JP2551759B2

JP2551759B2 - 情報転送装置

Info

Publication number: JP2551759B2
Application number: JP61191851A
Authority: JP
Inventors: 文隆簡; 憲司中村; 直司早川; 雅典竹之内; 勇下田; 昌彦奥貫
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-08-15
Filing date: 1986-08-15
Publication date: 1996-11-06
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JPS6348692A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、固体電子線発生源を用いたメモリユニット
間で電子線を偏向制御することにより情報を転送する情
報転送装置に関するものである。

［従来の技術］従来、電子線を利用したメモリユニットとして、例え
ば（G.W.Ellis他,Applied Physics Letters,Vol,24,No.
9,1974,419頁）などによりエレクトロンビームアドレス
ドMOSと称されるものが知られている。これは、MOS（Me
tal Oxide Semiconductor）構造のキャパシタに、書き
込み電子線を入射させて絶縁層に正孔を蓄積させ、蓄積
させた正孔の一部を読み出し電子線により消失させるこ
とによって情報を読み出すものである。

このような情報の読み出しにおいては、情報が一部分
破壊されるためそのままでは多数回の読み出しが不可能
である。従って、多数回の読み出しを行うためには再書
き込みを要するため、必要な情報を入手するためには時
間がかかり、また長時間の放置により情報が消失すると
いった欠点もある。更に、これらの電子線を用いたメモ
リユニット間で情報を転送する場合、或いは情報をシフ
トする所謂シフトレジスタ機能、シリアルパラレル情報
変換機能を達成しようとした場合においても、情報を順
次に読み出して再書き込みを行うといった繁雑な方法が
必要であり、極めて長い演算時間を要する。

［発明の目的］本発明の目的は、電子線を利用するメモリユニット間
の情報転送を並列に即座に実行することを可能とし、更
にシフト機能を利用することにより所謂シリアルパラレ
ル情報変換、一次元、二次元情報変換も可能とする情報
の入出力が容易な情報転送装置を提供することにある。

［発明の概要］上述の目的を達成するための本発明の要旨は、電子線
源と電子線検出手段と該電子線検出手段の信号により前
記電子線源を駆動する駆動手段とを１単位とする複数の
単位から成る複数のメモリユニットと、１つのメモリユ
ニットの複数の前記単位の前記電子線源からそれぞれ出
射した電子線を同時に偏向し、他の１つのメモリユニッ
トの複数の前記単位の前記電子線検出手段にそれぞれ入
射することにより所定のメモリユニットの複数の前記単
位の情報を他のメモリユニットの複数の前記単位に同時
に転送させる電磁界発生手段とを備えたことを特徴とす
る［発明の実施例］本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図はその概略構成図であり、メモリユニットMU
0、MU1、MU2が上から下に順次に配置されている。この
メモリユニットMU0、MU1、MU2には電子線検出手段Ｄと
駆動手段Ｔと電子線源Ｅとから成る単位Ｕが複数個配さ
れている。なお、説明の簡略化のためメモリユニットと
して３行２列のマトリクスを有するメモリユニットMU
0、MU1、MU2を用いたが、それぞれの単位Ｕはエピタキ
シャル成長、リソグラフィ等の半導体技術で形成するこ
とができるので、極めて高密度に形成することができ
る。メモリユニットMU1の上部にはシフトレジスタSR1
が、下部にはシフトレジスタSR2が配置されており、こ
れらのメモリユニットMU0、MU1、MU2に対向して、電子
線EBが容易に透過できるように多数個の孔が開けられた
グリッドＧが設けられている。メモリユニットMU0の加
速電極GND0、メモリユニットMU1の加速電極GND1、メモ
リユニットMU2の加速電極GND2とグリッドＧとの間には
それぞれ電源VAが配されており、メモリユニットMU0〜M
U2及びグリッドＧ、メモリユニットMU0〜MU2からグリッ
ドＧに向う電子線EBのそれぞれに垂直に、即ちｙ方向に
磁界B0が印加されるような図示しない磁界発生手段が設
けられている。

ここで、第１図のメモリユニットMU0〜MU2に配置され
ている単位Ｕについて、第２図及び第３図により説明す
る。第２図は１単位Ｕの断面図を示しており、単位Ｕは
pn接合から成る電子線検出手段Ｄと駆動手段Ｔと電子線
源Ｅとから成り、ｐ型半導体で形成された基板SSの表面
に絶縁層INSが形成され、絶縁層INSの上部には各種電極
が取り付けられている。基板SS中に裏側からnpn接合さ
れて形成された電子線検出手段Ｄには、基準電圧を与え
る電極DN、正バイアスを与える電極DI、逆バイアスを与
える電極DPが取り付けられている。また、基板SSには絶
縁層INSの開口部を介して加速電極GNDが取り付けられて
いる。電子線検出手段Ｄの横には、基板SS中に裏側から
np⁺，n⁺接合されて形成された駆動手段Ｔが配置されて
おり、この駆動手段Ｔには電極TB、TE、TCが取り付けら
れている。更に、駆動手段Ｔの横には基板SS中に裏側か
らnp⁺pn⁺接合されて形成された電子線源Ｅが配置されて
いる。電子線源Ｅとしてはこの第２図に示すような、例
えば特公昭54-30274号、特開昭54-111272号、特開昭56-
15529号、特開昭57-38528号公報等に開示されている固
体電子線源が好ましい一例である。この電子線源Ｅは電
極ENを電極EPに対し正電位、つまり逆方向バイアスを印
加することによりアバランシェ効果により電子を発生さ
せ、正の電圧を印加することによりその開口部から電子
を真空中に引き出す引き出し電極EGが設けられている。
また、このようなpn接合を利用した固体電子線源とし
て、順方向バイアスにより動作させるネガティブワーク
ファンクション形のもの、その他の所謂電界放出形、熱
電子放出形のものが使用できる。

第３図は上述の素子を駆動するためのブロック回路図
である。電子線検出手段Ｄの電極DIにはスイッチSWI、
電極DNにはスイッチSWN、電極DPにはスイッチSWPが接続
されている。電子線検出手段Ｄに電子線EBを入射する書
き込みモードをＷモード、電子線源Ｅから電子線EBを出
射する読み出しモードをＲモードとしたとき、スイッチ
SWI、スイッチSWPには書き込みスイッチＷ及び読み出し
スイッチＲがそれぞれ対向して設けられており、スイッ
チSWIに対応したスイッチＷには電圧VWが、スイッチＲ
には電圧VRが印加されるようになっている。そして、ス
イッチSWNに対応したスイッチＷ、Ｒには電圧が印加さ
れないようになっており、スイッチSWPに対応したスイ
ッチＷには負電圧VBが印加され、スイッチＲには入力端
子INを介して外部の情報が入力されるようになってい
る。駆動手段Ｔにおける電極TBはDPと接続されており、
スイッチSWPによりスイッチＷ又はスイッチＲと接続さ
れるようになっている。また、駆動手段Ｔの電極TCには
電流源ICが接続されており、電極TEは電子線源Ｅの電極
ENと接続され、電極TE、ENから出力端子OUTにより情報
を外に取り出すことができるようになっている。引き出
し電極EGは電源VGと接続されており、電極EPは加速電極
GNDと接続されている。

先ず、Ｗモード時について考えてみると、スイッチSW
I、SWN、SWPはそれぞれスイッチＷ側に接続されている
ので、電子線検出手段Ｄにおいて電極DNを基準電圧とし
て、電極DIに正の電圧VWがバイアスとして印加され、電
極DPに逆バイアス電圧VBが印加されることになる。ま
た、電極DN、DP間は逆バイアスのため電流は流れない。

ここで、電子線EBは電極DIを透過し絶縁層INS内で電
子・正孔対を生ずる。この電子・正孔対のうち正孔が絶
縁層INSとｎ層の界面に近い絶縁層INS内に蓄積される。
この正孔として蓄積された電荷は、電子線EBの照射がな
いときでも比較的安定に保存される。このとき、駆動手
段Ｔにおいては電極TBにもスイッチSWPを介して電極DP
と同様に、逆バイアス電圧VBが印加されているため、カ
ットオフ状態であり電子線源Ｅも動作しない。

一方、Ｒモード時においてはスイッチSWI、SWN、SWP
はそれぞれスイッチＲ側に接続されている。このとき、
電子線検出手段Ｄの状態を検知する方法としては、逆方
向電圧を電極DI、DP間に与えたときのブレークダウン電
圧が、絶縁層INSに蓄積された電荷の有無に応じて異な
る現象を利用することが好ましい一方法である。即ち、
電極DIに書き込み時よりも更に高い正の電圧で、かつ絶
縁層INSに電荷が蓄積されていないときにはブレークダ
ウンせずに、絶縁層INSに電荷が或る閾値以上に蓄積さ
れているときには、ブレークダウンして電流が流れるよ
うな電圧を与えることにより読み出しが行われる。この
ようなブレークダウン効果を利用することにより、高感
度の電子線検出手段Ｄを得ることができる。

先ず、電子線検出手段Ｄがブレークダウンした場合を
考えると、電極DIからDPへ電流が流れることになる。こ
の電流により、電極TBからTEへ順方向に電流が流し込ま
れるため駆動手段Ｔはオン状態となり、電子線源Ｅが駆
動手段Ｔにより駆動される。電子線検出手段Ｄがブレー
クダウンしない場合は、電極DIから電極DPの方向に電流
が流れず駆動手段Ｔがオフ状態のままとなり、その結果
電子線源Ｅから電子線EBは出射されないことになる。

なお、読み出し時に電子線検出手段Ｄに蓄積されてい
る電荷の殆ど全てを、外部に放出する条件で使用する完
全破壊読み出しを行うRDモードと、蓄積されている電圧
の一部のみを読み出し、閾値以上の電荷量を残す部分破
壊読み出しを行うRNモードが設定できる。このRDモード
とRNモードとの選択は、例えばRDモードにおいては蓄積
電荷が放出されるのに十分な時間で読み出し、RNモード
ではそれに比較して短い時間で読み出す等の手段により
容易に達成できる。

また、第２図においてＲモード時には出力端子OUTか
ら情報の有無を電気的に読み出すことができ、入力端子
INに強制的に電圧を印加することにより情報を書き込む
ことができる。

上述した単位Ｕを配置したメモリユニットMUを用いた
情報転送装置の動作を再び第１図を用いて説明する。第
１図において、シフトレジスタSR1、SR2は外部に対し情
報を入力するためのものであり、これは前述したように
半導体基板上に通常の電気回路により形成することがで
きる。第１図の場合に、シフトレジスタSR1は単位U11
1、U121の入力端子INに情報を書き込み、シフトレジス
タSR2は単位U311、U321の出力端子OUTから情報を読み出
すためのものである。グリッドＧは電子線EBを加速する
ためのものであり、このグリッドＧは例えば電子線源Ｅ
の引き出し電極EGでも同様な効果を得るが、比較的大き
な加速電圧を印加する場合には用いたほうが望ましい。
磁界B0の大きさは例えば電子線源E120から出射された電
子線EBが、電子線検出手段D121に入射するように適当な
大きさに設定されている。

第１図（ａ）はメモリユニットMU0の電子線源E120、E
210、E320に電荷としての情報があり、他には電荷がな
い場合が示されており、メモリユニットMU0、MU2はＲモ
ードに設定されており、メモリユニットMU1はＷモード
に設定されている。メモリユニットMU0に記憶された情
報に応じ、電子線源E120、E210、E320から出射した電子
線EBは、主としてグリッドＧと加速電極GND0間の電圧VA
により加速されてグリッドＧを通過し、次に磁界B0によ
り回転し再びグリッドＧを通過して、加速電極GND1とグ
リッドＧとの間の電圧VAにより再加速され、メモリユニ
ットMU1の電子線検出手段D121、D211、D321に入射す
る。グリッドＧのメモリユニットMU0〜MU2の反対側には
殆ど電界は存在しないため、電子線源Ｅと電子線検出手
段Ｄとの対応は主として磁界B0に支配される。

次に、第１図（ｂ）に示すようにメモリユニットMU0
〜MU2とグリッドＧとの間の電圧VAを逆転し、メモリユ
ニットMU1をＲモードに、メモリユニットMU0、MU2をＷ
モードに設定すれば、電子線源E121、E211、E321から出
射した電子線EBは電子線検出手段D122、D212、D322に入
射する、このようにして、２つのステップによりメモリ
ユニットMU0の情報は、メモリユニットMU1を経由してメ
モリユニットMU2に同時に並列的に転送される。このと
き、読み出しもＲモードとして前述の完全破壊読み出し
のRDモードを採用すれば、メモリユニットMU2のみに情
報が存在し、部分破壊読み出しのRnモードではメモリユ
ニットMU0〜MU2に同一情報が記憶される。

更に、メモリユニットMUの大きさ等によって決まる磁
界B0を僅かに強く又は弱くすることにより、情報のシフ
トを行うことができる。これを第４図により説明する
と、メモリユニットMU2からMU1へ情報を転送するに当
り、磁界B0を第３図と逆の方向に同じ強さで印加すれ
ば、電子線源E122、E212、E322から出射した電子線EBは
電子線検出手段D121、D211、D321へ入射するが、図示の
ように磁界B0がB0＋ΔＢとなるように適当に選択する
と、電子線EBは１行分シフトされた電子線検出手段D22
1、D311に入射することになり、情報のシフトを行うこ
とができる。なお、第４図の例では電子線源E322からの
電子線EBは加速電極GND1に入射して失なわれる。

このようなシフト機能を用いると、外部からの情報を
シフトレジスタSR1から取り入れて順次にシフトするこ
とにより、情報をメモリユニットMU0〜MU2上に二次元的
に展開することができる。この一例として、シフトレジ
スタSR1から順次に並列的に単位U111、U121に情報を取
り込み、シフト機能を用いることにより３行２列の情報
をメモリユニットMU2に転送した後に、この情報はその
ままにして次にシフトレジスタSR1から３行２列の情報
を取り込み、メモリユニットMU0に転送した後に、メモ
リユニットMU1に一括してメモリユニットMU2の情報を転
送して、メモリユニットMU2の情報はそのままにしてお
く、といった操作を行うことができる。

このときの操作の様子を第５図のタイミング図を用い
て説明する。この第５図において、第１クロックから第
５クロックまでは奇数クロックごとにシフトレジスタSR
1から単位U111、U121に書き込まれた新しい情報を含ん
でメモリユニットMU1からMU2へ情報が転送される。これ
は第１図（ｂ）に示された動作と同様のものである。一
方、偶数クロックではメモリユニットMU2からMU1へ情報
が転送されるが、磁界が−（B0＋ΔＢ）に設定されてい
るため１行分のシフトが行われる。これは、第４図に示
された動作と同様のものである。

第６クロックから第10クロックまでも同様に、偶数ク
ロックではシフトレジスタSR1から単位U111、U121に新
しく書き込ませた情報と共に、メモリユニットMU1からM
U0へ情報が転送される。このときは、下方のメモリユニ
ットMU1から上方のメモリユニットMU0へ情報が転送され
るため磁界は−B0となる。一方、奇数クロックではメモ
リユニットMU0からMU1へ情報が転送されるが、磁界Ｂが
B0−ΔＢに設定されるため１行分のシフトが行われる。

ここで注意すべきことは同様な１行分の順方向シフト
でも、列に平行と反平行なシフトでは必要な磁界が異な
ることである。これは第４図でメモリユニットMU1から
メモリユニットMU0とMU2へのシフト動作を考えれば明ら
かである。このようなシフト動作時においては、Ｒモー
ドは完全破壊読み出しのRDモードであることが必要であ
る。一方、第11クロックではメモリユニットMU2からMU1
へ情報が転送されるが、メモリユニットMU2の情報を保
存する場合は部分破壊読み出しのRNモードを用いる。

以上の説明では、３つのメモリユニットMU0〜MU2間の
情報転送について説明したが、一般にこれは少なくとも
２個以上のメモリユニットMU間の情報転送に容易に拡張
できる。また、上述の実施例では複数個のメモリユニッ
トMUを一次元的に配置した場合を示したが、各メモリユ
ニットMUを二次元的に配置し同様の効果を得ることがで
きる。

第６図はこれを示したものであり、メモリユニットMU
1、MU2、MU3、MU4が二次元的に配置された基板のｙ方向
に磁界発生手段SM1及びSM2が対向して配され、ｘ方向に
磁界発生手段SM3及びSM4が対向して配されている。前述
したように、磁界発生手段SM1、SM2によるｙ方向の磁界
により、メモリユニットMU1とMU2の間及びメモリユニッ
トMU3とMU4の間の情報転送・シフトをする。また、磁界
発生手段SM3、SM4によりｘ方向の磁界によって、メモリ
ユニットMU1とMU3の間、及びメモリユニットMU2とMU4の
間の情報転送・シフトを行い、任意のメモリユニットMU
においての情報の列方向のシフト及び逆シフト、行方向
のシフト及び逆シフトも実施し得る。

［発明の効果］以上説明したように本発明に係る情報転送装置は、電
子線源と電子線検出手段と駆動手段とから成る複数個の
メモリユニット間で情報を転送するに際し、磁界発生手
段を制御し電子線を偏向することにより、並列的に即座
に情報転送を実行することを可能とし、更に磁界発生手
段を適宜に制御することによるシフト機能を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る情報転送装置の実施例を示し、第１
図、第４図、第６図は実施例の構成図、第２図は電子線
検出手段、駆動手段、電子線源の説明図、第３図はブロ
ック回路図、第５図は動作説明のためのタイミング図で
ある。符号Ｄは電子線検出手段、Ｔは駆動手段、Ｅは電子線
源、MU0〜MU4はメモリユニット、Ｇはグリッド、SM1〜S
M4は磁界発生手段である。

フロントページの続き (72)発明者竹之内雅典東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者下田勇東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者奥貫昌彦東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電子線源と電子線検出手段と該電子線検出
手段の信号により前記電子線源を駆動する駆動手段とを
１単位とする複数の単位から成る複数のメモリユニット
と、１つのメモリユニットの複数の前記単位の前記電子
線源からそれぞれ出射した電子線を同時に偏向し、他の
１つのメモリユニットの複数の前記単位の前記電子線検
出手段にそれぞれ入射することにより所定のメモリユニ
ットの複数の前記単位の情報を他のメモリユニットの複
数の前記単位に同時に転送させる電磁界発生手段とを備
えたことを特徴とする情報転送装置。
【請求項２】前記電磁界発生手段は偏向電極とした特許
請求の範囲第１項に記載の情報転送装置。
【請求項３】前記複数のメモリユニットはそれぞれ電子
線加速電極を有する特許請求の範囲第１項に記載の情報
転送装置。