JPH033358A - シフトレジスタ - Google Patents

シフトレジスタ

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JPH033358A
JPH033358A JP1138462A JP13846289A JPH033358A JP H033358 A JPH033358 A JP H033358A JP 1138462 A JP1138462 A JP 1138462A JP 13846289 A JP13846289 A JP 13846289A JP H033358 A JPH033358 A JP H033358A
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JP
Japan
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region
thyristor
shift register
type layer
shallow
Prior art date
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Pending
Application number
JP1138462A
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English (en)
Inventor
Hisatsugu Hashimoto
橋本 久嗣
Yasunaga Yamamoto
泰永 山本
Akira Kadoma
門間 明
Kazufumi Yamaguchi
山口 和文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH033358A publication Critical patent/JPH033358A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は回路の簡略化、プロセスの簡単化によってコス
トの低減を可能にするシフトレジスタに関するものであ
る。
従来の技術 デイスプレィ、プリンタ等において耐圧が高く、ドライ
ブ能力が大きいシフトレジスタが求められている。バイ
ポーラICで構成したシフトレジスタとして、代表的な
ものに、フリップフロップ回路を縦列接続してなるシフ
トレジスタがある。このシフトレジスタは、耐圧、ドラ
イブ能力の面で、優れているが、1段当り十数価のトラ
ンジスタを必要とする為、多段のシフトレジスタを構成
する場合、回路が複雑になり、素子間で高精度のマッチ
ップを必要とする。
発明が解決しようとする課題 シフトレジスタをIC化する際、プロセスにエピタキシ
ャルプレーナー法が用いられる。エピタキシャルプレー
ナー法は、トランジスタ素子に電流増幅率が80以上の
良好な素子が得られる反面、エピタキシャル成長工程を
必要とする為、通常のバイポーラICの場合、9枚のマ
スクを必要とし、工程面でのコストの低減は困難である
。一方、三重拡散法を用いた場合、エピタキシャル成長
を必要とせず、三重の不純物拡散工程で素子を形成する
為、必要なマスク枚数は6枚であり、工程面のコスト減
が期待できる反面、基板への漏れ電流が大で、PNP素
子の電流増幅率が悪く、コレクタ電流が1mAで、電流
増幅率は4〜6程度しかない。更に、三重拡散法を使用
した場合、トランジスタ素子の性能のばらつきが大きく
、多数の素子でシフトレジスタを形成するのは困難であ
る。その為、三重拡散法を用いた場合では、安定に動作
するシフトレジスタを形成するのは難しい。又、通常の
フリップフロップ回路でシフトレジスタを構成した場合
、回路規模が大きくなり、コスト高になる。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明のシフトレジスタは
、プロセスに三重拡散法を用い、サイリスタを形成し、
このサイリスタを段間結合トランジスタで、縦列接続し
た回路で構成されたものである。
作用 本発明は、上記した構成によって、チップコストを低減
することが可能になる。サイリスタによるシフトレジス
タは、基本的にサイリスタの“オン”状態、“オフ”状
態の2状態の自己保持機能を利用している。一方、サイ
リスタを等価回路的に、PNP素子とNPN素子を夫々
、相互のベースとコレクタを接続した素子と見た場合、
PNPとNPNの電流増幅率hFEの積が、3以上であ
れば、サイリスタ動作が可能である。したがって、PN
Pの電流増幅率が低くても、サイリスタとして動作させ
る場合は、全く支障がなく、サイリスタによるシフトレ
ジスタを走査させることができる。このシフトレジスタ
は、プロセスが簡単な三重拡散法で形成できると同時に
シフトレジスタ回路が簡単で、チップ面積が縮小できる
為、チップコストが低減できる。
実施例 以下本発明のシフトレジスタの一実施例について図面を
参照しながら説明する。
第1図は、本発明の一実施例におけるシフトレジスタの
平面図である。S、のP型基板上に素子を形成して構成
している。la、lb、〜1dは、段間結合NPN )
ランリスクであり、2a、2b。
〜2dは、サイリスタである。2aのサイリスタのNゲ
ートは、1aのNPNトランジスタのコレクタと、ジャ
ンパ4aと、抵抗5aに、アルミで結線されている。2
aのサイリスタのカソードは、1bのNPN)ランリス
クのエミッタと、ジャンパ3aにアルミで結線されてい
て、3aを通ってクロック入力線6に接続されている。
又、2aのサイリスタのPゲートは1bのトランジスタ
のベースにアルミで結線されている。同様に、2bのサ
イリスタも、1bのNPN )ランリスク、ICのNP
N )ランリスクに結線されているが、カソードは、ジ
ャンパ3bを通ってクロック入力綿7に接続されている
。以下同様に、2Cのサイリスタのカソードは、ジャン
パ3Cを通うてクロック人力線6に、2dのサイリスタ
のカソードは、ジャンパ3dを通ってクロック入力線7
に、各々接続されている。3a、3cは、クロック入力
線6に接続する為のジャンパであり、3b、3dは、ク
ロック人力線7に接続する為のジャンパである。
4a、4b、〜4dは、サイリスタのNゲート出力電圧
を外部へ出力する為のジャンパである。5a、5b、〜
5dは、負荷抵抗であり、片方はVCC線9に、もう片
方はNPN )ランリスク1のコレクタとサイリスタ2
のNゲートに接続されている。6.7はクロック人力線
、9は、■CC線である。8は、サイリスタのアノード
バイアス源と、サイリスタのアノードを結線する為の、
アノ−ドバイアス供給線である。以上の様に構成された
シフトレジスタの動、作については、後に、第5図のシ
フトレジスタの回路図、第6図のシフトレジスタのタイ
ミングチャート図を使用して、詳しく説明をする。
第2図は、このシフトレジスタで使用したサイリスタの
平面図であり、第3図は、断面図である。
以下、第2図及び第3図を用いてサイリスタの構造を説
明する。16はP型のSi基板であり、この基板上に、
不純物を拡散して素子を形成している。
17は酸化膜層で、14は深いN形層を拡散して形成し
た分離領域である。10は分離領域内に浅いP形層を拡
散して形成したサイリスタのアノード領域であり、11
は分離領域内に浅いP形層を拡散して形成したサイリス
タのPゲート領域である。又、12はPゲート領域内に
浅いN形層を拡散して形成したカソード領域であり、1
3は分離領域内に浅いN形層を拡散して形成したNゲー
ト8i域である。
又、15a、15b、 〜15dは、サイリスタの各々
の領域と、アルミ配線とのコンタクトを取る為のコンタ
クト穴である。15aはNゲート9M域、15bは、カ
ソード領域、15cはPゲート領域、15dはアノード
領域内に、各々形成されている。以上の様に構成された
サイリスタについて、以下、第3図及び第4図を用いて
その動作を説明する。
第4図は、PNPとNPNを用いて表したサイリスタの
等価回路図である。サイリスタは、P−N−P−N構造
をもつが、第4図に示すように、PNP トランジスタ
18と、NPN )ランリスク19の、コレクタとベー
スを、各々互いに接続した構造をしていると考えられる
。20はアノードであり、21はカソードである。22
はNゲートであり、23はPゲートである。このPNP
 )ランリスク18は、第3図のアノード領域10と分
離領域14とPゲート領域11で形成される横形P−N
−P構造を表しており、NPN )ランリスク19は、
カソード領域12とPゲート領域11と分離領域14で
形成されるN−P−N構造を表している。最初に、サイ
リスタのOFF状態を考える。PNPトランジスタ18
がOFFの場合、PNPのコレクタ電流は流れず、NP
Nトランジスタ19のベースには電流は流れない。
よってNPNもOFF状態にあり、コレクタ電流が流れ
ず、PNPのベース電流が流れないから帰還がかかって
PNPもOFF状態を保ちつづける。
次にサイリスタのON状態を考える。PNPトランジス
タ18がONの場合、PNPのコレクタ電流が流れ、N
PN )ランリスク19のベースに電流が流れる。よっ
てNPNもON状態にあり、コレクタ電流が流れるので
、PNPのベース電流が流れ帰還がかかってPNPもO
N状態を保ちつづける。
以上の様な動作機構により、サイリスタは0N10FF
状態の自己保持機能を有する。
第5図は、このサイリスタを使用したシフトレジスタの
回路図である。第5図において、24aは読み取り開始
信号STをNPN )ランリスク24bとPNP )ラ
ンリスク24cを用いて等価回路的に表した入力バッフ
ァ用サイリスタに伝達する人力結合トランジスタである
。NPN )ランリスク25a、25b、 〜25e、
PNP トランジスタ26a、26b、〜26eは夫々
、相互のベースとコレクタが接続されていてサイリスタ
を等価回路的に表している。このサイリスタは、第1図
のサイリスタ2に相当する。NPN )ランリスク27
a、27b〜27fは本殿の導通状態を検知して次段の
サイリスタへ伝達する段間の結合トランジスタであり、
第1図のトランジスタ1に相当する。抵抗28a、28
b。
〜28eは結合トランジスタの負荷抵抗である。この負
荷抵抗は、第1図の負荷抵抗5に相当する。
33はサイリスタのアノード電圧を発生する内部バイア
ス源である。31.32は夫々、2相クロツクの入力端
子であって、31は奇数段のサイリスタのカソードに、
32は偶数段のサイリスタのカソードに接続されている
。この端子と、サイリスタのカソードを接続する線は、
第1図のクロック入力線に相当する。STは走査開始信
号の入力端子であり、Slはシフトレジスタを直列接続
するとき、前段のシフトレジスタの拡張端子(EXT)
を接続する入力端子である。NPN )ランリスク29
aとPNP)ランリスク29bにより、等価回路的に表
されたサイリスタ、30a、30bの抵抗からなる回路
は、終端処理回路であり、最終のシフトレジスタのEX
T端子をT端子に接続して、最終信号の安定化を図る為
のものである。34a、34b、〜34eは、このシフ
トレジスタの出力端子で、サイリスタのNゲートに接続
されている。以上の様に構成されたシフトレジスタにつ
いて、以下第5図及び、第6図を用いてその動作を説明
する。
まず第6図は本シフトレジスタのタイミングチャートを
示すものである。まず第6図(a)に示す様にST端子
に“H11レベルのパルスが入力されると、入力バッフ
ァ用サイリスタのゲート電極は°“L″になり、この状
態でサイリスタのカソードが“L”つまりクロックφ2
が“L″であれば、このサイリスタは導通状態は保持さ
れる。この状態を第6図(d)に示す。第6図(d)の
“H”レベルは、サイリスタがON状態を表している。
入力バッファ用サイリスタが導通状態であれば、段間の
結合トランジスタ27aを通じて、第1段のサイリスタ
のNゲート出力端子34aの電圧はクロックφlの状態
によらずL”になる。その後、クロックφ1が“L I
Iになると、第1段のサイリスタは、Nゲート電圧が′
L”′である為、導通状態となり、結果的に、Nゲート
出力電圧は°“L ++のまま保持される。この状態を
第6図(e)に示す。このときφ2が“H++になる為
、大力バッファ用サイリスタはカソードが“H“°にな
り、第6図(d)に示す様にOFF状態になる。又、第
1段のサイリスタが、ON状態で、φ1が“°L°゛で
あれば、第1段と第2段の股間結合トランジスタを通じ
て第2段のNゲート出力端子34bの電圧は°“L 1
1になる。その後、クロックφ2が“L”になると、第
2段のサイリスタは、Nゲート電圧が“1.11である
為、導通状態になり、Nゲート出力電圧は“L”のまま
保持される。この状態を第6図(f)に示す。以下同様
の動作を前段、次段のサイリスタでくり返して、第6図
(e)〜(5)に示す様に、出力端子34aから34d
に、“L″状態順次シフトして、シフトレジスタとして
動作する。ここで、第6図(e)〜(5)は、出力端子
34a〜34dの出力電圧を示している。第7図は、本
発明の第2の実施例におけるシフトレジスタで使用した
、サイリスタと段間結合NPN トランジスタを同−分
MS!域に形成した素子の平面図である。又、第8図は
、この素子の断面図である。以下、第7図及び第8図を
用いてこの素子の構造を説明する。43はP型のS五基
板であり、この基板上に不純物を拡散して素子を形成し
ている。
44は酸化膜層で、41は、深いN形層を拡散して形成
した分離領域である。35は、分離領域内に浅いP形層
を拡散して形成したサイリスタのアノード領域であり、
36は、分離領域内に浅いP形層を拡散して形成したサ
イリスタのPゲート領域である。
又、37は、Pゲート6N域内に浅いN形層を拡散して
形成したカソード領域である。39は、分!IfI f
iI域内に浅いP形層を拡散して形成したNPNのベー
ス領域であり、40は、ベース領域内に浅いN形層を拡
散して形成したエミッタ領域である。ところで、38は
、浅いN形層を拡散したサイリスタのNゲートS!域で
あるが、同時に段間結合トランジスタの」レクタ領域に
もなっている。このシフトレジスタにおいて、サイリス
タのNゲートと段間結合NPN トランジスタのコレク
タは、結線されている。しかも、どちらもN形層である
ので、この2素子を同一分離領域に形成した場合、Nゲ
ートとコレクタは、同一のNの拡散層で形成することが
できる。この素子を使用することにより、シフトレジス
タの面積を少なくすることが出来、さらにチップコスト
を低減することができる。42a。
42b、〜42fは、この素子の各領域と、A2配線と
のコンタクトを取る為のコンタクト穴である。
本実施例は、第1の実施例と比べて、サイリスタと段間
結合NPNトランジスタを、同一の分離領域に形成した
点で異なるのみで、基本的な回路構成、動作モードは、
第1の実施例と同じである。
発明の効果 以上の説明から、本発明は、プロセスに三重拡散法を用
い、サイリスタを形成し、このサイリスタを段間結合ト
ランジスタで縦列接続した回路により、コストを低減す
ることのできるシフトレジスタを形成することが可能に
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例におけるシフトレジスタの
平面図、第2図は、このシフトレジスタで使用したサイ
リスタの平面図、第3図は、その断面図、第4図は、そ
の等価回路図、第5図は、このシフトレジスタの回路図
、第6図は、その動作タイミングチャート、第7図は、
本発明の第2の実施例におけるシフトレジスタで使用し
た、サイリスタと段間結合NPN トランジスタを同一
分離領域に形成した素子の平面図、第8図はその断面図
である。 1・・・・・・NPN )ランリスタ、2・・・・・・
サイリスタ、3.4・・・・・・ジャンパ、5・・・・
・・負荷抵抗、6,7・・・・・・クロック入力線、8
・・・・・・アノードバイアス供給線、9・・・・・・
VCCLIO・・・・・・アノード領域、11・・・・
・・PゲーHff域、12・・・・・・カソード領域、
13・・・・・・Nゲート領域、14・・・・・・分離
領域、15・・・・・・コンタクト穴、16・・・・・
・P型基板、17・・・・・・酸化膜層。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プロセスに三重拡散法を用い、サイリスタを形成
    し、このサイリスタを段間結合トランジスタで縦列接続
    したことを特徴とするシフトレジスタ。
  2. (2)深いN形層を拡散して分離領域を形成し、分離領
    域上に浅いN形層を拡散してNゲート領域を形成し、更
    に、分類領域内に浅いP形層を拡散してPゲート領域と
    アノード領域を形成し、Pゲート領域内に浅いN形層を
    拡散してカソード領域を形成してなる構造のサイリスタ
    からなることを特徴とする請求項(1)記載のシフトレ
    ジスタ。
  3. (3)サイリスタと段間結合トランジスタを、深いN形
    層の拡散領域からなる同一分離領域に形成してなる素子
    からなることを特徴とする請求項(1)記載のシフトレ
    ジスタ。
  4. (4)深いN形層を拡散して分離領域を形成し、分離領
    域内に浅いNを拡散してNゲート領域とコレクタ領域を
    形成し、更に分離領域内に浅いP形層を拡散してPゲー
    ト領域とアノード領域とベース領域を形成し、Pゲート
    領域内に浅いN形層を拡散してエミッタ領域を形成して
    なる素子からなることを特徴とする請求項(3)記載の
    シフトレジスタ。
JP1138462A 1989-05-31 1989-05-31 シフトレジスタ Pending JPH033358A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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