEMOSトランジスタを配置することで、チップサイズを縮小することができるのである。またDMOSトランジスタを使用しないため、DMOS形成工程の省略が可能となるのである。
【0018】
なお、本実施の形態の出力選択回路は、従来例の出力選択回路に対し新規な構造を有しないため、マスクレイアウトの変更と、DMOSトランジスタのチャネル領域16を削除することで具現化できることは容易に理解できる。
【0019】
図5は本発明の第2の実施の形態による出力選択回路の断面図である。同図において、11はシリコン単結晶基板、12はゲート酸化膜、13a〜13fはポリシリコンゲート電極、15はオフセットドレイン領域、18はLDDサイドウォール、19はソース/ドレイン領域である。また、図7は本発明の実施の形態2における出力選択回路の平面図であり、図5は図7のC〜C′における断面図に相当する。
【0020】
本実施の形態において、出力選択回路を構成するEMOSトランジスタ13b、13d、13fは従来例と同じ構造であるが、従来例におけるDMOSトランジスタのゲート電極13a、13c、13eのゲート長を、本発明ではゲート電極の両側に形成されたオフセットドレイン領域15がチャネル領域で接合し、且つ配線遅延の影響がない程度まで小さくする。このチャネル領域でオフセットドレイン領域が接合した構造は一種のDMOSトランジスタであり、従来例におけるDMOSトランジスタと同様の機能を果たす。すなわち、共役の関係にあるEMOSトランジスタのオフセットドレイン領域15が、隣接する共役トランジスタ対のオフセットドレイン領域とチャネル領域で直接接続されているために、ゲート電極のON/OFFに関わらず、出力電圧を右隣接する共役トランジスタ対に伝えることができるのである。
【0021】
このように、DMOSトランジスタの代わりにゲート長を小さくしたEMOSトランジスタを使用することで不要となったスペースに、図7に示す通り、共役トランジスタ対のEMOSトランジスタを配置することにより、チップサイズを縮小することができるのである。またDMOSトランジスタを使用しないため、DMOS形成工程の省略が可能となるのである。
【0022】
なお、本実施の形態の出力選択回路は、従来例の出力選択回路に対し新規な構造を有しないため、マスクレイアウトの変更と、DMOSトランジスタのチャネル領域16を削除することで具現化できることは容易に理解できる。
【0023】
なお、本実施の形態では、ソース/ドレイン領域を構成に加えているが、オフセットドレイン領域のみでスイッチングトランジスタを連結してもよいことは、第1の実施の形態より明らかである。
【0024】
さらに、本発明は液晶ドライバーを一例として説明したが、例えばPDPパネル用ドライバーやプリンタードライバーなどのあらゆるドライバーの出力選択回路に適応できることはいうまでもない。
【0025】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明による出力選択回路は、DMOSトランジスタのゲート長を小さくすることによりチップサイズを縮小し、同時にDMOSチャネル注入を省略することでプロセス工程数およびコストの削減可能な出力選択回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における出力選択回路の断面図
【図2】従来例におけるLOCOSオフセット構造による出力選択回路の断面図
【図3】本発明の第1の実施の形態における出力選択回路の平面図
【図4】従来例におけるLOCOSオフセット構造による出力選択回路の平面図
【図5】本発明の第2の実施の形態における出力選択回路の断面図
【図6】従来例におけるLDDオフセット構造による出力選択回路の断面図
【図7】本発明の実施の形態2における出力選択回路の平面図
【図8】従来例におけるLDDオフセット構造による出力選択回路の平面図
【図9】従来例の出力選択回路の回路図
【符号の説明】
11 シリコン単結晶基板
12 ゲート酸化膜
13a〜13f ポリシリコンゲート電極
14 LOCOS酸化膜
15 オフセットドレイン領域
16 DMOSトランジスタのチャネル領域
17 LOCOS酸化膜14に囲まれた活性化領域
18 LDDサイドウォール
19 ソース/ドレイン領域
20a〜20c それぞれ共役の関係にあるトランジスタ対[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an output selection circuit in a driver of a matrix type liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal driver is constituted by a semiconductor integrated circuit, and has a plurality of output terminals. Each output terminal selects one value from 2 n gradation voltages by an output selection circuit, and applies a predetermined voltage to the liquid crystal. Is.
[0003]
In recent years, with the increase in size and resolution of liquid crystal display devices, the output selection circuit of the liquid crystal driver also increases the number of analog switches with the increase in the number of gradations and the number of pixels, the load on the liquid crystal data line, and the liquid crystal writing. As the time is shortened, the switch transistor size needs to be increased, and the chip size tends to increase year by year.
[0004]
FIG. 9 shows an example of an output selection circuit in a conventional liquid crystal driver disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-260664.
[0005]
The conventional output selection circuit is composed of an array of enhancement type transistors (hereinafter referred to as EMOS transistors) and depletion type transistors (hereinafter referred to as DMOS transistors), and a desired output can be obtained by setting the arrangement of the enhancement type and the depletion type. FIG. 9 shows a 3-bit output selection circuit as an example. L1 to L3 and their inverted signals are applied to the gate electrodes of the transistors running up and down, and V1 to V8 corresponding to each output are applied from the left side to the offset drain region of the transistors running left and right. Output is obtained. For example, when L1 to L3 is “000”, the value of V1 is obtained for the output Q, and when L1 to L3 is “010”, the value of V3 is obtained for the output Q.
[0006]
As each switching transistor used in the output selection circuit, for example, a transistor having an offset drain structure such as a LOCOS offset structure or an LDD offset structure is used so as to withstand an output voltage necessary for driving the liquid crystal display device.
[0007]
FIG. 2 and FIG. 4 are a cross-sectional view and a plan view, respectively, in the case where the output selection circuit as described above is configured by a LOCOS offset structure transistor. 2 and 4, 11 is a silicon single crystal substrate, 12 is a gate oxide film, 13a to 13f are polysilicon gate electrodes, 14 is a LOCOS oxide film, 15 is an offset drain region, 16 is a channel region of a DMOS transistor, 17 Is an activation region surrounded by the
[0008]
FIG. 6 and FIG. 8 are a cross-sectional view and a plan view, respectively, in the case where the output selection circuit as described above is composed of transistors having an LDD offset structure. In the figure, 11 is a silicon single crystal substrate, 12 is a gate oxide film, 13a to 13f are polysilicon gate electrodes, 15 is an offset drain region, 16 is a channel region of a DMOS transistor, and 17 is surrounded by a
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, along with the recent increase in size and definition of liquid crystal display devices, the above-described output selection circuit of the liquid crystal driver requires an increase in the number of analog switches and an increase in the size of the switch transistor, which increases the chip size. there were.
[0010]
In addition, in order to form a DMOS transistor, a pattern baking process, an impurity implantation process, and an additional cleaning process are required, resulting in an increase in the number of process steps and an increase in process cost.
[0011]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an output selection circuit capable of reducing the chip size and simultaneously reducing the number of process steps.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an output selection circuit according to the present invention includes an EMOS transistor having a LOCOS offset structure and a parasitic transistor having a gate electrode on an extension of one of the LOCOS offset drain regions. Two types of transistor pairs having two types of transistors at symmetrical positions, a transistor row in which at least n of the transistor pairs are connected in an offset drain region, and a transistor in which at least 2 n of the transistor rows are connected at a gate electrode It consists of an array. An input signal and its opposite signal are applied to the gate electrodes of the at least n transistor pairs, respectively, and an input voltage of at least 2 n gradations is applied to one offset drain region of the transistor array. The two types of transistor pairs are arranged so that only one value of the input voltage is output to the other offset drain region of the array. Thus, by using a parasitic transistor instead of the DMOS transistor and further reducing the gate length of the parasitic transistor, the conjugate transistor pair area is reduced, and the chip size can be reduced as shown in FIG. is there. In addition, since no DMOS transistor is used, the number of process steps in the DMOS formation process can be reduced.
[0013]
In order to solve the above problems, another output selection circuit according to the present invention has an EMOS transistor having an LDD offset structure and a gate length that is the same as that of the LDD offset structure so that the offset drain regions on both sides are in contact with each other in the channel portion. Are composed of two types of transistor pairs in which the EMOS transistors having the same structure are connected at symmetrical positions in the offset drain region. It comprises a transistor array in which at least n transistor pairs are connected in an offset drain region, and a transistor array in which at least 2 n transistor arrays are connected through a gate electrode. An input signal and its opposite signal are applied to the gate electrodes of the at least n transistor pairs, respectively, and an input voltage of at least 2 n gradations is applied to one offset drain region of the transistor array. The two types of transistor pairs are arranged so that only one value of the input voltage is output to the other offset drain region of the array. Thus, by using an EMOS transistor with a reduced gate length instead of a DMOS transistor, the area of the conjugate transistor pair can be reduced, and the chip size can be reduced as shown in FIG. In addition, since no DMOS transistor is used, the number of process steps in the DMOS formation process can be reduced.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an output selection circuit according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a silicon single crystal substrate, 12 is a gate oxide film, 13a to 13f are polysilicon gate electrodes, 14 is a LOCOS oxide film, 15 is an offset drain region, and 17 is an activation surrounded by the
[0016]
In the present embodiment, the
[0017]
In this way, by using a parasitic transistor instead of a DMOS transistor, and further disposing an EMOS transistor in a conjugated transistor pair as shown in FIG. 7 in a space that has become unnecessary by reducing the gate length of the parasitic transistor. The chip size can be reduced. In addition, since no DMOS transistor is used, the DMOS formation process can be omitted.
[0018]
Since the output selection circuit of this embodiment does not have a new structure compared to the output selection circuit of the conventional example, it can be easily realized by changing the mask layout and deleting the
[0019]
FIG. 5 is a sectional view of an output selection circuit according to the second embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a silicon single crystal substrate, 12 is a gate oxide film, 13a to 13f are polysilicon gate electrodes, 15 is an offset drain region, 18 is an LDD sidewall, and 19 is a source / drain region. FIG. 7 is a plan view of the output selection circuit according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 corresponds to a cross-sectional view taken along C-C ′ in FIG.
[0020]
In the present embodiment, the
[0021]
As shown in FIG. 7, the chip size can be reduced by arranging the EMOS transistors of the conjugate transistor pair in the space that is not required by using the EMOS transistor having a reduced gate length instead of the DMOS transistor. It can be done. In addition, since no DMOS transistor is used, the DMOS formation process can be omitted.
[0022]
Since the output selection circuit of this embodiment does not have a new structure compared to the output selection circuit of the conventional example, it can be easily realized by changing the mask layout and deleting the
[0023]
In this embodiment, the source / drain regions are added to the configuration, but it is apparent from the first embodiment that the switching transistors may be connected only by the offset drain regions.
[0024]
Furthermore, although the present invention has been described by taking the liquid crystal driver as an example, it goes without saying that the present invention can be applied to an output selection circuit of any driver such as a PDP panel driver or a printer driver.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the output selection circuit according to the present invention reduces the chip size by reducing the gate length of the DMOS transistor, and at the same time omits the DMOS channel injection, thereby reducing the number of process steps and cost. A circuit can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an output selection circuit according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of an output selection circuit with a LOCOS offset structure according to a conventional example. FIG. 4 is a plan view of an output selection circuit with a LOCOS offset structure in a conventional example. FIG. 5 is a cross-sectional view of an output selection circuit in a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of an output selection circuit with an LDD offset structure in FIG. 7. FIG. 8 is a plan view of an output selection circuit according to a second embodiment of the present invention. Circuit diagram of conventional output selection circuit [Explanation of symbols]
11 Silicon
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