JPS61105863A - 半導体画像記憶素子 - Google Patents
半導体画像記憶素子Info
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- JPS61105863A JPS61105863A JP59227505A JP22750584A JPS61105863A JP S61105863 A JPS61105863 A JP S61105863A JP 59227505 A JP59227505 A JP 59227505A JP 22750584 A JP22750584 A JP 22750584A JP S61105863 A JPS61105863 A JP S61105863A
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- H—ELECTRICITY
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- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/792—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with charge trapping gate insulator, e.g. MNOS-memory transistors
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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。
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、半導体画像記憶素子の構造に関す2゜[従来
の技術〕 従来の半導体撮像素子として、MO8型撮像訃子がある
。2次元型MO8撮像素子の構成を第5図に示す。51
は水平シフトレジスタであり、MOSスイッチ53の一
つのゲートをオンしデータ線を選択し、52は垂直シフ
トレジスタであり、ワード線の一つを選択し、画素部の
MOSスイッチ56の一つを選択する。57はフォトダ
イオードで、光信号を電気信号に変換する受光素子であ
る。また、5日はデータ読み出し線である。
の技術〕 従来の半導体撮像素子として、MO8型撮像訃子がある
。2次元型MO8撮像素子の構成を第5図に示す。51
は水平シフトレジスタであり、MOSスイッチ53の一
つのゲートをオンしデータ線を選択し、52は垂直シフ
トレジスタであり、ワード線の一つを選択し、画素部の
MOSスイッチ56の一つを選択する。57はフォトダ
イオードで、光信号を電気信号に変換する受光素子であ
る。また、5日はデータ読み出し線である。
フォトダイオード57の原理は、まずフォトダイオード
を電源電圧まで充電する。ここで、光信号の強度に応じ
て発生した電荷がフォトダイオードの充電電圧を放電さ
せる。次にMOSスイッチ56がオン状態になれば、選
択されたフォトダイオードは再び電源電圧まで充電され
る。この充放電電流を共通のデータ読み出し線58を通
して、負荷抵抗59により、マトリックス状に配置され
た画素部の光情報を次々に出力信号として取り出し、画
像処理を行なう。
を電源電圧まで充電する。ここで、光信号の強度に応じ
て発生した電荷がフォトダイオードの充電電圧を放電さ
せる。次にMOSスイッチ56がオン状態になれば、選
択されたフォトダイオードは再び電源電圧まで充電され
る。この充放電電流を共通のデータ読み出し線58を通
して、負荷抵抗59により、マトリックス状に配置され
た画素部の光情報を次々に出力信号として取り出し、画
像処理を行なう。
このように前述の従来技術では2次元型MO8撮像素子
は、順次走査により、光情報を画素単位で次々と読み出
していくため、−画像において画素ごとに時間的なずれ
が生じる。一方、−画像情報の時間的なずれをなくすた
めにシフトレジスタの動作速度を速くすると、階調が取
りにくく雑音等の問題がでてくる。特に、画素密度が大
きくなったり、大面積化する場合、画像処理が大変むず
かしくなるという問題点があった。
は、順次走査により、光情報を画素単位で次々と読み出
していくため、−画像において画素ごとに時間的なずれ
が生じる。一方、−画像情報の時間的なずれをなくすた
めにシフトレジスタの動作速度を速くすると、階調が取
りにくく雑音等の問題がでてくる。特に、画素密度が大
きくなったり、大面積化する場合、画像処理が大変むず
かしくなるという問題点があった。
また、一画素につき、MOSスイッチ56とフォトダイ
オード57を必要とするため、フォトダイオードの占め
る面積を必要とする。
オード57を必要とするため、フォトダイオードの占め
る面積を必要とする。
また、MO8撮像素子自身で画素情報を記憶できないと
いう問題点もあった。
いう問題点もあった。
そこで、本発明はこの様な問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、MO8撮像素子の画素部のMO
Sスイッチの代わりに不揮発性メモリを用い、かつ、不
揮発性メモリのチャンネル部に光導電性の非晶質珪素を
用いることによって画像情報を読みこみ、直接不揮発性
メモリに記憶保持ができ、また、画像情報をすべての画
素に同時に読むことができ、時間的にずれのない高密度
大面積の画像処理を可能にする半導体画像記憶素子を提
供することにある。
の目的とするところは、MO8撮像素子の画素部のMO
Sスイッチの代わりに不揮発性メモリを用い、かつ、不
揮発性メモリのチャンネル部に光導電性の非晶質珪素を
用いることによって画像情報を読みこみ、直接不揮発性
メモリに記憶保持ができ、また、画像情報をすべての画
素に同時に読むことができ、時間的にずれのない高密度
大面積の画像処理を可能にする半導体画像記憶素子を提
供することにある。
本発明の半導体画像記憶素子は、不揮発性メモリを用い
、かつ該不揮発性メモリのチャンネル部に導電性を有す
る非晶質半導体を用いたことを特徴とする。
、かつ該不揮発性メモリのチャンネル部に導電性を有す
る非晶質半導体を用いたことを特徴とする。
本発明の上記の素子構成によれば、チャンネル部に入射
する光信号によりチャンネル部に光キャリアが発生し、
チャンネル部の抵抗が下がるため、ゲート・ソース間に
印加したある一定の書き込み電圧より、ゲート絶縁膜に
かかる電圧が光信号の強度に応じて変化するため、光信
号の強度に応じた電荷が半導体不揮発性メモリに記憶保
持されるため画像記憶ができる。
する光信号によりチャンネル部に光キャリアが発生し、
チャンネル部の抵抗が下がるため、ゲート・ソース間に
印加したある一定の書き込み電圧より、ゲート絶縁膜に
かかる電圧が光信号の強度に応じて変化するため、光信
号の強度に応じた電荷が半導体不揮発性メモリに記憶保
持されるため画像記憶ができる。
また、上記の素子を用いて2次元型マ) IJソックス
半導体画像装置に用いた場合、一画面の光情報をすべて
の画素に同時に記憶保持することができる。
半導体画像装置に用いた場合、一画面の光情報をすべて
の画素に同時に記憶保持することができる。
第1図は、本発明の半導体画像記憶素子の一実施例であ
る。
る。
第1図において、ゲート絶縁膜として膜厚が400^の
非晶質窒化珪素13と膜厚が20Hの非晶質酸化珪素1
4の電荷捕獲準位を有する二層膜から成るMNOS(金
属−窒化膜一酸化膜一半導体)型不揮発性メモリであり
、12はゲート電極、15はMNOS型不揮発性メモリ
のチャンネル部となる光導電性のノンドープ又は極微量
のボロンドープi型(真性)非晶質珪素、16はソース
・ドレイン部となるリンドープn型非晶質珪素、17は
ソース俸ドレイン配線である。
非晶質窒化珪素13と膜厚が20Hの非晶質酸化珪素1
4の電荷捕獲準位を有する二層膜から成るMNOS(金
属−窒化膜一酸化膜一半導体)型不揮発性メモリであり
、12はゲート電極、15はMNOS型不揮発性メモリ
のチャンネル部となる光導電性のノンドープ又は極微量
のボロンドープi型(真性)非晶質珪素、16はソース
・ドレイン部となるリンドープn型非晶質珪素、17は
ソース俸ドレイン配線である。
ここで、チャンネル部となるi型非晶質珪+i15は、
光導電子素子として用いるため、非晶質酸化珪素15と
ソース・ドレイン16間の抵抗が、そこに入射する光強
度に応じて変化する。11キ2図に、第1図の等何回路
を示す。
光導電子素子として用いるため、非晶質酸化珪素15と
ソース・ドレイン16間の抵抗が、そこに入射する光強
度に応じて変化する。11キ2図に、第1図の等何回路
を示す。
第2図を用いて、光情報の書き込み動作を説明する。ま
ず、ゲート21.ソース22間に、電子が、薄い酸化膜
をトンネルするのに適当な電圧(例えば+30v)を印
加する。ここで、チャンネル部に光が入射することによ
り、光強度に応じた元キャリアが発生し、ゲート絶縁膜
にかかる電圧が変化し、L型非晶質珪素15から電子が
、ゲート絶縁膜の電圧に応じた電荷量だけ、非晶質酸化
珪素膜14をトンネルし、非晶質窒化珪素膜13と非晶
質酸化珪素膜14の界面や、非晶質窒化珪素膜15の捕
獲準位に捕獲される。つまり、光強度に応じた情報を記
憶保持する。
ず、ゲート21.ソース22間に、電子が、薄い酸化膜
をトンネルするのに適当な電圧(例えば+30v)を印
加する。ここで、チャンネル部に光が入射することによ
り、光強度に応じた元キャリアが発生し、ゲート絶縁膜
にかかる電圧が変化し、L型非晶質珪素15から電子が
、ゲート絶縁膜の電圧に応じた電荷量だけ、非晶質酸化
珪素膜14をトンネルし、非晶質窒化珪素膜13と非晶
質酸化珪素膜14の界面や、非晶質窒化珪素膜15の捕
獲準位に捕獲される。つまり、光強度に応じた情報を記
憶保持する。
第3図は、上記の半導体画像記憶素子を2次元の画像記
憶装置に応用した構成図である。31は、Xドライバー
であり、データ線64を選択し、32はXドライバーで
あり、ワード線55を選択する。36.37は上記のチ
ャンネル部に光導電性素子となるt型非晶質珪素を用い
たMNOS型不揮発性メモリである。63は読み出し専
用のMOSスイッチであり、68は読み出し線である。
憶装置に応用した構成図である。31は、Xドライバー
であり、データ線64を選択し、32はXドライバーで
あり、ワード線55を選択する。36.37は上記のチ
ャンネル部に光導電性素子となるt型非晶質珪素を用い
たMNOS型不揮発性メモリである。63は読み出し専
用のMOSスイッチであり、68は読み出し線である。
この半導体画像記憶装置は、2次元の光情報を同時にす
べての画素に記憶することができる。これは、データ線
34をすべて開放し、ワード線35をすべて同時にオン
状態にしてすべての不揮発性メモリ36のゲートに書き
込み電圧を印加することによって行なわれる。これによ
り、チャンネル部の光導電素子37に入射する光信号の
強度に応じて36のゲート絶縁膜にかかる電圧が変化し
、光信号の強度に応じた電荷が非晶質酸化珪素膜をトン
ネルし、絶縁膜中に記憶保持される。
べての画素に記憶することができる。これは、データ線
34をすべて開放し、ワード線35をすべて同時にオン
状態にしてすべての不揮発性メモリ36のゲートに書き
込み電圧を印加することによって行なわれる。これによ
り、チャンネル部の光導電素子37に入射する光信号の
強度に応じて36のゲート絶縁膜にかかる電圧が変化し
、光信号の強度に応じた電荷が非晶質酸化珪素膜をトン
ネルし、絶縁膜中に記憶保持される。
読み出しは、チャンネル部への入射光を一定にして、従
来の2次元型MO8撮像素子と同じようにマトリックス
状に配置された画像の一つをワード線35とビット線3
4の組み合わせにより、MOSスイッチ33を通して読
み出し録から出力信号を読み出し、ことにより行なわれ
、画像処理される。
来の2次元型MO8撮像素子と同じようにマトリックス
状に配置された画像の一つをワード線35とビット線3
4の組み合わせにより、MOSスイッチ33を通して読
み出し録から出力信号を読み出し、ことにより行なわれ
、画像処理される。
ここで、35のMOSスイッチは、MNOS型不揮発性
メモリであり、このMNOS型不揮発性メモリのしきい
値を適当に調節してMOSスイッチとして代用している
。
メモリであり、このMNOS型不揮発性メモリのしきい
値を適当に調節してMOSスイッチとして代用している
。
次に第4図に、本発明の半導体画像記憶素子の製造工程
を示す。まず絶縁物基板11の上にゲート電極12とし
てアルミ又は工To(酸化インジウムスズ)を形成し、
プラズマ気相成長法を用いて非晶質窒化珪素膜13(4
00X)、非晶質酸化珪素膜14(20X)、ボロンを
0〜1100pp 含むt型非晶質珪i1s、(1oo
ooX)、リンを100 ppm 〜5%含むリンド
ープN型非晶質珪素15(3000X)を連続積層する
((α))。読いて、チャンネル部となる龜型非晶質珪
素15をリンドープ外型非晶質珪素16と共にエツチン
グし、その上にht又は工T017を成膜する((b)
)。最後に、At又は工TOをエツチングし、ソース・
ドレイン配線17を形成し、このht又は工Toをマス
クとして、ソース・ドレイン部を分離するために、リン
ドープn型非晶質珪素18をエツチングする((C))
。
を示す。まず絶縁物基板11の上にゲート電極12とし
てアルミ又は工To(酸化インジウムスズ)を形成し、
プラズマ気相成長法を用いて非晶質窒化珪素膜13(4
00X)、非晶質酸化珪素膜14(20X)、ボロンを
0〜1100pp 含むt型非晶質珪i1s、(1oo
ooX)、リンを100 ppm 〜5%含むリンド
ープN型非晶質珪素15(3000X)を連続積層する
((α))。読いて、チャンネル部となる龜型非晶質珪
素15をリンドープ外型非晶質珪素16と共にエツチン
グし、その上にht又は工T017を成膜する((b)
)。最後に、At又は工TOをエツチングし、ソース・
ドレイン配線17を形成し、このht又は工Toをマス
クとして、ソース・ドレイン部を分離するために、リン
ドープn型非晶質珪素18をエツチングする((C))
。
〔効果〕
以上述べた様に本発明によれば、半導体不揮発性メモリ
のチャンネル部にi型非晶質珪素を用いたため、そのt
型非晶質珪素が光導電性を示すことから、この半導体不
揮発性メモリだけで、半導体画像記憶素子としての機能
を有するという効果を有する。すなわち、半導体不揮発
性メモリのチャンネル部に元情報が入射すると、光キャ
リアが発生し、チャンネル部の抵抗が光信号の強度に応
じて変化するため、半導体不揮発性メモリのゲーt・ソ
ース間に印加される適当な書き込み電圧により、ゲート
絶縁膜にかかる電圧が光信号の強度に応じて変化する。
のチャンネル部にi型非晶質珪素を用いたため、そのt
型非晶質珪素が光導電性を示すことから、この半導体不
揮発性メモリだけで、半導体画像記憶素子としての機能
を有するという効果を有する。すなわち、半導体不揮発
性メモリのチャンネル部に元情報が入射すると、光キャ
リアが発生し、チャンネル部の抵抗が光信号の強度に応
じて変化するため、半導体不揮発性メモリのゲーt・ソ
ース間に印加される適当な書き込み電圧により、ゲート
絶縁膜にかかる電圧が光信号の強度に応じて変化する。
従って、元情報に応じた電荷が非晶質酸化膜をトンネル
して、非晶質酸化珪素膜と非晶質窒化珪素膜の界面又は
非晶質窒化珪素膜中の捕獲準位に捕獲され、光情報を記
憶保持するという特徴を有する。この記憶された光情報
は、不揮発性メモリを用いているため、電源が切れても
牛永久的に記憶されるという効果もある。
して、非晶質酸化珪素膜と非晶質窒化珪素膜の界面又は
非晶質窒化珪素膜中の捕獲準位に捕獲され、光情報を記
憶保持するという特徴を有する。この記憶された光情報
は、不揮発性メモリを用いているため、電源が切れても
牛永久的に記憶されるという効果もある。
また、本発明の半導体画像記憶素子は、半導体不揮発性
メモリのチャンネル部に光導電性を示すt型非晶質珪素
のみを用いただけなので、特別に光導電素子としての領
域を要しないため、単に電気信号のみを記憶する半導体
不揮発性メモリと楠本的には何も変わらず同等の面積で
よく、画素面積の小さい高精細度の半導体画像記憶装置
を作、5ことができる。また、プラズマ気相成長法を用
いているため、絶縁物基板としてガラス基板を用いれば
、安価で大面積の半導体画像記憶装置も作ることができ
るという効果も有する。
メモリのチャンネル部に光導電性を示すt型非晶質珪素
のみを用いただけなので、特別に光導電素子としての領
域を要しないため、単に電気信号のみを記憶する半導体
不揮発性メモリと楠本的には何も変わらず同等の面積で
よく、画素面積の小さい高精細度の半導体画像記憶装置
を作、5ことができる。また、プラズマ気相成長法を用
いているため、絶縁物基板としてガラス基板を用いれば
、安価で大面積の半導体画像記憶装置も作ることができ
るという効果も有する。
一方、第1図のように2次元型マトリックス状の画像記
憶装置は、−画像情報を同時にすべての画素に記憶でき
るため、走査して画像情報を記憶する必要がなく、画素
ごとによる時間的なずれが生じないという効果を有する
。
憶装置は、−画像情報を同時にすべての画素に記憶でき
るため、走査して画像情報を記憶する必要がなく、画素
ごとによる時間的なずれが生じないという効果を有する
。
また、MOSスイッチ等をしきい値を制御したMNOS
型不揮発性メモリで代用すれば、フォト工程が第4図に
示すように6エ程でよく、製造工程が非常にPM単にな
り安価な半導体画像記憶装置を製造することができると
いう効果も有する。
型不揮発性メモリで代用すれば、フォト工程が第4図に
示すように6エ程でよく、製造工程が非常にPM単にな
り安価な半導体画像記憶装置を製造することができると
いう効果も有する。
第1図は本発明の半導体画像記憶素子の一実施例を示す
構造図であり、第2図は第1図の等価回路図である。第
3図は、本発明の半導体画像記憶素子を用いた2次元型
半導体画像記憶装置を示す図である。第4図(α)〜(
C)は本発明の半導体画像記憶素子の製造工程を示す図
。第5図は従来の2次元型MO3撮像素子の構成を示す
図。 11・・・・・・絶縁物基板 12・・・・・・ゲート電極 13・・・・・・非晶質窒化珪素 14・・・・・・非晶質酸化珪素 15・・・・・・非晶質珪素 16・・・・・・n型非晶質珪素 17・・・・・・p、L又は工TO配線21・・・・・
・ゲート 22・・・・・・ソース 23・・・・・・ドレイン 31・・・・・・Xドライバー 32・・・・・・Xドライバー 63・・・・・・MOSスイッチ 34・・・・・・データ線 35・・・・・・ワード線 36・・・・・・MNOS型不揮発性メモリ37・・・
・・・光導電素子 38・・・・・・読み出し線 51・・・・・・水平シフトレジスタ 52・・・・・・垂直シフトレジスタ 56・・・・・・MOSスイッチ 54・・・・・・データ線 55・・・・・・ワード線 56・・・・・・MOSスイッチ 57・・・・・・フォトダイオード 58・・・・・・読み出し線 59・・・・・・負荷抵抗 以 上
構造図であり、第2図は第1図の等価回路図である。第
3図は、本発明の半導体画像記憶素子を用いた2次元型
半導体画像記憶装置を示す図である。第4図(α)〜(
C)は本発明の半導体画像記憶素子の製造工程を示す図
。第5図は従来の2次元型MO3撮像素子の構成を示す
図。 11・・・・・・絶縁物基板 12・・・・・・ゲート電極 13・・・・・・非晶質窒化珪素 14・・・・・・非晶質酸化珪素 15・・・・・・非晶質珪素 16・・・・・・n型非晶質珪素 17・・・・・・p、L又は工TO配線21・・・・・
・ゲート 22・・・・・・ソース 23・・・・・・ドレイン 31・・・・・・Xドライバー 32・・・・・・Xドライバー 63・・・・・・MOSスイッチ 34・・・・・・データ線 35・・・・・・ワード線 36・・・・・・MNOS型不揮発性メモリ37・・・
・・・光導電素子 38・・・・・・読み出し線 51・・・・・・水平シフトレジスタ 52・・・・・・垂直シフトレジスタ 56・・・・・・MOSスイッチ 54・・・・・・データ線 55・・・・・・ワード線 56・・・・・・MOSスイッチ 57・・・・・・フォトダイオード 58・・・・・・読み出し線 59・・・・・・負荷抵抗 以 上
Claims (5)
- (1)半導体不揮発性メモリに於いて、該半導体不揮発
性メモリのチャンネル部に光導電性を有する非晶質珪素
を用いたことを特徴とする半導体画像記憶素子。 - (2)前記非晶質珪素として、ボロンを0〜100pp
m含む該非晶質珪素を用いたことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の半導体画像記憶素子。 - (3)前記半導体不揮発性メモリとして、ゲート絶縁膜
を電荷捕獲準位を有する酸化珪素膜と窒化珪素膜の二層
膜とするMNOS(金属−窒化珪素−酸化珪素−半導体
)型不揮発性メモリを用いたことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の半導体画像記憶素子。 - (4)前記MNOS型不揮発性メモリの酸化珪素膜とし
て、該酸化珪素膜の厚さが75Å〜80Åである非晶質
酸化珪素膜であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の半導体画像記憶素子。 - (5)前記MNOS型不揮発性メモリの窒化珪素膜とし
て、該窒化珪素膜の厚さが100Å〜800Åである非
晶質窒化珪素膜であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の半導体画像記憶素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59227505A JPS61105863A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 半導体画像記憶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59227505A JPS61105863A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 半導体画像記憶素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61105863A true JPS61105863A (ja) | 1986-05-23 |
Family
ID=16861945
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59227505A Pending JPS61105863A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 半導体画像記憶素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61105863A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5270567A (en) * | 1989-09-06 | 1993-12-14 | Casio Computer Co., Ltd. | Thin film transistors without capacitances between electrodes thereof |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5325635A (en) * | 1976-08-21 | 1978-03-09 | Sumitomo Metal Ind | Apparatus for fly prevention of slag particles |
JPS58147070A (ja) * | 1982-02-25 | 1983-09-01 | Mitsubishi Electric Corp | 電界効果トランジスタの製造方法 |
-
1984
- 1984-10-29 JP JP59227505A patent/JPS61105863A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5325635A (en) * | 1976-08-21 | 1978-03-09 | Sumitomo Metal Ind | Apparatus for fly prevention of slag particles |
JPS58147070A (ja) * | 1982-02-25 | 1983-09-01 | Mitsubishi Electric Corp | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5270567A (en) * | 1989-09-06 | 1993-12-14 | Casio Computer Co., Ltd. | Thin film transistors without capacitances between electrodes thereof |
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