JPS62123774A - 半導体アナログメモリ - Google Patents

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 本発明は半導体アナログメモリに係り、特に映像信号を
１フレ一ム分又は１フィールド分記憶し得る半導体アナ
ログメモリに関する。

従来の技術 映像信号を１フレーム分記憶し得る半導体フレームメモ
リとして現在市販されているものは、ダイナミックＲＡ
Ｍ（ランダム・アクセス・メモリ）を１Ｍビット又は４
Ｍビット相当数プリント基板上にマウント集結したもの
であり、ディジタル信号処理された映像信号を１フレー
ム分記憶し、読み出される構成とされている。

発明が解決しようとする問題点 しかるに、上記の従来の半導体フレームメモリは、ダイ
ナミックＲＡＭが多数個必要となるため、大型で、また
高価であるという問題点があった。

そこで、本発明は固体撮像素子の受光部を記録部として
利用すると共に、電荷蓄積機能を有する絶縁体膜を設け
ることにより、上記の問題点を解決した半導体アナログ
メモリを提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明になる半導体アナログメモリは、固体撮像素子の
複数の受光部相当部を記録部として情報信号を書き込む
手段と、記録部の上方に下から順に形成された酸化膜及
び電荷蓄積機能を有する絶縁体膜と、記録部に書き込ま
れた信号を上記絶縁体膜に電荷として帯電蓄積する手段
と、蓄積された電荷に基づく記録信号を読み出す手段と
よりなる。

作用 情報信号、特に映像信号は固体撮像素子の受光部相当部
を記録部として古き込まれる。ここで、固体撮像素子と
して、ＭＯＳダイオード型の受光部構造をもったＣＣＤ
型固体搬像索子又はＭＯ３型固体搬像素子を使用し、撮
像素子における信号読み出し方式を逆に動作させる構造
とし、受光部を記録部として利用した場合、各受光部（
記録部）にＪ３ける信号蓄積時間（記録時間）は１秒〜
数秒程度であり、そのままでは長時間の記録は不可能で
ある。このため、本発明では記録部に蓄積された信号は
前記酸化膜を通してトンネル効果により前記絶縁体膜に
電荷として帯電蓄積する。これにより、この絶縁体膜に
帯電された電荷は消去されない限り保持され、長時間の
記録が可能となる。

このようにして書き込まれ、保持された信号は、前記読
み出し手段により大略固体囮像素子と同様の手法で読み
出される。

実施例 以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例の要部の縦断面図で、半導体
基板１に島状にＣＣＤ型固体撮像素子の受光部に相当す
る記録部２が形成されている。この記録部２は第２図に
示す如く、１つのチップ１４内にマトリクス状に複数個
配設されている。また、第１図において、半導体基板１
及び記録部２の一部上面には酸化膜３が形成されており
、かつ、各記録部２の大半の上部には薄い酸化膜５が夫
々設けられである。

更にその上部には電荷蓄積礪能を有する絶縁体膜の一例
としての窒化シリコン１ａ（ＳｔｚＮ４）６が形成され
である。窒化シリコン膜６の表面には透明導電膜７が形
成されており、これは電極８を介して駆動電圧源１０に
接続されている。酸化膜３内には第１図及び第２図に夫
々示す如く垂直転送ＣＣＤ部（トランスファーゲート電
極）１１が配設されている。

まず、信号書き込み時の動作につき説明するに、第２図
に示す入力端子１５に入来した映像信号は、チップ１４
内蔵の入力増幅器１６でインピーダンス変換された後、
水平転送ＣＣＤ部１７及び垂直転送ＣＣＤ部１１を夫々
転送されて記録部２に供給されて蓄積される。ＣＣＤ型
固体撮像素子と異なる点は、本実施例では入力増幅器１
６と水平転送ＣＣＤ部１７及び垂直転送ＣＣＤ部１１が
設けられている点である。なお、固体撮ｕ子では読み出
し用に垂直転送ＣＣＤ部１１を有しているが、書き込み
用としても垂直転送ＣＣＤ部１１を共用する構成とはな
っていない。

映像信号はＮＴＳＣ方式の場合、その１フレ一ム分は１
／３０秒で伝送される。一方、上記記録部２に電荷とし
て蓄積された信号は、時間と共に放電して行き、ある程
度以上放電してしまうと信号が失われてしまうが、信号
を失わない蓄積時間は通常、１秒〜数秒である。従って
１フレ一ム分の映像信号はチップ１４内の全記録部２に
蓄積されることができ、その蓄積について説明すると、
第３図（ａ）はＣＣＤ電極部１１に印加される電圧波形
、同図（ｂ）は駆動電圧源１０から供給する電圧波形を
示す。

第４図（ａ）は読み込み用信号がＣＯＤ転送部１３の横
の記録部の所に転送されて来た状態を示し、タイミング
は第３図の（ｂ）のｔｌの時点である。

第４図（ｂ）は、、ＣＣＤ翫送部１３から記録部２に信
号を移し替えている状態を示し、タイミングは第３図（
ｂ）のｔ２の時点である。第４図（Ｃ）は記録部２に移
し替え終での状態を示し、タイミングは第３図（ｂ）の
ｔ３の時点である。

第４図（ｄ）は、電荷蓄積部１２へ電荷が蓄積された状
態を示し、タイミングは第３図＜ｂ）のｔ４及びｔ４′
である。

次に読み出し時の動作につき説明するに、読み出し時に
大切なことは、最初に各記録部の横のＣＯＤ転送部１３
に電荷を満杯にして置く事である。

これは読み込み口から飽和レベルの信号を送り込む事に
より可能である。

この状態が第３図（ｂ）のｔ５の時点で、第４図（ｅ）
に示す如くになる。

第４図（ｆ）は、読み出し時の状態であり、タイミング
は第３図（ｂ）のｔ６の時点である。この時の説明を加
えておくと、バリヤ一部４により発生したポテンシャル
バリヤー２２をオーバーしたＣＯＤ転送部１３のキャリ
ヤーは記録部２の部分に移動する。なお記録部２のポテ
ンシャルの深さは、電荷蓄積部１２に蓄えられている電
荷量に比例して浅くなったり、深くなったりする（蓄え
られている電荷ｍが多ければ浅くなる）。又、ポテンシ
ャルバリヤー２２の高さも同時に記録部２の深さに引張
られて上下する。

この様にして、第４図（ｅ）に示ずような転送ＣＣＤ部
１３に満載されたキャリヤーはポテンシャルバリヤー２
２の変動に比例した吊が記録部２の部分に流れ出す。こ
の流れ出しが終った状態・　（第４図（ｆ））の次に、
第４図（ｇ）、タイミングとしては第３図のｔ７の信号
を加える事により記録部２の部分に流れ出したキャリＶ
−は基板１の中に放出されてしまう。

この状態で垂直転送ＣＣＤ部１１に残ったキャリヤー（
蓄積電荷に比例した電荷量を放出した残りのキャリヤー
）を読み出し信号として水平転送ＣＣＤ部９→増幅器２
０→出力端子２１へと送り出す事により読み出しは完了
する。

第４図（ｈ）は蓄積されたまま何もしない時の状態を示
す。第４図（１）は蓄積された電荷を消去する方法を示
す図で、第３図に示すバイアスタイミングｔ９の状態に
する（すなわちθの高電圧を印加する）。又は、紫外線
を外部から与える方法もある。

なお、第１図中、１３は読み出し時の半導体基板１の空
乏層を示す。第１図に１２で示す如く蓄積された電荷は
何回読み出しても消えない。ただし、酸化膜５の膜質に
よりリークすることがあり、その場合には徐々に蓄積電
荷が無くなることはある。

蓄積電荷の消去を行なう場合は、（イ）紫外線照射によ
り蓄積電荷をリークする。（ロ）駆動電圧源１０の極性
を逆（この場合は負）にし、読み出しモードで動作させ
る。（ハ）駆動電圧源１０の極性を逆（この場合は負）
にして、書き込みモードにして黒レベル信号を入力する
、等々の方法がある。

また上記の如くフレームメモリとして使用する以外に、
クロックのタイミングを選定することによってフィール
ドメモリとしても使用することができることは勿論であ
る。更に、窒化シリコン膜６はフローティングゲートで
もよい。

発明の効果 上述の如く、本発明によれば、固体囮像素子を利用して
アナログ信号処理により、映像信号の１フレ一ム分又は
１フイ一ルド分を記憶することができ、１デツプにまと
まり、従来の多数のダイナミックＲＡＭを使用したフレ
ームメモリに比し、安価、かつ、小型に構成することが
できる等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部の一実施例の縦断面図、第２図は
本発明のチップの概略構成の一実施例を示す図、第３図
は駆動電圧波形を示す図、第４図は駆Ｗノ時間毎の蓄積
、読み出し説明図である。 １・・・半導体基板、２・・・記録部、３・・・酸化膜
、４・・・バリヤ一部、５・・・簿い酸化膜ζ６・・・
窒化シリコン膜、１１・・・垂直転送ＣＣＤ部、１４・
・・チップ、１５・・・映像信号入力端子、１６・・・
入力増幅器、１７・・・水平転送ＣＣＤ部。 特許出願人　日本ビクター株式会社 チアん７フ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体撮像素子の複数の受光部相当部を記録部として情報
   信号を書き込む手段と、該記録部の夫々の上方に順次に
   積層された酸化膜及び電荷蓄積機能を有する絶縁体膜と
   、該記録部に書き込まれた信号を該酸化膜を通してトン
   ネル効果により該絶縁体膜に電荷として帯電蓄積する手
   段と、該絶縁体膜に蓄積された電荷に基づく記録信号を
   読み出す手段とよりなることを特徴とする半導体アナロ
   グメモリ。