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    公开号:WO1980002342A1
    申请号:PCT/JP1980/000072
    申请日:1980-04-14
    公开日:1980-10-30
    发明作者:N Sawazaki
    申请人:Tokyo Shibaura Electric Co；N Sawazaki；
    IPC主号:G11B9-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 信号記録再生装置
    [0003] 技術分野
    [0004] この発明は 半導体層を用いて、 音声 & 映像その 他の情報信号を記録 し再生するための装置に関する 。
    [0005] 背景技術
    [0006] 信号記録デ ィ ス ク と して、 従来よ j？、 機械的加工 に よ ]Γ信号記録を行う音声レ コ ー ドゃ ビデオ デ ィ ス ク、 電子計算機用磁.気デ ィ ス ク等が知 られている 。 しかし ながら、 従来の音声レ コ ー ドや ビデオ デ ィ ス クは、 通 常、 再生專用であって、 任意に信号を記録した ]) 消去 した ] する こ とはでき い。 磁気ディ スクは任意に信 号を記録 した ] 消去した ] すると とができ るが 高密 度紀録が難 しい。 例えぱ、 直径 3 0 imの磁気デ ィ スク での紀録容量は数秒程度である 。
    [0007] と ころで、 近年、 LS I 技術によ ] 大容量の半導体 メ モ リ が得 られる よ う にる つた。 この半導体メ モ リ を 己録媒体と して用いれぱ、 高密度記録が可能で、 しか も信号の記録および消去を任意に行う こ と も でき る と 思われる 。 しかしながら、 このよ う な半導体メ モ リ は、 通常罨極配線を必要と し、 大容量になる程その構成が 複雑にな って信頼性も低下する と い う問題がある 。
    [0008] この発明は、 半導体層を用 て、 複雑 電極配線 を要せず高密度に信号を記録する こ とができ る言己録媒
    [0009] O PI
    [0010] 。. 体を構成し、 かつ任意に信号の記録、 再生およ び消去 を行う と と を可能と した、 信号記録再生装置を提供す る と を 目的とする 。
    [0011] 発明の開示
    [0012] 即ちこの発明は、 半導体層を用いて信号の 12録ぉ よび再生をする装置であって ；
    [0013] (1) 半導体層、
    [0014] (2) こ の半導体層上に形成された、 罨荷を蓄積する機 能を もつ絶縁体膜、
    [0015] (3) こ の铯緣体膜上を、 記録すべき信号が印加された 導電性記録へ ッ ドを钼対的に移動せしめて、 こ の絶 縁体膜に ¾荷を注入して信号を言己録^ る手段、 およ び
    [0016] (4) との手段に よ ] 信号が記録された記録 ト ラ - クに 沿って導罨性再生へグ Pを相対的に移動せしめて、 記録された信号に よ る上 ie半導体曆の電気的特性の 変化を検出 して信号を再生する手段、 - を含むこ と を特徵と している 。
    [0017] 電荷を蓄積する機能を もつ絶縁体膜と して、 例え ばエ レ ク ト レ ッ ト に な 易 絶縁体膜を半導体層上に 被覆 して記録媒体が構成され 信号記録は、 導電性記 録へ タ ドを用いて こ の絶縁体膜中に記録すべき信号に 応じた電荷を注入する こ と に よ 行われる 。 こ う して 注入された電荷は絶縁体膜中に半永久的に蓄積される
    [0018] OMPI WIF° 結果、 こ の絶縁体膜はエ レク ト レ ク ト と る 。 そ して ' エ レク ト レ ツ トの電界によ 2 半導体層に空乏層が拡が る。 そこで記録 ト ラ グ ク に沿って、 例えぱこの空乏層 の静電容量の変化を導電性再生へ ッ ドを用いて検出す s る と とによ ] 信号再生が行われる。
    [0019] この発明に よれば、 半導体層上に複雜な罨極配鎳 を施すこ と な く 、 記録媒体が構成され 信号の記録 よび消去を、 電気的に、 かつ任意に行う こ とができ る。 . しかも磁気デ ィ スクに比べて容易に大き 再生出力が0 得られるため、 記録 ト ラ ッ クの幅を狭 く して、 高密度 に'信号を記録する とができ る 。
    [0020] 図面の簡単 ¾鋭明
    [0021] 第 1 図はとの発明の一実施例における fg録動作を 説明するための図〜 第 2 図は同実施例における再生動5 作を鋭明するための図、 第 3 図は同実施例における別 の再生動作に用いる回路図、 第 4 図はこの発明の別の " 実施例における 己録動作を説明するための図、 第 5 図 は同実施例における再生動作を説明する 7 めの図、 で ある 。
    [0022] 0 発明を実施するための最良の形態 .
    [0023] この発明の詳細を、 添付図面を用いて次に説明す る 。 第 1.図は 2： 発明の一実施例におけ 記録動作を 説明するためのも ので、 記録媒体は一部の断面を示 し ている。 記録媒体は、 P型シ リ コ ン.基板等の半導体層 1 の表面にエ レク ト レ プ ト に ¾ ] 易い V 例えば四弗化 エ チ レ ン樹脂等の絶緣体膜 2 を被覆 したも のである。 給縁体膜 2 は、 半導体層 1 の表面全面に被覆されてい ても よい し、 記録 ト ラ ク ク と なる領域にのみ、 らせん 状にまたは同心円状に選択的に被覆されていて も よ 。 半導体層 1 の裏面にはア ル ミ - ゥ ム等の導電体嫫 3 が 被着されている。
    [0024] 信号記録時には、 と の 12録デ ィ ス ク の铯縁体膜 2 に接 して、 導電性記録ヘ プ ド 4 が用意される 。 記録へ タ ト， 4 は適当 ¾ ト ラ ッ キ ン グ手段に よ 、 絶縁体膜 2 上を矢印で示すよ う に相対的に移動せしめ られる 。 そ して、 こ の記録へ - ト， 4 と導罨体膜 3 の間に記録すベ き信号 5 が印加される 。. 記録すべき信号 5 は記録へ ッ ド 4 の先端よ ] コ ナ放電を生じる程度の電圧とする 。
    [0025] ヽ
    [0026] 例えば、 絶縁体膜 2 をおよそ 0. 1 tin と したと き、 記 録すべき信号 5 は数 1 0 Vである 。 こ う して、 記録へ P 4 を移動せしめるが ら 15録 すべき信号 5 を煩次印加 してい く と と に よ 、 絶縁体 膜 2 中に紀録すべき侑号 5 に応じた電荷が注入され、 絶縁体膜 2 は エ レク ト レ プ ト と る る 。 こ のエ レク ト レ ッ トは注入された置荷を半永久的に蓄積する こ とがで き る 。 この と き、 エ レク ト レ グ ト と な った絶縁体膜 2 の発生する電界に よ って半導体層 1 は電気的特性が変 化し、 半導体層 1 が P型で、 絶緣体膜 2 に注入された
    [0027] 、 Ox PI
    [0028] WIPO 電荷が正電荷であれば、 空乏層 6 が形成される 。 この 空乏層 6 の厚さはエ レク ト レ プ ト の電界の強さ、 つま
    [0029] j 記録すべき信号 5 に よ ])絶緣体膜 2 に注入された電 荷量に応じて変化する。 従ってこ の実施例によれぱ、 信号が空乏曆の厚みの変化と して、 換言すれば静罨容
    [0030] '量の変化と して記録される こ と になる 。
    [0031] 記録された信号の再生は 半導体層 1 の記録 ト ラ タ ク に沿った電気的特性の変化を電気的に検出する こ と で行われる 。 具体的には、 第 2 図に示すよ う に導覚 性再生ヘ プ ト， 7 を用意し、 これと導電体膜 3 との間に 高周波信号 8 を印加 して * 再生へ タ ド 7 を記録 ト ラ ッ クに沿って相対的に移動せし なが ら、 空乏層 の静 電容量変化を検出すれぱよ い。
    [0032] 空乏屠 6 の静電容量変化を検出する手段と して、 従来の鰺置容： I：形 ビデオデ ィ スク プ レー ヤ で用い られ ている、 共振回路を利用する方法も有用である 。 第 3
    [0033] 図にその要部構成を示す。 即ち、 空乏屠 6 の静電容量 を含む、 再生へ タ ド 7 と導罨体嫫 3 間のキ ャ シ タ 9
    [0034] と、 再生へ グ ド 7 に接続されたイ ングク タ 1 0 に よ つ て共振回路 1 1 が構成される 。 この共振回路 1 1 の共 振周波数は、 再生へ プ ド 7 の移動に伴 う空乏層 6 の静 ：電容量変化に よ D変化する 。 そ こ で、 基準発振器 1 2
    [0035] から この共振回路 1 1 に励振信号を供給し、 共振回路
    [0036] 1 1 の出力をダイ ォー ド 1 3 、 抵抗 1 4 およびキ ャ
    [0037] /», WIPO ¾« シタ 1 5 か らな るピーク検波回路 1 6 を通 して取出す。 これによ ] 3、 空乏層 6 の静電容量変化に よ る共振周波 数の変化を検波出力の振幅変化と して検出すると とが でき、 従って記録信号の再生ができる 。
    [0038] 記録信号の消去は、 導電性消去へ ッ ドを記録 ト ラ ク上を移動 しめるがら、 記録の場合と逆極性の直 流信号または高周波信号を印加する こ と によ ])行われ る。 消去へ ： ドは記録へ タ ドと別に用意 して も よい し、 霍己録ヘ プ ドと兼用 と して も よ い。
    [0039] この よ う にとの記録再生装置では、 信号の記録、 再生および消去を、 磁気デ ィ スクにおける と同様に任 意に行う こ とができ る 。 従って 己録媒： ^をデ ィ ス ク状 にし、 記録 ト ラ グ クを らせん状または同心円状に形成 すれば、 従来の音声レ コ ー ドやビデオデ ィ スク
    [0040] ヽ では不 可能であった、 記録 よび再生の両方が可能な信号記 録デ ィ ス クを実現する こ とができ る · また、 との装置 では、 従来の磁気デ ィ ス クに比べて大き な再生出力を 得る こ とが容易であ ] 、 従って記録 ト ラ - クの輻を狭 くする こ とができ、 高密度記録が可能と ¾る 。 更に、 この装置は、 信号の記録、 再生動作は記録へ グ ド、 再 生ヘ プ ト，に よ ])行ってお ])、 記録媒体は半導体層に絶 縁体膜を被覆 しただけの簡単な も のであるか ら、 半導 体メ モ リ における よ う 複雑る電極配線を要せず、 大 量生産が可能で、 かつ信頼性も 高いも の と るる 。 .
    [0041] OMPI WIPO 第 4 図は この発明の別の実施例を示すも のである。 この実施例では、 n 型シ リ コ ン等の半導体屠 2 1 の表 面に、 記録 ト ラ ク と ¾ る領域にのみエ レク ト レ ツ ト に ] 易い铯縁体膜 2 2 が被覆されている 。 半導体屠
    [0042] 2 1 の裏面には全面に導電体膜 2 3 が被着されている。 この実施例における耙録動作は先の実施例と同様であ る。 即ち導電性記録へ - ド 2 4 によ ] 、 記録すべき信 号に応じた置荷が絶縁体膜 2 2 に注入され、 絶縁体膜
    [0043] 2 2 がエ レク ト レ タ ト と ¾ る 。
    [0044] この実施例では、 再生動作を電流検出によ ] 行う ため、 絶縁体膜 2 2 から ¾ る 15録 ト ラ プ ク の両側部に 沿って、 半導伴層 2 1 にこれと逆導電型の第 1 、 第 2 の不純物添加領域 2 5 , 2 6 を形成している β 第 2 の 不純物添加領绂 2 6 の表面には連続的に電極 2 7 が配 設されている 。
    [0045] 再生動作は 第 5 図に示すよ う に、 第 1 の不純物 添加領域 2 5 の表面に摺接する導霍性再生へ P 2 8 を用意 し、 電極 2 7 を接地 して * 再生へ グ ド 2 8 に負 荷抵抗 2 9 を介して負の読出 し罨圧 VR を印加する と とに よ ] 行われる 。 即ち、 記録動作に よ 絶縁体膜
    [0046] 2 2 に電荷 （ いま の場合負電荷 ） が蓄積されている位 置では、 第. 1.、一第 2 の不純物添加領域 2 5 , 2 6 間に - チ ャ ネ ルが形成されている 。 従って再生へ ッ ド 2 8 が その位置に く る と第 1 、 第 2 の不純物添加領域 2 5 , 2 6 間に電流が流れる。 電荷が蓄積されていない位置 ではこのよ う な電流が流れない。 こ う して、 再生へ グ ト， 2 S を相対的に移動せしめて、 出力電圧 Vo u t の変 化を検出する こ とに よ ] 、 信号再生が行われる 。
    [0047] . なお、 この実施例では、 第 1 、 第 2 の不純物添加 領域 2 5 , 2 6 が記録 ト ラ グ ク に沿って連続的に形成 されているため、 再生へ グ ド 2 8 が、 チ ャ ネ ルが形成 されているい位置にあっても、 チ ャ ネ ルが形成されて いる位置か らの電流の回 ])込みが存在する 。 しか し、 この電流の回 ] 込みの影響は、 第 1 の不純物添加領域
    [0048] 2 5 ©比抵抗または層抵抗を ある程度大き く 選ぶこ と に よ ] 、 避ける こ とができ る。 この電流の回 ] 込みの 影響が無視でき るい場合には、 例えば第 1 の不钝 添 加領域 2 5 を不連続的に彤成 し、 降接する不純物添加 領域の間に絶縁物を埋股する構造とすれぱよい。
    [0049] この実施例の場合、 第 1 、 第 2 の不純物添加領域
    [0050] 2 5 , 2 6 を設けて電流検出を行う ため、 先の実施例 に比べる と若干構造が複雑にな D、 また高密度化も,驵 害されるが、 基本的には先の実施例と同様の効果が得 られる 。
    [0051] 以上の実施例においては、 半導体層と してシ リ コ ン基扳を用いる場合を説明 したが、 現在の技術では、 単結晶半導体を用いたのではデ ィ スク の径の大き さに 制限がある 。 しか し、 多結晶半導体やア モ ル フ ァ ス半
    [0052] ΟΜΡΙ
    [0053] th IPO - 導体を用いれば、 例えば金属基板上に化学蒸着等の手 段に よ U これらの半導体屠を形成する こ とに よ ] 、 直 径 2 0 〜 3 5 oaのディ スクの製作も容易である 。 また 記録媒体を必ずしも デ ィ ス ク状にする必要はな く 、 例 ぇぱテープ上にァモ ル フ ァ ス半導体層を形成した半導 体フ ィ ル ム の形態で用いる こ と も可能である 。 また、 信号の記録および再生のための ト ラ ク キ ン グ手段は、 最近の LS I に ける微細加工技術を利用して半導体層 上に微細な ト ラ グ キ ンダ溝を形成する こ とが容易にで き る ので、 特別なサー ^ シ ス テ ムを用 る こ と な く 実 現する こ とができ る 。
    [0054] 産業上の利用可能性
    [0055] こ の発明に係る信号記録再生装置は、 簡単な構造 の紀録媒体を用いて音声.、 像その他の情報信号を任 意に、 かつ高密度に記録し再生する もの と して有用で る。
    权利要求:
    Claims請 求 の ' 範 囲
    1. 半導体屠を用いて信号の記録 よび再生をす る装置であ って ；
    (1) 半導体層、
    (2) と の半導佯屠上に形成された、 電荷を蓄穢する機 能を もつ絶縁体膜、 '
    (3) との絶縁侓膜上を、 記録すべき信号が印加された 導 性記録ベ ドを相対的に移動せしめて、 と の絶 縁.体膜に電荷を注入して信号を記録する手段、 およ び
    (4) こ の手段に よ ])信号が耙録された記録 ト ラ タ クに 沿って導電性再生へ ッ ドを相対的に移動せしめて、 . 記録された信号に よ る J:記半導体層の電気的特性の 変化を検出 して信号を再生する手段、
    を含む信号 12録再生装置。
    2. 上 S己 S荷を蓄積する機能を もつ絶縁体膜は、 エ レク ト レ グ ト に： ¾ ] 易い絶縁体膜である請求の範囲 1 の信号紀録再生装置。
    3. 上言己半導体層の罨気的特性の変化を検出する 手段は、 上記導電性再生へ タ ト，と上記半導体層との間 の静電容量の変化を上記半導体層内に形成される空乏 屠の静罨容量の変化によ ] 検出する も のである請求の 範囲 1 の信号記録再生装置。
    4. 上記半導体屠の電気的特性の変化を検出する
    * O PI Λ, WIFO - 手段は、 上記半導体層内に形成される空乏層の静電容 量を含む共振回路を構成して、 この共振回路の共振周 波数の変化を検出するも のである請求の範囲 1 の信号 記録再生装置。
    5. 上記半導体層の電気的特性の変化を検出する 手段は、 上首己記録 ト ラ ク に沿ってその両側部の上記 半導体層表面に形成された、 上記半導体層と逆導電型 の第 1 、 第 2 の不純物添加領垅と、 これらの不純物添 加領域の一方の表面に連続的に設けられた電極と、 他 方の表面に摺接させて上記導 ¾性再生へ - Pを移動せ しめて上記第 1 、 第 2 の不純物添加領域の間に流れる 電流を検出する手段、 を含む請求の範囲 1 の信号記録 再生装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    GB2060980A|1981-05-07|
    GB2060980B|1983-03-30|
    DE3041414C2|1983-07-21|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1980-10-30| AK| Designated states|Designated state(s): DE GB US |
    1982-02-11| RET| De translation (de og part 6b)|Ref document number: 3041414 Country of ref document: DE Date of ref document: 19820211 |
    1982-02-11| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 3041414 Country of ref document: DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP4424079A|JPS55139643A|1979-04-13|1979-04-13|Semiconductor recording and reproduction system|
    JP79/44240||1979-04-13||
    JP4424179A|JPS55139644A|1979-04-13|1979-04-13|Semiconductor recording system|DE19803041414| DE3041414A1|1979-04-13|1980-04-14|Signal recording/reproducing device|
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