DE3689524T2 - Optische Speichervorrichtung und Verfahren zur Herstellung. - Google Patents

Optische Speichervorrichtung und Verfahren zur Herstellung.

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DE3689524T2 DE86107253T DE3689524T DE3689524T2 DE 3689524 T2 DE3689524 T2 DE 3689524T2 DE 86107253 T DE86107253 T DE 86107253T DE 3689524 T DE3689524 T DE 3689524T DE 3689524 T2 DE3689524 T2 DE 3689524T2
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Description

  • Die hier angegebene Erfindung betrifft optische Datenspeichervorrichtungen. In den Vorrichtungen werden Daten in einem Material gespeichert, das zwischen detektierbaren Zuständen durch das Aufbringen von projizierter Strahlenergie darauf umschaltbar ist.
  • Nichtablative, zustandsänderbare Datenspeichersysteme, z. B. optische Datenspeichersysteme, zeichnen Informationen in einem zustandsänderbaren Material auf, das zwischen mindestens zwei detektierbaren Zuständen umschaltbar ist, und zwar durch das Aufbringen von projizierter Strahlenergie darauf, beispielsweise von optischer Energie. Daten können dabei reversibel oder irreversibel gespeichert werden. Wenn optische Energie angewandt wird, um den Zustand des zustandsänderbaren Materials zu bestimmen, kann die gemessene Eigenschaft das Reflexionsvermögen sein. Das Reflexionsvermögen ist eine Funktion von Wellenlänge, Materialdicke und Brechzahl, wobei die Brechzahl eine Funktion des Zustands des Materials ist.
  • Eine Datenspeichervorrichtung hat eine Struktur, bei der das Datenspeichermaterial auf einem Substrat abgestützt und in Vergußmaterialien vergossen ist. Im Fall von optischen Datenspeichervorrichtungen umfassen die Vergußmaterialien beispielsweise Antiablationsmaterialien und -schichten, thermische Isoliermaterialien und -schichten, Antireflexmaterialien und -schichten, Reflexionsschichten und chemische Isolationsschichten. Außerdem können verschiedene Schichten mehr als eine dieser Funktionen ausüben. Beispielsweise können Antireflexschichten außerdem Antiablationsschichten und thermische Isolationsschichten sein. Die Dicken der Schichten einschließlich der Schicht des zustandsänderbaren Datenspeichermaterials sind optimiert, um die zur Zustandsänderung erforderliche Energie zu minimieren und das hohe Kontrastverhältnis, das hohe Träger/Störsignal-Verhältnis und die hohe Stabilität von zustandsänderbaren Datenspeichermaterialien zu maximieren.
  • Das zustandsänderbare Material ist ein Material, das reversibel oder irreversibel aus einem detektierbaren Zustand in einen anderen detektierbaren Zustand oder Zustände umschaltbar ist durch das Aufbringen von projizierter Strahlenergie darauf. Zustandsänderbare Materialien sind derart, daß die detektierbaren Zustände hinsichtlich ihrer Morphologie, ihrer Oberflächentopographie, der relativen Ordnungsgrade, der relativen Fehlordnungsgrade, ihrer elektrischen Eigenschaften, ihrer optischen Eigenschaften einschließlich der Brechzahl und des Reflexionsvermögens oder hinsichtlich Kombinationen von ein oder mehr dieser Eigenschaften verschieden sein können. Der Zustand von zustandsänderbarem Material ist detektierbar durch die elektrische Leitfähigkeit, den spezifischen elektrischen Widerstand, den optischen Transmissionsgrad, die optische Absorption, die optische Brechung, das optische Reflexionsvermögen oder Kombinationen davon.
  • Die Bildung der Datenspeichervorrichtung umfaßt die Abscheidung der einzelnen Schichten beispielsweise durch Verdampfungsabscheidung, CVD-Verfahren und/oder Plasmaspritzen. Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet Plasmaspritzen Aufsputtern, Glimmentladung und plasmaunterstützte CVD-Beschichtung.
  • Materialien auf Tellurbasis werden als zustandsänderbare Materialien zur Datenspeicherung verwendet, wenn die Zustandsänderung eine strukturelle Änderung ist, die durch eine Änderung des Reflexionsvermögens erkennbar ist. Dieser Effekt wird beispielsweise beschrieben von J. Feinleib, J. deNeufville, S.C. Moss und S.R. Ovshinsky in "Rapid Reversible Light-Induced Crystallization of Amorphous Semiconductors", Appl. Phys. Lett., Vol. 18(6), S. 254-257 (15. März 1971) und in US-PS 3 530 441 von S.R. Ovshinsky, Method and Apparatus For Storing And Retrieving Of Information. Eine neuere Beschreibung von Tellur-Germanium- Zinn-Systemen ohne Sauerstoff findet sich bei M.Chen, K.A. Rubin, V. Marrello, U.G. Gerber und V.P. Jipson in "Reversibility And Stability of Tellurium Alloys for Optical Data Storage", Appl. Phys. Lett., Vol. 46(8), S. 734-736 (15. April 1985). Eine neuere Beschreibung von Tellur- Germanium-Zinn-Systemen mit Sauerstoff findet sich bei M. Takanaga, N. Yamada, S. Ohara, K. Nishiciuchi, M. Nagashima, T. Kashibara, S. Nakamura und T. Yamashita in "New Optical Erasable Medium Using Tellurium Suboxide Thin Film", Proceedings SPIE Conference on Optical Data Storage, Arlington, VA, 1983, S. 173-177.
  • Zustandsänderbare Materialien auf Tellurbasis sind im allgemeinen Ein- oder Mehrphasensysteme, (1) wobei die Ordnungserscheinungen einen Keimbildungs- und Wachstumsprozeß (der entweder homogene oder heterogene Keinbildungen oder beide einschließt) umfassen, um ein System von ungeordneten Materialien in ein System von geordneten und ungeordneten Materialien umzuwandeln, und (2) wobei das Glasumwandlungs- Phänomen das Schmelzen und rasche Abschrecken des phasenänderbaren Materials umfaßt, um ein System von ungeordneten und geordneten Materialien in ein System von weitgehend ungeordneten Materialien umzuwandeln. Die vorgenannten Phasenänderungen und Trennungen treten über relativ kleine Entfernungen auf unter inniger Phasenüberlappung und Gesamtstruktur-Diskriminierung und sind für lokale Änderungen der Stöchiometrie hochempfindlich.
  • Eine hauptsächliche Beschränkung von optischen Datenspeichervorrichtungen ist der Mangel an Reproduzierbarkeit des Kontrasts von einer Produktionsserie zur nächsten. Der Kontrast ist die Differenz zwischen dem Reflexionsvermögen des optischen Datenspeichermaterials in einem Zustand und seinem Reflexionsvermögen in einem anderen Zustand. Das Reflexionsvermögen wird durch Interferenzerscheinungen beeinträchtigt. Das Reflexionsvermögen des optischen Datenspeichermediums hängt von der Dicke der Schicht des optischen Datenspeichermediums, der Wellenlänge der projizierten optischen Strahlenergie, die zum Abfragen verwendet wird, und der Brechzahl des optischen Datenspeichermediums ab.
  • Die Abfrageeinrichtung ist typischerweise eine monochromatische Lichtquelle. Die Wellenlänge dieser monochromatischen Lichtquelle definiert die Wellenlänge für Interferenzerscheinungen.
  • Die Brechzahl kann durch Steuerung der chemischen Zusammensetzung des Mediums eingestellt werden. Dies umfaßt auch die Steuerung der Zusammensetzung beispielsweise von Sputter- Targets, Verdampfungsquellen und Gasen für das chemische Bedampfen.
  • Die Dicke ist eine schwieriger zu steuernde Variable als die Zusammensetzung. Die Dicken von aufgebrachten Dünnschichten werden bisher beispielsweise dadurch gesteuert, daß gleichzeitig das zu beschichtende Substrat und ein Oszillator beschichtet werden. Die Oszillatorfrequenz ist eine indirekte Funktion der Beschichtungsdicke. Die Differenz der Oszillatorfrequenz seit dem Beginn einer Abscheidungsserie bis zum Ende der Abscheidungsserie kann mit der Abscheidungsdicke korreliert werden. Die Abscheidungsdicke bestimmt dann das Reflexionsvermögen der Beschichtung bei einer gegebenen Brechzahl.
  • Die Dicke kann auch durch Messen der optischen Dicke oder optischen Dichte der Beschichtung gesteuert werden. Beispielsweise beschreibt die US-PS 3 773 548 von Baker et al., METHOD OF MONITORING THE RATE OF DEPOSITING A COATING SOLELY BY ITS OPTICAL PROPERTIES, ein Verfahren, bei dem die Beschichtungsdicke gesteuert wird durch Messen der optischen Dichte einer aufgedampften Schicht auf einem kontinuierlich vorwärtsbewegten Substrat. Bei Baker wird die optische Dichte eines Punkts nur einmal gemessen. Diese Messung wird genutzt, um die Abscheidungsrate an einer vorhergehenden Abscheidungsstation einzustellen.
  • Die Dicke kann auch gemessen werden durch Bestimmen der Interferenzringe der Beschichtung, wie beispielsweise von Alvin Goodman in "Optical Interference Method for the Approximate Determination of Refractive Index and Thickness of a Transparent Layer", Applied Optics Vol. 17 (Nr. 17), S. 2779-2787 (September 1978), und von R.D. Pierce und W.B. Venard in "Thickness Measurements of Films On Transparent Substrates By Photoelectric Detection of Interference Fringes", Rev. Sc. Instrum., Vol. 45 (Nr. 1), S. 14-15 (Januar 1974), beschrieben wird.
  • Ein weiteres Problem, das bisher mit optischen Datenspeichervorrichtungen einhergeht, sind Konzentrationsgradienten in bezug auf die Abscheidungstiefe. Dies wird durch "Initialisierung" nicht vollständig behoben. Das heißt, daß zwar das Speichermaterial initialisiert werden muß, beispielsweise wie in der übertragenen, gleichzeitig anhängigen US-Anmeldung Serial-Nr. 667 294 vom 1. Nov. 1984 von Rosa Young and Napoleon Formigoni, Method Of Forming An Optical Data Storage Device beschrieben ist, daß dadurch aber die vertikalen Gradienten nicht unbedingt beseitigt werden.
  • Derzeitige Systeme sind Multiphasensysteme, in denen die Ordnungserscheinungen eine Vielzahl von Festkörperreaktionen und/oder -Wechselwirkungen umfassen, um ein System von hauptsächlich ungeordneten Materialien in ein System von geordneten und ungeordneten Materialien umzuwandeln, und bei denen die Glasbildungsphänomene Fest-Fest-, Fest-Flüssig- und Flüssig-Flüssig-Reaktionen und/oder -wechselwirkungen umfassen, und zwar einschließlich Reaktionen und/oder Wechselwirkungen an Phasengrenzflächen, um dadurch ein System von ungeordneten und geordneten Komponenten in ein System von hauptsächlich ungeordneten Komponenten umzuwandeln. Die obigen Phasentrennungen treten über relativ kleine Entfernungen unter inniger Überlappung der Phasen und Gesamtstruktur-Diskriminierung auf.
  • Beispielhaft für dieses Reaktionssystem innerhalb der Schicht von Phasenänderungsmaterial ist die Reaktion der bekannten ungeordneten Germanium-Tellur-Sauerstoff-Systeme unter "kristallisierenden" Bedingungen zur Bildung von Germaniumoxiden einschließlich von Suboxiden und nichtstöchiometrischen Oxiden, Tellur und verschiedenen Germanium- Tellur-Verbindungen, wobei das Tellur kristallin ist.
  • Eine weitere wesentliche Einschränkung der Verwendung von Zustandsänderungs-Materialien für die optische Datenspeicherung ist der Kompromiß zwischen thermischer Stabilität und Kristallisierungsrate. Eine weitere Einschränkung ist die Abhängigkeit des Zyklusverlaufs von dem Kontrastverhältnis bei Auftreten von Grenzflächen-Wechselwirkungen zwischen phasenänderbaren Materialien. Eine subtilere Beschränkung ist die beobachtete Erhöhung des "Gelöscht"-Signal-Rausch- Verhältnisses in bezug auf die Zeit im eingeschriebenen Zustand vor dem Löschen. Der Grund hierfür ist, daß das Reflexionsvermögen ebenfalls eine Funktion der Kristallit- Orientierung ist. Das "Gelöscht" -Signal-Rausch-Verhältnis wird größer mit der Auslösung von bestimmten bevorzugten Keimbildungen und/oder dem Auftreten von Umgruppierungen von Keimbildungsstellen während der Lagerung bei Raumtemperatur.
  • Eine weitere Einschränkung in bezug auf die Verwendung von zustandsänderbaren Materialien für die optische Datenspeicherung ist die Empfindlichkeit des optischen Datenspeichermediums für lokale Änderungen der Stöchiometrie. Wenn beispielsweise die Vergußschicht, die in Kontakt mit dem chalkogenen zustandsänderbaren Speichermaterial ist, Germaniumoxid ist, muß das Germaniumoxid im wesentlichen stöchiometrisches GeO&sub2; sein, um entweder das Diffundieren von Germanium in das zustandsänderbare Chalkogen-Datenspeichermedium oder das Diffundieren von Sauerstoff aus dem zustandsänderbaren Chalkogen-Datenspeichermedium in das Geox zu vermeiden. Im wesentlichen stöchiometrisches Germaniumdioxid ist jedoch zwar brauchbar in optischen Datenspeicher- Schichtstrukturen, es ist aber wasserdurchlässig.
  • Eine weitere Begrenzung der Datenspeicherrate ergibt sich durch die langsame Ordnungs- oder Löschzeit. Ein Aspekt der langsamen Ordnungszeit ist die Empfindlichkeit der Ordnungszeit gegenüber Variablen wie dem Herstellungsverlauf und dem Lebensdauerverlauf, d. h. dem Ordnungs-Fehlordnungs-Zyklusverlauf. Um beispielsweise hohe Ordnungsraten zu erzielen, die beispielsweise in der Größenordnung von 0,1 bis 10 us liegen, ist es manchmal notwendig, die Vorrichtung nach dem Aufbringen der Chalkogenid-Zustandsänderungsschicht, aber vor dem Aufbringen einer anschließenden Schicht, z. B. einer Sperr- und einer Vergußschicht, zu altern. Ein weiterer Aspekt dieses Problems ist, daß die Schalt- oder Ordnungszeit mit zunehmenden Ordnungs-Fehlordnungs-Zyklen zunehmen kann. Diese Zunahme der Schalt- oder Ordnungszeit mit den Ordnungs-Fehlordnungs-Zyklen wird durch zunehmende Fehlordnung in dem geordneten Material oder Bereichen davon identifiziert.
  • Eine Datenspeichervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist in EP-A-0 120 539 beschrieben. Die Informationen werden durch Einbrennen von Löchern in das Datenspeichermedium, d. h. in die Aufzeichnungsschicht, gespeichert.
  • Ein Datenspeichermedium, das eine Chalkogenid-Aufzeichnungsschicht und ein Vernetzungsmittel aufweist, ist in Proceedings of SPIE, Vol. 420, S. 200-204 beschrieben.
  • Außerdem beschreibt US-A-3 778 785 ein Halbleitermaterial, das fähig ist, durch das Aufbringen eines gepulsten Hochgeschwindigkeits-Laserstrahls sich vom kristallinen in den amorphen Zustand zu ändern. Das Halbleitermaterial ist beispielsweise Te&sub8;&sub0;Ge&sub1;&sub5;As&sub5;.
  • Schließlich ist in US-A-4 357 366 beschrieben, eine Bildspeicherplatte durch eine dünne Tellurschicht auf einer Grundplatte und Bilden von mindestens zwei Schichten eines jeweils anderen Telluroxids auf der Oberfläche der Tellurschicht herzustellen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer optimalen "Lösch"-Signal-Rausch-Verhältnisinvarianz in bezug auf "Schreib"-Speicherzeit und der Erhalt eines optimalen Kontrastverhältnisses in bezug auf den Zyklusverlauf. Die "Speicherzeit" ist die Zeit, die in einem vorhergehenden "beschriebenen" bzw. "Schreib"-Zustand verbracht wurde. "Zyklusverlauf" umfaßt entweder die Anzahl Zyklen oder die Zeitdauer in jedem Zustand oder beides. Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Löschgeschwindigkeit beispielsweise in der Größenordnung von weniger als 1 us zu erhöhen.
  • Die Erfindung ist in Patentanspruch 1 gekennzeichnet, und bevorzugte Ausführungsformen sind in Unteransprüchen beansprucht.
  • Gemäß der Erfindung ist das Chalkogenid reversibel umschaltbar und weist ca. 1-20 Atom-% eines Schaltmodulators auf, der ein Übergangsmetall und/oder ein Halogen ist.
  • Die Umschaltung erfolgt beispielsweise durch optische Energie, Teilchenstrahlenergie oder dergleichen.
  • Das reversibel umschaltbare Chalkogenid weist z. B. Tellur auf, das mit einem Vernetzungsmittel oder Vernetzungsmitteln anwesend ist, so daß das Material reversibel umschaltbar ist zwischen einem ersten System einer amorphen, ersten Zusammensetzung oder Zusammensetzungen von Tellur und Vernetzungsmittel und einem zweiten System eines kristallinen Tellurs und einer amorphen, zweiten Zusammensetzung bzw. Zusammensetzungen von Tellur und Vernetzungsmittel. Das kristalline Tellur und die ungeordneten zweiten Tellur- und Vernetzungsmittel-Zusammensetzungen erfahren eine effektive Phasentrennung bei Kristallisierung der amorphen ersten Tellur-Vernetzungsmittel-Zusammensetzung. Der Unterschied zwischen den optischen Eigenschaften der beiden Zustände genügte um eine Diskriminierung dazwischen zu ermöglichen.
  • Die Dicke von einer oder beiden dielektrischen Schichten kann eingestellt werden. Im Fall der unteren dielektrischen Schicht wird das Reflexionsvermögen der Abscheidung auf einer Referenzprobe, die eine bereits abgeschiedene Schicht von zustandsänderbarem Material enthalten kann, während der Abscheidung überwacht. Auf diese Weise kann die Abscheidung der unteren dielektrischen Schicht gesteuert werden, indem beispielsweise ihr Reflexionsvermögen unter echten Einsatzbedingungen nächst einer zustandsänderbaren Schicht überwacht wird.
  • Das Datenspeichermedium kann hergestellt werden durch Abscheidung der Materialien, um eine im wesentlichen gleichförmige Beschichtung zu bilden. Die Beschichtung kann zwischen ca. 10 nm und 150 nm oder mehr liegen.
  • Das Problem von Gradienten in Schichten, die durch Verdampfen gebildet sind, wird durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung überwunden. Diese Gradienten können gesteuert und sogar beseitigt werden, indem in einer Vakuumabscheidungseinrichtung folgendes vorgesehen wird: (1) eine erste, im wesentlichen konvektionslose, eine Vielzahl von Komponenten aufweisende Chalkogenid-Quelle und (2) eine zweite Chalkogen-Quelle. Die erste Quelle ist bevorzugt eine im wesentlichen Einphasenquelle. Sie kann eine Feststoffquelle oder eine Flüssigkeitsquelle sein. Fakultativ kann eine dritte, sauerstoffhaltige Quelle anwesend sein. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird das im wesentlichen konventionslose, Multikomponenten-Einphasen-Chalkogenidmaterial in einen nichtkondensierten Zustand, z. B. ein Gas, überführt, und zwar im wesentlichen mit Äquivalenz zwischen Quelle/ nichtkondensiertem Zustand. Das Material wird dann auf das Substrat im wesentlichen mit Äquivalenz zwischen nichtkondensiertem Zustand/Überzug aufgebracht. Das resultierende Speichermaterial ist reversibel von einem detektierbaren Zustand in einen anderen umschaltbar.
  • Der Schaltmodulator bildet effektive Keimbildungsstellen im Schreibzustand, um eine großvolumige Fraktion von kleinen Kristalliten und willkürliche Kristallitorientierung im Löschzustand zu erhalten. Das dient der Steigerung der Kristallisierungsrate und erlaubt die Diskriminierung zwischen relativ geordneten und relativ ungeordneten Zuständen, um ein relativ invariantes "Lösch"-Signal-Rausch-Verhältnis in bezug auf die Zeit im vorhergehenden " Schreib"-Zustand zu erhalten.
  • Es wird angenommen, daß der Schaltmodulator arbeitet, indem er Keimbildungsstellen vorsieht, z. B. durch Einführung von Störstellenzuständen oder -bändern in die elektronische Struktur der Chalkogenid-Phase, um dadurch elektrisch aktive Zentren in der Chalkogenid-Phase zu bilden, wobei diese lokalisierten elektrisch aktiven Stellen als Keimbildungsstellen wirken können. Alternativ oder zusätzlich kann der Schaltmodulator als ein Kristallwachstumsförderer wirken, der ungeordnete Chalkogenidketten abbricht.
  • Der Schaltmodulator ist ein Übergangsmetall oder ein Halogen. Bevorzugt werden die Übergangsmetalle der linken Spalte von Gruppe VIII, Ni, Pd, Pt und Gemische davon, wobei Ni bevorzugt wird. Der Schaltmodulator ist in der Zusammensetzung in einer Konzentration von ca. 0,1-20 Atom-% und bevorzugt von ca. 1-10 Atom-% vorhanden. Zusätzlich kann ein Halogen wie F, Cl, Br, I oder Gemische davon, beispielsweise mit dem Übergangsmetall, als Schaltmodulator anwesend sein. Iod ist der bevorzugte Halogen-Schaltmodulator.
  • Das Datenspeichermedium kann gebildet werden durch Aufbringen der Materialien, um einen im wesentlichen gleichförmigen Überzug davon zu bilden. Der Überzug kann eine Dicke von ca. 50 bis ca. 150 nm haben. Der Überzug kann als eine einzige Schicht oder als Multischicht gebildet sein, z. B. aus Chalkogenid einer Dicke von ca. 20-30 nm, und von Dielektrikum wie etwa GeO&sub2;&sub1; SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3; oder dergleichen, einer Dicke von 5-10 nm.
  • Das Datenspeichermedium kann auf verschiedene Weise aufgebracht werden, umfassend Sputtern bzw. Zerstäubung wie etwa Cozerstäubung, reaktive Zerstäubung, reaktive Cozerstäubung, Verdampfen oder Coverdampfen.
  • Nach dem Beschichten kann eine Reihe von Glasbildungs- oder Kristallisierungs- und Glasbildungsschritten ausgeführt werden, um dadurch die "Initialisierung" in einen gleichförmigen "gelöschten" Zustand zu bewirken.
  • Gemäß einem weiteren Beispiel ist die dielektrische Schicht, die das Datenspeichermedium umkapselt, ein zusammensetzungsmäßig abgestuftes oder geschichtetes Dielektrikum, im allgemeinen ein Oxid. Das heißt, die Schicht ist zusammensetzungsmäßig in ihrem Sauerstoffgehalt abgestuft oder geschichtet in bezug auf die Entfernung von dem Chalkogen- Datenspeichermedium. Mit zusammensetzungsmäßig abgestuften Oxiden sind sowohl monotonisch als auch stufenweise abgestufte, d. h. geschichtete, Oxide gemeint. Das Oxid, das in Kontakt mit dem Chalkogen-Speichermedium ist, ist ein im wesentlichen stöchiometrisches Dielektrikum, z. B. Germaniumdioxid GeO&sub2;. Das Dielektrikum, z. B. Germaniumoxid, das von dem Chalkogenid-Datenspeichermedium fern ist, ist ein im wesentlichen nichtstöchiometrisches Dielektrikum, z. B. Germaniumsuboxid.
  • Die dielektrische Sperrschicht, beispielsweise Germaniumoxid und -suboxid, kann als eine thermische Isolationsschicht, eine optische Kopplungsschicht und eine chemische Sperrschicht, insbesondere eine Feuchtigkeitssperrschicht dienen. Das Dielektrikum kann zwar Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Aluminiumoxid oder Gemische davon sein, aber Germaniumoxid wird bevorzugt. Beispielsweise ist Germaniumsuboxid mit stöchiometrischem GeOx, wobei x zwischen ca. 1,5 und 1.95 liegt, eine Feuchtigkeitsbarriere, die das Eindringen von Wasser in das Chalkogenid verhindert. Germaniumsuboxidhat jedoch mit dem Diffundieren von Germanium in das Chalkogenid-Datenspeichermedium und/oder dem Diffundieren von Sauerstoff aus dem Chalkogenid-Datenspeichermedium zu tun. Das Problem des Diffundierens zwischen dem Chalkogenid- Datenspeichermedium und der dielektrischen Schicht wird zwar durch den Einsatz von im wesentlichen stöchiometrischem GeO&sub2; beseitigt, aber im wesentlichen stöchiometrisches GeO&sub2; ist eine unwirksame Feuchtigkeitsbarriere, weil sie für Feuchtigkeit durchlässig ist. Die durch das im wesentlichen stöchiometrische GeO&sub2; diffundierende Feuchtigkeit führt zu einer permanenten Schädigung des Chalkogen-Datenspeichermediums. Diese Probleme werden vermieden, wenn die Germaniumoxid-Verkapselungsschicht oder -Sperrschicht im wesentlichen stöchiometrisches Germaniumdioxid nahe dem Chalkogen- Datenspeichermedium ist und ein nichtstöchiometrisches Germaniumsuboxid entfernt von dem Datenspeichermedium ist.
  • Gemäß einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Datenspeichervorrichtung angegeben mit einem Chalkogen-Datenspeichermedium mit wenigstens einer Morphologie-verbessernden Komponente in Kontakt mit dem Chalkogenid-Datenspeichermedium, beispielsweise in das Chalkogen-Datenspeichermedium eingebettet oder in Kontakt mit dem und zwischen dem Chalkogen-Datenspeichermedium und einer der dielektrischen Schichten aufgebracht. Im vorliegenden Zusammenhang umfaßt der Ausdruck "Komponente" eine separate kontinuierliche Schicht, eine separate diskontinuierliche Schicht oder diskrete Inseln von Morphologie-verbesserndem Material, das in einer anderen Schicht dispergiert ist.
  • Man glaubt, daß die Morphologie-verbessernde Komponente die Rate der Ordnungserscheinung, z. B. der Kristallisierung, erhöht durch Bildung von Keimen oder Keimbildungsstellen, und daß sie das Kristallwachstum steuert, und zwar insbesondere Größe, Orientierung, Volumenanteil oder Wachstumsrate desselben. Somit wird angenommen, daß die Komponente gleichbleibende und sogar bevorzugte Orientierungen ermöglicht und die Zeit für die Umschaltung aus dem weniger geordneten detektierbaren Zustand in den stärker geordneten detektierbaren Zustand verkürzt.
  • Außerdem glaubt man, daß bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Morphologie-verbessernde Komponente die zyklusverlaufabhängige Änderung der Ordnung des geordneten Materials dadurch verkürzt, daß Keime oder Keimbildungsstellen vorgesehen werden, die selbst keiner Zyklus- oder Zustandsänderung unterliegen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Morphologie-verbessernde Komponente eine Chalkogenschicht. Wenn die Morphologie-verbessernde Schicht eine Chalkogenschicht ist, braucht sie nur für einen Zyklus zu bestehen, wobei sie die Herstellung unterstützt, die Notwendigkeit einer Alterung beseitigt und die Initialisierung unterstützt. Das Chalkogen kann das gleiche Chalkogen wie das der Chalkogenidschicht sein, d. h. eine Tellurschicht, die in Kontakt mit einer zustandsänderbaren Tellurschicht ist. Alternativ kann sie ein davon verschiedenes Chalkogen, etwa eine Selen-Tellurschicht oder eine Tellur-Schwefelschicht in Kontakt mit einer zustandsänderbaren Telluridschicht sein. Alternativ kann die Schicht einen höheren Sauerstoffgehalt als die zustandsänderbare Schicht haben. Beispielsweise kann die zustandsänderbare Schicht Te&sub7;&sub9;Sn&sub6;Ge&sub5;O&sub1;&sub0; mit einer Kristallisierungstemperatur von ca. 90ºC sein, und die Morphologie-verbessernde Schicht kann eine 3 nm dicke Schicht von Te&sub5;&sub9;Sn&sub6;Ge&sub5;O&sub3;&sub0; sein. Es wird angenommen, daß die Chalkogenschicht so funktioniert, daß sie Keime oder Keimbildungsstellen, z. B. von mikrokristallinem Chalkogen, in Kontakt mit der ungeordneten Chalkogenschicht bildet.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Morphologie-verbessernde Komponente eine Schicht oder ein Überzug oder eingebettete Teilchen eines hochschmelzenden Metalls, beispielsweise Wolfram, Molybdän, Eisen, Cobalt, Nickel, Platin, Titan, Zircon, Hafnium, Niob, Tantal, von hochschmelzenden Verbindungen davon einschließlich ihrer Chalkogenide oder von Gemischen davon. Weitere hochschmelzende Materialien einschließlich Chalkogenide können ebenfalls eingesetzt werden. Es wird angenommen, daß die Schicht oder die Dünnschicht von Morphologie-verbesserndem Material eine Stelle für das epitaxiale Wachstum oder die heterogene Keimbildung von Phasenänderungs-Chalkogenidmaterial, z. B. die Kristallisierung des Phasenänderungs-Chalkogenmaterials, bildet. Es wird außerdem angenommen, daß die Keimbildung entlang Ebenen mit hexagonaler oder trigonaler Symmetrie erfolgt, beispielsweise entlang den (001)-Ebenen von hexagonalen dichtgepackten Materialien oder den (111)-Ebenen von kubischen dichtgepackten oder innenzentrierten kubischen Materialien, die die Dünnschicht bilden. Wenn eine Schicht in bezug auf kristallographische Merkmale genannt wird, versteht es sich außerdem, daß Einschlüsse in dem Phasenänderungsmaterial davon mit umfaßt sind.
  • Die Erfindung wird insbesondere unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verständlich. Die Zeichnungen zeigen in:
  • Fig. 1 eine teilweise geschnittene, nicht maßstabsgetreue isometrische Ansicht einer optischen Datenspeichervorrichtung, wobei die Breitenabmessungen und der vertikale Maßstab übertrieben sind;
  • Fig. 1A ein detaillierter Schnitt des Teils der optischen Datenspeichervorrichtung von Fig. 1, der die Beziehung der verschiedenen Schichten zueinander zeigt;
  • Fig. 2A bis 2C das Reflexionsvermögen verschiedener Dicken der Tellurschicht des optischen Datenspeichermediums sowohl "im Aufbringzustand" als auch "kristallisiert";
  • Fig. 3 ein Diagramm des Kontrastverhältnisses (R kristallin - R amorph)/(R kristallin + R amorph) unter Verwendung eines 830-nm-Lasers als eine Funktion der Dicke;
  • Fig. 4 ein Diagramm des Reflexionsvermögens unter Verwendung eines 830-nm-Lasers im Aufbringzustand der Chalkogenidschicht als eine Funktion der Dicke;
  • Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Beschichtungssystems der Erfindung;
  • Fig. 6 eine schematische Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Beschichtungssystems der Erfindung;
  • Fig. 7 ein Schema eines Vakuumbeschichtungssystems, das für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung verwendbar ist;
  • Fig. 8A und 8B Diagramme eines Maßes der Chalkogenid-Kristallitorientierung im gelöschten Zustand als Funktionen
  • (1) des Nickel- oder Sauerstoffgehalts und (2) der Speicherzeit im Schreibzustand;
  • Fig. 9, 10, 11 Diagramme des relativen Reflexionsvermögens und der Schaltzeiten im Schreib- und im Löschzustand über der Anzahl von Zyklen bei verschiedenen Ni- Gehalten für Te&sub8;&sub8;Ge&sub2;Sn&sub5;Ni&sub5;, Te&sub8;&sub8;Ge&sub5;Sn&sub5;Ni&sub2; und Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;;
  • Fig. 12, 13, 14 Diagramme des Reflexionsvermögens über der Temperatur für Te&sub8;&sub8;Ge&sub2;Sn&sub5;Ni&sub5;, Te&sub8;&sub8;Ge&sub5;Sn&sub5;Ni&sub2; und Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;; und
  • Fig. 15 ein Diagramm der Stöchiometrie von Germaniumoxid als eine Funktion der Entfernung von der Chalkogen-Datenspeicherträgerschicht.
  • Gemäß der hier beschriebenen Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben zur Herstellung einer Projektionsstrahl-Datenspeichervorrichtung, die ein Datenspeichermedium hat, das zwischen detektierbaren Zuständen durch das Aufbringen von projizierter Strahlenergie darauf umschaltbar ist.
  • Die Fig. 1 und 1A zeigen eine Projektionsstrahl-Datenspeichervorrichtung 1 mit einem Substrat, beispielsweise einem Kunststoffsubstrat 11, einer ersten dielektrischen Verkapselungsschicht 21, beispielsweise einer ersten Germaniumoxid-Verkapselungsschicht, einer Chalkogen-Datenspeicherträgerschicht 31, einer zweiten dielektrischen Schicht 41, beispielsweise einer zweiten Germaniumoxidschicht 41, und einem zweiten Substrat, beispielsweise einem Kunststoffsubstrat 51.
  • Fig. 1A zeigt im einzelnen einen Schnitt durch die Datenspeichervorrichtung 1 von Fig. 1. Wie gezeigt, ist das Substrat 11 eine Polymerfolie, beispielsweise eine Polymethylmethacrylatfolie. Das Substrat 11 ist eine optisch unveränderliche, optisch isotrope, lichtdurchlässige Folie mit einer solchen Dicke, daß eine optische Beeinträchtigung des Projektionsstrahl-Datenspeichermediums durch fette oder ölige Schichten oder Einschlüsse von Schmutz, Staub, Fingerabdrücke oder Fremdstoffe verhindert wird. Die bevorzugte Dicke liegt im Bereich von ca. 1 mm bis ca. 1,5 mm.
  • Auf der Substratfolie 11 befindet sich eine zweite Folie 13, beispielsweise eine fotoinitiierte polymerisierte Acrylfolie. In die fotoinitiierte polymerisierte Acrylfolie 13 können Rillen polymerisiert, geformt oder gegossen sein. Wenn Rillen vorhanden sind, können sie eine Dicke von ca. 50-100 nm haben. Die fotoinitiierte polymerisierte Acrylfolie 13 hat eine Dicke von ca. 30 bis ca. 200 um und bevorzugt von ca. 50 bis ca. 100 um.
  • Auf die fotopolymerisierte Folie 13 ist eine dielektrische Sperrschicht 21 aufgebracht. Die dielektrische Sperrschicht 21, beispielsweise aus Germaniumoxid, hat eine Dicke von ca. 50-200 nm. Die dielektrische Sperrschicht 21 hat ein oder mehr Funktionen. Sie dient dazu zu verhindern, daß Oxidationsmittel zu der aktiven Chalkogenschicht 31 gelangen, und verhindert eine Verformung des Kunststoffsubstrats infolge von lokaler Erwärmung der Chalkogenidschicht 31, beispielsweise während des Aufzeichnens oder Löschens. Die Sperrschicht 21 dient auch als reflexmindernder Überzug, wodurch die optische Empfindlichkeit der aktiven Chalkogenschicht 31 erhöht wird.
  • Weitere Dielektrika können die Verkapselungsschichten 21, 41 bilden. Beispielsweise können die Verkapselungsschichten Siliziumnitrid sein, die geschichtet oder abgestuft sind, um ein Diffundieren von Silizium in die Chalkogenidschicht 31 zu verhindern. Alternativ können die dielektrischen Verkapselungsschichten 21, 41 Siliziumdioxid, Aluminiumdioxid oder ein anderes Dielektrikum sein.
  • Das Chalkogenid-Datenspeichermedium 31 hat eine Dicke von ca. 10 bis ca. 150 nm. Die genaue Dicke des Chalkogenid- Datenspeichermediums ist eine Funktion der Wellenlänge des abfragenden Lasers und der Brechzahlen der Zustände des Chalkogenids.
  • Auf der Chalkogenidschicht 31 und in Kontakt mit ihrer entgegengesetzten Oberfläche befindet sich eine zweite dielektrische Schicht 41, beispielsweise eine Germaniumoxidschicht. Die zweite dielektrische Schicht 41 kann gleiche Dicke wie die erste Schicht 21 haben, das braucht jedoch nicht der Fall zu sein. Eine zweite Fotopolymerschicht 49 und eine zweite Substratschicht 51 sind mit der entgegengesetzten Oberfläche der Verkapselungsschicht 41 in Kontakt.
  • Die Polyacrylatschichten 13, 49 sind gegossen oder geformt. Diese Schichten 13, 49 können an Ort und Stelle fotopolymerisiert sein, beispielsweise durch das Aufbringen von UV- Licht. Die Sperrschichten 21, 41 sind durch Verdampfen aufgebracht, beispielsweise von Germanium- und Germaniumoxidmaterialien, oder durch Zerstäuben bzw. Sputtern einschließlich reaktives Zerstäuben, wobei der Sauerstoffgehalt des reaktiven Gases, das bei der reaktiven Zerstäubung eingesetzt wird, gesteuert wird. Die Chalkogenidschicht 31 kann durch Verdampfen oder Zerstäuben oder CVD-Verfahren hergestellt werden.
  • Die Fig. 2A, 2B und 2C zeigen die Auswirkungen der Dicke des aufgebrachten Überzugs auf das jeweilige Reflexionsvermögen und damit auf das Kontrastverhältnis.
  • Fig. 2A zeigt das relative Reflexionsvermögen in einer willkürlich gewählten, 90 nm dicken Schicht gegenüber der Wellenlänge des Laserstrahls sowohl für das ungeordnete Material im Aufbringzustand als auch das kristallisierte Material. Bei einer Überzugsdicke von 90 nm haben das Material im Aufbringzustand und das kristallisierte Material im wesentlichen das gleiche Reflexionsvermögen.
  • Fig. 2B zeigt das Reflexionsvermögen gegenüber der Wellenlänge bei einem Überzug mit 100 nm Dicke. Bei 830 nm ist das Reflexionsvermögen des Materials im Aufbringzustand erheblich geringer als das Reflexionsvermögen des kristallisierten Materials.
  • Fig. 2C zeigt das Reflexionsvermögen gegenüber der Wellenlänge für eine 110 nm dicke Schicht. Bei 110 nm haben sich die Reflexionsvermögenskurven noch weiter verlagert, so daß sie im wesentlichen parallel sind und einander sogar überlagert sein können, und das Reflexionsvermögen für eine optische Energie von 830 nm ist wiederum im wesentlichen gleich.
  • Fig. 3 zeigt das Kontrastverhältnis, (Rkristallin - Ramorph/Rkristallin + Ramorph) bei einem Laserstrahl von 830 nm als eine Funktion der Dicke der Chalkogenidschicht. Wie gezeigt, erreicht das Kontrastverhältnis eine relative Spitze bei ca. 100 nm Dicke und fällt relativ steil sowohl zu 90 nm als auch 110 nm ab.
  • Fig. 4 zeigt das Reflexionsvermögen des Materials im Aufbringzustand in willkürlichen Einheiten gegenüber der Dicke bei einem Laserlicht von 830 nm. Das Reflexionsvermögen der Schicht im Aufbringzustand erreicht bei ca. 100 nm ein relatives Minimum.
  • Gemäß einer hier vorgesehenen Ausführungsform der Erfindung wird die Dicke entweder wiederholt oder im wesentlichen kontinuierlich überwacht, während der Materialvorläufer, beispielsweise ein Bilddatenspeichermedium-Materialvorläufer wie etwa Chalkogene wie Tellur mit Legierungselementen aus einer oder mehr Quellen auf die darunterliegende Schicht aufgebracht wird, um eine Schicht des kondensierten Materials, z. B. von optischem Datenspeichermedium, zu bilden. Dabei ist eine periodische Messung einer optischen Eigenschaft eines ausgewählten Bereichs der Schicht vorgesehen. Die optische Eigenschaft kann eine optische Endeigenschaft, d. h. Reflexionsvermögen, sein. Wenn die optische Eigenschaft das Reflexionsvermögen ist, wird das Aufbringen durch kontinuierliches Messen des Reflexionsvermögens des aufgebrachten Materials, beispielsweise von optischem Datenspeichermedium, gesteuert, um so das Reflexionsvermögen eines speziellen interessierenden Bereichs periodisch zu messen. Die optische Eigenschaft, beispielsweise das Reflexionsvermögen eines Bereichs, ist repräsentativ für die gleichen optischen Eigenschaften des gesamten Überzugs.
  • Die Messung der optischen Eigenschaft, beispielsweise des Reflexionsvermögens, wird fortgesetzt, bis ein vorbestimmter Wert erreicht ist, beispielsweise ein Minimum oder ein relatives Minimum, wie in Fig. 4 gezeigt ist, das einer Dicke von ca. 100 nm entspricht. Wenn der vorbestimmte Wert erreicht ist, z. B. in bezug auf zeitliche Verzögerungen der Messung und der Aufbringsysteme, wird das Aufbringen des optischen Datenspeichermaterials beendet.
  • Die periodische Bewegung, die dem Substrat der optischen Datenspeichervorrichtung in bezug auf die Aufbringquelle erteilt wird, ist derart, daß die Bereiche der Vorrichtung periodisch momentan bevorzugt der Quelle des Materialvorläufers, beispielsweise des Materialvorläufers des optischen Datenspeichermediums, ausgesetzt werden, und die Gesamtoberfläche der optischen Datenspeichervorrichtung wird der Quelle des Materialvorläufers, beispielsweise des Materialvorläufers des optischen Datenspeichermediums, im wesentlichen gleichmäßig über einen langen Zeitraum in bezug auf den Zeitraum der periodischen Bewegung ausgesetzt. Die Aufbringung je Umdrehung ist geringer als etwa 1% der Gesamtdicke der schließlichen Schicht des Materials, beispielsweise des optischen Datenspeichermediums. Der optische Sensor kann im wesentlichen kontinuierlich eine vollständige Spur einer drehenden oder hin- und herbewegten optischen Datenspeichervorrichtung auf solche Weise abtasten, daß die Spur im wesentlichen ständig überwacht wird und ein spezieller Bereich davon momentan im wesentlichen periodisch überwacht wird. Dadurch wird die Dicke des Überzugs in bezug auf die Zeit im wesentlichen kontinuierlich profiliert.
  • Wenn die Dicke des Überzugs einen Wert erreicht, der dem vorbestimmten Reflexionsvermögen des Materials im Aufbringzustand entspricht, wird der Aufbringvorgang beendet, indem beispielsweise eine Apertur eines Verdampfungssystems geschlossen wird, indem die Energiezufuhr zu einem Zerstäubungssystem unterbrochen wird oder indem der Energiefluß oder der Durchfluß von Reaktionsteilnehmern oder beides durch ein CVD-System unterbrochen wird.
  • Systeme zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens gemäß der Erfindung sind in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Wie dort gezeigt ist, ist ein System 101 vorgesehen, um eine optische Datenspeichervorrichtung 1 wie oben beschrieben herzustellen. Das System 101 hat eine Einrichtung 111, beispielsweise eine Dreheinrichtung 111, um die optische Datenspeichervorrichtung 1 zu tragen. Quelleneinrichtungen 121a, 121b und 121c sind vorgesehen, um kontrolliert Materialvorläufer, z. B. optische Datenspeichermedium-Materialvorläufer, zum anschließenden Aufbringen in kondensiertem Zustand auf die optische Datenspeichervorrichtung 1 zu liefern. Die Quelleneinrichtungen 121a, 121b und 121c können Einzel- oder Multi-Zerstäubungstargets, einzelne oder mehrere aufgeheizte Tiegel oder einzelne oder mehrere Quellen von CVD-Reagenzien sein.
  • Ferner weist das System eine Einrichtung 131 auf, um der optischen Datenspeichervorrichtung 1 in bezug auf die Quelleneinrichtungen 121a, 121b und 121c eine periodische Bewegung zu erteilen. Die Fig. 5 und 6 zeigen die Einrichtung als eine Dreheinrichtung 131 zum Drehen der Quelleneinrichtungen, aber die Einrichtung zum Erteilen einer Relativbewegung kann eine Einrichtung zum Erteilen alternativer periodischer Bewegungsarten wie eine Hin- und Herbewegungseinrichtung oder eine Dreheinrichtung sein.
  • Das System weist ferner eine Einrichtung auf, um eine optische Eigenschaft des kondensierten Überzugs des Materials, beispielsweise des optischen Datenspeichermedium-Materials, auf der optischen Datenspeichervorrichtung 1 im wesentlichen kontinuierlich zu messen. In Fig. 5 wird das durch einen Diodenlaser 141 erreicht, der eine charakteristische Wellenlänge von 830 nm hat. Der Diodenlaser 141 liefert Licht an ein optisches System, das einen Strahlteiler 151 aufweist. Von der optischen Datenspeichervorrichtung 1 reflektiertes Licht gelangt zu einem Fotosensor 161 und einem Vergleichskreis 171. Wenn ein vorbestimmter Wert des Reflexionsvermögens erreicht ist, schließt eine Steuereinrichtung 181 eine Apertureinrichtung 191 über den Quelleneinrichtungen 121a, 121b und 121c des Materialvorläufers des optischen Datenspeichermediums.
  • Ein in Fig. 6 gezeigtes alternatives System mißt das Reflexionsvermögen durch das Substrat und die Sperrschicht zu der Chalkogenidschicht. Das in Fig. 6 gezeigte System 101 weist außerdem einen Strahlenteiler 151, einen Fotosensor 161, einen Vergleichskreis 171 und eine Steuereinrichtung 181 auf.
  • Gemäß einer weiteren vorgesehenen Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Datenspeichervorrichtung angegeben. Die optische Datenspeichervorrichtung hat eine optische Datenspeichermediumschicht, die aus einer Dünnschicht gebildet ist, die von einem Substrat getragen wird. Das optische Datenspeichermedium ist zwischen optisch detektierbaren Zuständen durch das Aufbringen von projizierter Strahlenergie darauf umschaltbar.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Medium-Vorläufer von einer Quelle oder Quellen davon aufgebracht. Die Quellen können Dampfquellen sein, z. B. Zerstäubung, Verdampfung oder chemisches Bedampfen im Vakuum. Bei dem Verfahren zum Aufbringen des Materials, z. B. eines optischen Datenspeichermediums, auf die Vorrichtung wird auf die Vorrichtung in bezug auf die Quelle eine periodische Bewegung aufgebracht. Beispielsweise kann die Quelle eine mobile Quelle sein, oder die Quelle kann eine ortsfeste Quelle mit einer beweglichen Apertur oder einem beweglichen Verteiler daran sein, oder die Quelle kann eine ortsfeste Quelle sein, und die Vorrichtung selber kann sich in bezug auf die Quelle bewegen. Die Bewegung kann eine Dreh- oder eine Hin- und Herbewegung sein. Beispielsweise kann auf das Vorrichtungssubstrat in bezug auf die Quelle eine periodische Bewegung aufgebracht werden, so daß die Bereiche der Vorrichtung periodisch momentan bevorzugt der Quelle von Materialvorläufer, beispielsweise Materialvorläufer des optischen Datenspeichermediums, ausgesetzt werden. Auf diese Weise wird die Gesamtoberfläche der Vorrichtung der Quelle des Materialvorläufers, z. B. des optischen Speichermedium-Materialvorläufers, über einen längeren Zeitraum in bezug auf die periodische Bewegung im wesentlichen gleichmäßig ausgesetzt.
  • Die während einer Periode oder Drehung aufgebrachte Schicht beträgt weniger als etwa 1% der Gesamtdicke der schließlich aufgebrachten Schicht.
  • Das Datenspeichermedium wird auf die Vorrichtung aufgebracht, um darauf eine Materialschicht, beispielsweise optisches Datenspeichermedium, zu bilden. Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird eine optische Eigenschaft der Schicht von aufgebrachtem Material im wesentlichen kontinuierlich gemessen. Dies resultiert in einer periodischen Messung der optischen Eigenschaft des Bereichs des Überzugs. Die gemessene optische Eigenschaft wird mit einem vorbestimmten Wert der optischen Eigenschaft verglichen, und das Aufbringen des Materials wird beendet, wenn der Meßwert der optischen Eigenschaft im wesentlichen gleich einem vorbestimmten Wert derselben ist.
  • Üblicherweise zeigen sich die optisch detektierbaren Zustände des optischen Datenspeichermediums durch ihr jeweiliges Reflexionsvermögen, und daher wird das Reflexionsvermögen während des Beschichtens gemessen.
  • Eine optische Datenspeichervorrichtung kann wie folgt hergestellt werden. Die Vorrichtung hat ein Substrat und darauf eine aufgedampfte Schicht von zustandsänderbarem optischem Datenspeichermedium. Das Beschichtungssystem weist eine Einrichtung zur Halterung der optischen Datenspeichervorrichtung und Quelleneinrichtungen auf, die ein oder mehr Einzelquellen umfassen können. Die Quelleneinrichtungen liefern auf kontrollierbare Weise Materialvorläufer, z. B. optische Datenspeichermedium-Materialvorläufer, um sie in kondensiertem Zustand auf die optische Datenspeichervorrichtung aufzubringen. Das System weist außerdem eine Einrichtung auf, um der optischen Datenspeichervorrichtung in bezug auf die Quelleneinrichtungen eine periodische Bewegung zu erteilen. Beispielsweise kann die Quelle eine bewegte Quelle sein. Alternativ kann die Quelle eine ortsfeste Quelle mit einer bewegten Apertur sein. Alternativ und bevorzugt bewegt sich die Datenspeichervorrichtung beispielsweise mit einer Dreh- oder einer Hin- und Herbewegung.
  • Das System weist ferner Einrichtungen auf, um im wesentlichen kontinuierlich folgendes auszuführen: (1) Messen einer optischen Eigenschaft der Schicht, d. h. eines kondensierten Überzugs von Material auf der optischen Datenspeichervorrichtung, (2) Vergleichen der gemessenen optischen Eigenschaft mit einem vorbestimmten Wert derselben, und (3) Steuern der Quelleneinrichtungen in bezug darauf, beispielsweise Beenden des Aufbringens, wenn der Meßwert im wesentlichen gleich dem vorbestimmten Wert ist.
  • Die Einrichtung zum periodischen Bewegen der optischen Datenspeichervorrichtung in bezug auf die Quelleneinrichtung ist die Dreheinrichtung. Die Dreheinrichtung erteilt der optischen Datenspeichervorrichtung eine Drehbewegung in bezug auf die Quelleneinrichtung. Somit werden die Bereiche der Vorrichtung periodisch momentan den Quelleneinrichtungen bevorzugt ausgesetzt, und die Gesamtoberfläche der Vorrichtung wird den Quelleneinrichtungen über einen längeren Zeitraum in bezug auf die periodische Bewegung im wesentlichen gleichmäßig ausgesetzt. Die Dauer der periodischen Bewegung ist in bezug auf die Aufbringrate so vorgegeben oder geregelt, daß die Aufbringung von optischem Datenspeichermedium je Periode weniger als etwa 1% der Gesamtdicke der Endschicht des optischen Datenspeichermediums beträgt.
  • Die Quelleneinrichtung kann eine Verdampfungs-, eine Zerstäubungs- oder eine CVD-Einrichtung sein. Die gemessene optische Eigenschaft ist bevorzugt das Reflexionsvermögen. Die Einrichtung zum Messen des Reflexionsvermögens weist eine Lasereinrichtung auf. Das aufzubringende Material kann optisches Datenspeichermedium sein. Alternativ kann es dielektrisches Verkapselungsmaterial sein
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verfahren angegeben zum Bilden einer Schicht von Speichermaterial für die Projektionsstrahl-Datenspeichervorrichtung. Das Verfahren weist das Aufbringen eines phasenänderbaren Vielkomponenten-Chalkogenidmaterials auf einem Substrat unter Bildung eines Überzugs davon, beispielsweise eines im wesentlichen gleichförmigen Überzugs, auf. Die Reaktionsteilnehmer sind in einer Vakuumaufbringvorrichtung angeordnet. Die Reaktionsteilnehmer umfassen eine erste Quelle von im wesentlichen konvektionslosem Multikomponenten-Chalkogenid. Die erste Quelle kann ein Feststoff oder eine Flüssigkeit, z. B. eine im wesentlichen konvektionslose Flüssigkeit, sein. Die erste Quelle ist im wesentlichen ein Einphasenmaterial. Weitere Reagenzien, die anwesend sein können, können u. a. eine Chalkogenquelle oder ein solches Reagens, eine Vernetzungsmittelquelle oder ein -reagens sowie eine sauerstoffhaltige Quelle sein.
  • Eine für die Erfindung brauchbare Vakuumbeschichtung ist in Fig. 7 gezeigt. Das System 101 umfaßt einen Vakuumbehälter 111. In dem Behälter befinden sich drei Tiegel, Öfen oder "Schiffchen", beispielsweise im wesentlichen inerte Keramiktiegel 131, 132 und 133, die von Heizelementen 141, 142 und 143 aufgeheizt werden. Die Heizelemente werden einzeln von Steuerungs- und Energieversorgungseinheiten 1661, 162, 163 gesteuert. Ein Tiegel 131 enthält eine im wesentlichen konvektionslose feste erste Quelle von Multikomponenten- Chalkogenid. Ein Tiegel 132 kann eine zweite Chalkogenquelle, z. B. Tellur, enthalten. Der dritte Tiegel 133, falls vorhanden, kann eine sauerstoffhaltige Quelle enthalten. Der Behälter 111 wird von einer Vakuumpumpe 119 durch eine Unterdruckleitung 118 evakuiert.
  • Bei der Durchführung des Verfahrens werden alle drei Quellen einschließlich der ersten Quelle, d. h. der im wesentlichen konvektionslosen, Chalkogenid-enthaltenden Multikomponenten- Quelle, in einen nichtkondensierten Zustand, z. B. in ein Gas, umgewandelt, das im wesentlichen Äquivalenz zwischen kondensiertem Zustand/nichtkondensiertem Zustand hat. Die Quelle ist im wesentlichen einphasig und kann ein Feststoff oder eine Flüssigkeit sein. Das Quellenmaterial wird dann auf einem Substrat wie dem Substrat 121 oder einer daran angrenzenden Schicht darauf abgeschieden, um einen Überzug mit im wesentlichen Äquivalenz zwischen nichtkondensiertem Zustand/Überzug und praktischer Abwesenheit von vertikalen Konzentrationsgradienten zu bilden. Die Quelle ist kongruent sublimierend oder kongruent verdampfend. Das heißt, sie hat erhebliche zusammensetzungsmäßige Äquivalenz im kondensierten Zustand/nichtkondensierten Zustand.
  • Bei der Durchführung des Verfahrens wird das Substrat 121 gedreht. Das Drehen erfolgt mit hoher Geschwindigkeit. Dadurch erhält man eine gleichmäßige Beschichtung.
  • Üblicherweise enthält die erste Quelle Vernetzungsmittel, beispielsweise Germanium und/oder Zinn, fakultativ mit Blei, und das Chalkogen, beispielsweise Tellur. Um eine kongruente Sublimierung, d. h. zusammensetzungsmäßige Äquivalenz im kondensierten Zustand/nichtkondensierten Zustand zu erreichen, sind die Komponenten als Telluride anwesend, z. B. als Germaniumtellurid und Zinntellurid. Das Tellurid kann als gemischtes Tellurid (GexSn1-x)Te vorhanden sein, wobei x = 0-1,0. Das Tellur umfaßt ca. 50 Atom-% des ersten Quellenmaterials, um dadurch Äquivalenz zwischen Festzustand/nichtkondensiertem Zustand zu erreichen.
  • Die zweite Quelle kann beispielsweise Tellur oder Telluriumoxid, Germanium oder Germaniumoxid sein
  • Bei Vorhandensein zur Bildung einer Schicht vom Oxid-Typ kann die sauerstoffhaltige dritte Quelle, d. h. das Material im Tiegel 127, ein Feststoff wie Germaniumoxid, Telluriumoxid, Zinnoxid und Gemische davon sein. Wenn die dritte Quelle Germaniumoxid ist, kann sie ein äquimolares Gemisch von Ge- und GeO&sub2;-Teilchen mit relativ niedrigem Dampfdruck in einem hohen Unterteilungszustand, beispielsweise kleiner als 0,02 mm, sein. Bei Temperaturen von 600ºC bis 800ºC resultiert das in der Bildung von GeO mit relativ hohem Dampfdruck. Alternativ kann die sauerstoffhaltige Quelle eine gasförmige Quelle wie O&sub2; oder NO&sub2; sein.
  • Die Schicht von Speichermaterial 15 wird durch Aufbringen des Zustandsänderungsmaterials gemäß den Verfahren nach der Erfindung gebildet.
  • Die Reagenzien, z. B. das Tellurid, das Tellurium und, falls anwesend, das Oxid, werden durch Erhitzen bis zur Verdampfung in einen nichtkondensierten Zustand einschließlich Sublimation umgewandelt. Beispielsweise sind in Fig. 7 Widerstandsheizeinrichtungen 141, 142, 143 gezeigt, um die einzelnen Tiegel 121, 122, 123 aufzuheizen.
  • Der resultierende Überzug von phasenänderbarem Material ist eine Dünnschicht, die beispielsweise eine Dicke in der Größenordnung von 5-200 nm hat.
  • Die Probleme von optischen Datenspeichervorrichtungen können beseitigt werden, indem in dem Speichermedium ein Schaltmodulator vorgesehen wird. Der Schaltmodulator ist ein Übergangsmetall, fakultativ mit einem Halogen. Die bevorzugten Schaltmodulatoren sind die Übergangsmetalle der rechten Spalte von Gruppe VIII, Ni, Pd und Pt. Das Halogen, falls vorhanden, kann F, Cl, Br oder I sein, wobei Br und I bevorzugt werden.
  • Die Vernetzungsmittel sind Elemente der Gruppen IIIB, IVB und VB des Periodensystems der Elemente.
  • Beispielhafte Vernetzungsmittel der Gruppen IIIB, IVB und Vb sind Al, In und Ga aus der Gruppe IIIB, Si, Ge und Sn aus der Gruppe IVB, N, P, As, Sb und Bi aus der Gruppe VB sowie Gemische davon. Am gebräuchlichsten ist das Vernetzungsmittel Ge oder Sn mit einem oder mehr von Sn, As oder Sb.
  • Zusätzlich kann die Chalkogenidzusammensetzung des Datenspeichermediums ein oder mehr zusätzliche Chalkogenide wie Schwefel, Selen oder Gemische davon sowie weitere Vernetzungsmittel wie Zinn, Arsen oder Antimon und Kontrastverstärkungszusätze wie Gallium oder Zinn und dergleichen enthalten.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Datenspeichermedium im wesentlichen sauerstofffrei, das Chalkogenid ist Tellur, das Vernetzungsmittel ist Germanium, und zwar entweder für sich oder mit zusätzlichen Vernetzungsmitteln wie Silizium, Zinn, Arsen und/oder Antimon, der Schaltmodulator ist Nickel, das Atomverhältnis von Vernetzungsmittel(n) zur Gesamtzusammensetzung ist zwischen ca. 1% und ca. 20%, der Atomanteil des Schaltmodulators ist 1-20% und bevorzugt 1-10%. Zusätzlich kann das Datenspeichermedium außerdem Kontrastverstärkungsadditive wie Zinn enthalten, wobei ein Verhältnis von Kontrastverstärkungsadditiv zu Gesamtzusammensetzung ca. 2% bis ca. 10% ist.
  • Die Mengen an Schaltmodulator und Vernetzungsmittel jeweils für sich sowie die Gesamtmenge an Schaltmodulator und Vernetzungsmittel sind relativ kritisch (1) zum Erhöhen der Kristallisierungsrate, (2) zum Erhalt einer optimalen "Lösch"-Signal-Rausch-Verhältnisinvarianz in bezug auf die "Schreib"-Speicherzeit und die willkürliche Kristallitorientierung, (3) zum Erhalten eines optimalen Kontrastverhältnisses in bezug auf den Zyklusverlauf, (4) zur Erzielung einer Kristallitwachstumsunterdrückung im Schreibzustand und (5) zur Verbesserung der Diskriminierung zwischen "gelöschten" und "beschriebenen" Zuständen.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung sollte der Atomanteil des Schaltmodulators ausreichend hoch sein, um eine hohe Dichte von Keimbildungsstellen zu erhalten, d. h. mehr als ca. 0,1 Atom-% und bevorzugt mehr als 2 Atom-% betragen. Dadurch wird die Korngröße gesteuert und eine willkürliche Kristallitorientierung im Löschzustand erhalten. Die Konzentration von Schaltmodulator sollte jedoch unter ca. 20 Atom-% und bevorzugt unter ca. 10 Atom-% liegen, um die Unterscheidung zwischen detektierbaren Zuständen zuzulassen. Die Auswirkung des Schaltmodulators oberhalb eines wirksamen Schwellenwerts zeigt sich durch eine Steigerung der Kristallisierungsgeschwindigkeit und durch ein oder mehr der folgenden Merkmale: (a) eine Verringerung des "Lösch"-Signal-Rausch-Verhältnisses als eine Funktion der "Schreib"-Speicherzeit, (b) eine Verringerung der Korngröße gemäß der Bestimmung durch Raman-Spektroskopie und/oder (c) eine Abnahme der bevorzugten Kornorientierung gemäß der Bestimmung durch Röntgenbeugung.
  • Wir haben gefunden, daß sowohl (1) Schreibzustands-Speicherstabilität als auch (2) die Unordnung der folgenden Löschzustands-Chalkogenidkristallisierung durch den Sauerstoffanteil schädlich beeinflußt werden. Die vergleichsweisen Auswirkungen von Sauerstoff- und Nickel-Schaltmodulator auf (1) die Schreibzustands-Speicherstabilität und (2) die Unordnung der folgenden Löschzustands-Chalkogenidkristallisierung sind in den Fig. 8A und 8B gezeigt.
  • In den Fig. 8A und 8B ist der Logarithmus des Verhältnisses von (1) der Intensität von 100-orientierten "gelöschten" Chalkogenid-Kristalliten zu (2) der Intensität der 101- orientierten "gelöschten" Chalkogenidkristallite, die durch Röntgenbeugung bestimmt wurde, als eine Funktion von (3) Sauerstoff- und/oder Nickelgehalt und (4) Schreibspeicherzeit aufgetragen. Die Änderung der Kristallorientierung bei Speicherung ist mit schlechter Schreibzustands-Speicherstabilität und hohen Löschzustands-Signal-Rausch-Verhältnissen korreliert, während die Kristallitunordnung mit guter Schreibzustands-Speicherstabilität und niedrigen Löschzustands-Signal-Rausch-Verhältnissen korreliert ist. Orientierungs-Intensitätsverhältnisse von 0,1-1,0 und insbesondere ca. 0,2 werden bevorzugt.
  • Die nickelhaltigen Schichten wurden von (Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;)- und Ni-Targets cozerstäubt. Die sauerstoffhaltigen Proben wurden reaktiv von (Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;)-Targets in einer Ar-He-Atmosphäre zerstäubt. Nach der Zerstäubung wurden die resultierenden Schichten für Röntgenbeugungs-Untersuchungen durch großflächige Glasbildungs-Kristallisierungszyklen, d. h. "Schreib"-"Lösch"-Zyklen getrieben. Die Glasbildung, d. h. die Aufzeichnung, erfolgte durch einen 35-ns-Laserimpuls mit 30-40 mW über eine Fläche von 1 cm mal 1 cm. Die Kristallisierung, d. h. Löschen, erfolgte durch einen 50-us-Impuls von 0,5 J/cm² von einer Xe-Blitzröhre über eine Fläche von 1 cm mal 1 cm. Röntgenbeugungsuntersuchungen wurden nach der Kristallisierung, d. h. dem "Löschen", durchgeführt.
  • Die (Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;)1-xNix-Proben, die in Fig. 8B gezeigt sind, zeigen abnehmende Chalkogenidkristallitorientierung mit zunehmendem Ni und Unabhängigkeit der Chalkogenidkristallitorientierung in bezug auf die Schreibzustands-Speicherzeit. Nickel verringerte die Chalkogenidkristallitorientierungen, d. h. Nickel erhöhte die Unordnung der Chalkogenidkristallite beim Löschen.
  • Die Fig. 9, 10 und 11 sind Diagramme des relativen Reflexionsvermögens und der Schaltzeiten im Schreib- und im Löschzustand über der Anzahl von Zyklen bei verschiedenen Ni-Konzentrationen für cozerstäubte Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;-Targets auf einem Glassubstrat 8 einer Größe von 1 cm mal 1 cm mal 11 mil in einer Argonatmosphäre. Die Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;-Proben wurden in einer Argonatmosphäre von den Targets durch Zerstäuben aufgebracht.
  • Die Proben wurden dann in einer Zustandsprüfeinrichtung geprüft, in der eine Zelle von 1 um mal 1 um wiederholt zyklisch beansprucht wurde.
  • Fig. 9 zeigt das relative Reflexionsvermögen für den Schreib- und den Löschzustand einer Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;-Zelle über 10.000 Zyklen. Löschen erfolgte mit einem Impuls von 2 us und 1,5 mW, und Schreiben erfolgte mit einem Impuls von 200 ns und 10 mW. Fig. 10 zeigt das relative Reflexionsvermögen für die beschriebenen und gelöschten Platten einer Te&sub8;&sub8;Ge&sub2;Sn&sub8;Ni&sub2;-Zelle über 10.000 Zyklen. Das Löschen erfolgte mit einem Impuls von 0,8 us und 3 mW, und das Schreiben erfolgte mit einem Impuls von 200 ns und 8 mW. Fig. 11 zeigt das relative Reflexionsvermögen für die Schreib- und Löschzustände einer Te&sub8;&sub8;Ge&sub2;Sn&sub5;Ni&sub5;-Zelle über 10.000 Zyklen. Das Löschen erfolgte mit einem Impuls von 0,8 nm und 1,5 mW und das Einschreiben mit einem Impuls von 200 ns und 8 mW.
  • Die Fig. 12, 13 und 14 zeigen das Reflexionsvermögen über der Temperatur für zerstäubte Te-Ge-Sn-Schichten mit und ohne Ni vor und nach der Laser-Glasbildung. Die Diskontinuität bezeichnet die Kristallisierungstemperatur. Die Schichten wurden durch Cozerstäuben von Te-Ge-Sn und Ni in einer Argonatmosphäre erzeugt. Der Verlauf des Reflexionsvermögens über der Temperatur für die erste Kristallisierung ist als die Kurve "im Herstellungszustand" gezeigt. Die Glasbildung erfolgte in einer Serie von "Schreib"- und "Lösch"-Zyklen, bis konstante Werte von Schreib- und Lösch- Reflexionsvermögen erhalten wurden. Der Verlauf des Reflexionsvermögens über der Temperatur nach Erhalt von konstanten Reflexionsvermögenswerten ist als die Kurve "im Laser-Glasbildungszustand" gezeigt.
  • Fig. 12 zeigt eine Kristallisierungstemperatur von 103ºC für Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9; im Aufbringzustand und eine Kristallisierungstemperatur von 98ºC im Glasbildungszustand. Dabei ergibt sich eine Differenz von 5º. Fig. 13 zeigt eine Kristallisierungstemperatur von 110ºC im Glasbildungszustand. Dabei ergibt sich eine Differenz von 110. Fig. 14 zeigt eine Kristallisierungstemperatur von 102ºC für Te&sub8;&sub8;Ge&sub2;Sn&sub8;Ni&sub5; im Herstellungszustand und eine Kristallisierungstemperatur von 91ºC im Glasbildungszustand. Auch hier ergibt sich eine Differenz von 110.
  • Der Ausschluß von Sauerstoff und die Verwendung des vorgesehenen Schaltmodulators, z. B. eines Übergangsmetalls und/oder eines Halogens wie Nickel, Platin, Palladium, Brom, Iod oder Gemischen davon ist mit einer stark verbesserten Schreibzustands-Speicherzeit (ungeordneter Zustand) für das Löschzustands-(kristalline)-Signal-Rausch-Verhältnis, und bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einem im wesentlichen Schreibzustands-Speicherzeit- invarianten Löschzustands-Signal-Rausch-Verhältnis verbunden.
  • Beispielhafte Formulierungen des Datenspeichermediums umfassen unter anderem, beispielsweise und ohne daß eine Einschränkung beabsichtigt ist TeGeSnNi, TeSiSnNi, TeGeAlNi, TeGeNi, TeSeINi und TeGeMoNi.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Materialien beispielsweise durch Verdampfen, Coverdampfen, reaktives Zerstäuben oder reaktives Cozerstäuben aufgebracht oder gleichzeitig aufgebracht, um einen im wesentlichen gleichförmigen Überzug davon zu bilden. Die Verdampfung umfaßt Elektronenstrahlverdampfen und thermisches Verdampfen. Der resultierende Überzug hat eine Dicke von ca. 50-150 nm oder mehr, wobei die genaue Dicke experimentell bestimmt wird, um den Kontrast bei den interessierenden Laserwellenlängen zu optimieren.
  • Die Verkapselung kann unter Vakuum durchgeführt werden. Auf diese Weise gelangt das Datenspeichermedium nicht mit atmosphärischem Sauerstoff in Berührung.
  • Die Bildung, d. h. die stabilisierte Phasentrennung, kann entweder innerhalb oder außerhalb der Aufbringkammer oder nach dem Aufbringen der Schicht oder nach dem Aufbringen jeder Schicht von Isolations-, Antiablations- oder Schutzschichten erfolgen. Zusätzlich zu der Phasentrennung bietet die Bildung auch den Vorteil der Freisetzung des in der Schicht eingefangenen Argons, wenn die Schicht durch Argon- Zerstäuben hergestellt ist.
  • Bei der Erfindung ist die dielektrische Schicht 21 abgestuft oder geschichtet, z. B. in bezug auf den Sauerstoffgehalt, um Reaktionsträgheit und Stabilität im Kontakt mit der optischen Datenspeichermediumschicht 31 sowie Feuchtigkeitsundurchlässigkeit und Wasserunlöslichkeit davon entfernt zu bieten. Im Fall von Germaniumoxid ist das ein Zusammensetzungsgradient von GeO&sub2; an der Grenzfläche mit dem Chalkogenid und GeOx, mit x = ca. 1,5 bis ca. 1,95, entfernt von der aktiven Schicht 31 und in Kontakt mit den Kunststoffschichten 13, 49.
  • Die Germaniumoxidschicht hat einen Zusammensetzungsgradienten, wie er beispielsweise in Fig. 15 gezeigt ist. Fig. 15 zeigt die Stöchiometrie einer Schicht mit einer Dicke von ca. 200 nm mit stöchiometrischem GeOx. Der Stöchiometrie- Parameter x ist über dem Abstand d aufgetragen. Die Stöchiometrie angrenzend an das Chalkogenid ist im wesentlichen stöchiometrisches GeO&sub2;, und anschließend kann die Stöchiometrie durch eine Stufenfunktion abgestuft sein, z. B. durch Schichtung wie bei "> a" oder durch eine glatte Funktion "b" von ca. x = 2,00 an der einen Grenzfläche bis zu x = 1,50-1,95 an der anderen Grenzfläche.
  • Weitere Dielektrika können die Verkapselungsschichten 21, 41 bilden. Die Verkapselungsschichten können beispielsweise Siliziumnitrid sein, und zwar geschichtet oder abgestuft, um ein Diffundieren von Silizium in die Chalkogenidschicht 31 zu vermeiden. Alternativ können die dielektrischen Verkapselungsschichten 21, 41 Siliziumdioxid, Aluminiumdioxid oder ein anderes Dielektrikum sein. Die dielektrische Sperrschicht 21, beispielsweise aus Germaniumoxid, hat eine Dicke von ca. 50 bis ca. 200 nm. Die dielektrische Sperrschicht 21 hat ein oder mehr Funktionen. Sie dient dazu zu verhindern, daß oxidierende Mittel in die aktive Chalkogenschicht 31 gelangen, und verhindert eine Verformung des Kunststoffsubstrats aufgrund von lokaler Erwärmung der Chalkogenidschicht 31, beispielsweise beim Aufzeichnen oder Löschen. Die Sperrschicht 21 dient außerdem als Antireflexbeschichtung, die die optische Empfindlichkeit der aktiven Chalkogenidschicht 31 verstärkt.
  • Wenn die Morphologie-verbessernde Komponente eine im wesentlichen permanente Komponente ist, um die Ordnung zu verbessern, besteht die Komponente aus Wolfram, Molybdän, Eisen, Cobalt, Nickel, Platin, Titan, Zircon, Hafnium, Niob, Tantal, hochschmelzenden Verbindungen davon einschließlich ihrer Chalkogenide, oder Gemischen davon.
  • Wenn die Morphologie-verbessernde Komponente nur für einen Zyklus bestehen soll, was die Herstellung unterstützt, die Notwendigkeit einer Alterung ausschließt und die Initialisierung erleichtert, kann die Morphologie-verbessernde Komponente ein Chalkogen sein. Sie kann außerdem weitere Legierungskomponenten und sogar Sauerstoff enthalten. Beispielsweise kann eine Te&sub5;&sub9;Sn&sub6;Ge&sub5;O&sub3;&sub0;-Schicht auf einer Te&sub7;&sub9;Sn&sub6;Ge&sub5;O&sub1;&sub0;-Phasenänderungsschicht abgeschieden sein. Die Chalkogenoxidschicht beseitigt die Notwendigkeit der Alterung der darunterliegenden Phasenänderungsschicht vor dem Aufbringen der Sperrschicht.
  • Die folgenden Beispiele verdeutlichen das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung.
    • BEISPIELE Beispiel I
  • Eine Serie von Tests wurde durchgeführt, um die relativen Auswirkungen von Sauerstoff und Nickel auf (1) Löschzustands-Chalkogenidkristallitorientierung und (2) Schreibzustands-Speicherzeit zu bestimmen.
  • Für jeden Test wurden Targets von (Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;) und Ni verwendet. Für die Ni-haltigen Proben wurden die Targets auf ein Glassubstrat von 1 inch mal 1 inch mal 11 mil cozerstäubt. Für die Sauerstoff enthaltenden Proben wurde Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9; reaktiv in einer Sauerstoff-Argon-Atmosphäre auf ein Glassubstrat von 1 inch mal 1 inch mal 11 mil zerstäubt. Die Zerstäubung erfolgte in einem Zerstäubungsmodul nach R.D. Mathis, der sich in einem Abstand von 9,52 cm (3,75 inches) von dem Zerstäubungstarget befand. Der Zerstäubungsmodul hatte eine SG-1250-Stromversorgung mit einer Betriebsfrequenz von 13,56 MHz durch zwei HF-Elektroden.
  • Der Zerstäubungsmodul wurde auf 10&supmin;&sup6; Atmosphärendruck heruntergepumpt und dann auf 3-5 mTorr mit Argon oder mit Argon und Sauerstoff druckbeaufschlagt. Die Zerstäubung wurde dann für 15 min mit einer Vorspannung von 800 V und einer HF-Targetenergiedichte von 0,5 W/cm² durchgeführt. Die Zerstäubung von den (T&sub8;&sub4;Ge&sub2;Sn&sub9;)- und Ni-Targets wurde in einer Argonatmosphäre ausgeführt. Die reaktive Zerstäubung von dem (Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;)-Target wurde in einer Argonatmosphäre ausgeführt, die 0,5 Atom-% Sauerstoff enthielt.
  • Die Proben wurden dann einem Formprozeß unterworfen, bei dem die Schichten einmal von einem Excimer-Laser geschmolzen wurden. Dies erfolgte mit einer Impulsdauer von 35 ns und einer Energiedichte von 30-40 mJ/cm².
  • Die Proben wurden dann einem Kristallisierungs-Glasbildungs- (Lösch-Schreib)-Lebensdauertest über Zellen von 1 cm · 1 cm Durchmesser unterworfen. Für diese zyklischen Tests wurde ein Excimer-Laser zur Glasbildung (Schreiben) verwendet. Der Laserimpuls war 30-40 mJ/cm² für 35 ns.
  • Nach jedem "Schreib"-Impuls wurden die Proben für 15-20 h gelagert und dann von einer Xenon-Blitzlampe "gelöscht". Die Blitzlampe hatte eine Energiedichte von 0,5 J/cm² und eine Blitzdauer von 50 us. Die "gelöschten" Proben wurden dann mittels Röntgenbeugung untersucht, um die Kristallitorientierung zu bestimmen.
  • Die in den folgenden Tabellen I und II und in den Fig. 2A und 2B gezeigten Ergebnisse wurden erhalten. Die Resultate zeigen eine zunehmende isotrope Kristallitorientierung mit zunehmendem Nickelgehalt.
    • Tabelle I
  • Verhältnis von Intensität von [100] Chalkogenidkristalliten zu Intensität von [101] Chalkogenidkristalliten in (Te&sub8;&sub9;Ge&sub5;Sn&sub6;)1-x0x
    • Tabelle II
  • Verhältnis der Intensität von [100] Chalkogenidkristalliten zu Intensität von [101] Chalkogenidkristalliten in (Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;)1.xNix
    • Beispiel II
  • Eine Serie von Tests wurde durchgeführt, um das relative "Schreib"- und "Lösch"-Reflexionsvermögen von zerstäubten Te&sub8;&sub8;Ge&sub2;Sn&sub8;Ni&sub2;-, Te&sub8;&sub8;Ge&sub2;Sn&sub5;Ni&sub5; und Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;-Schichten zu bestimmen.
  • Die nickelhaltigen Proben wurden durch Cozerstäuben von Ni- und Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;-Targets auf ein Glassubstrat von 1 cm mal 1 cm mal 11 mil in einer Argonatmosphäre hergestellt. Die Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9;-Proben wurden von den Targets in einer Argonatmosphäre aufgesputtert.
  • Die Proben wurden dann in einer Zustandsprüfeinrichtung geprüft, in der eine Zelle von 1 um mal 1 um wiederholt Zyklen unterworfen wurde. Ein Diodenlaser wurde verwendet, um die Zelle mit einem Löschimpuls von 0,8-2,0 us und 1,5-3,0 mW und einem Schreibimpuls von 200 ns und 8-10 mW zyklisch zu beaufschlagen. Die Proben mit Nickel wurden mit einem Löschimpuls von 0,8 us gelöscht. Die nickelfreie Probe benötigte einen Löschimpuls von 2,0 us.
  • Fig. 8 zeigt das relative Reflexionsvermögen im Schreib- und Löschzustand einer Te&sub8;&sub9;Sn&sub9;Ge&sub2;-Zelle über 10.000 Zyklen. Löschen erfolgte mit einem Impuls von 2 us und 1,5 mW, und Schreiben erfolgte mit einem Impuls von 200 ns und 10 mW. Fig. 9 zeigt das relative Reflexionsvermögen im Schreib- und Löschzustand einer Te&sub8;&sub8;Ge&sub2;Sn&sub8;Ni&sub2;-Zelle über 10.000 Zyklen. Löschen erfolgte mit einem Impuls von 0,8 us und 3 mW und Schreiben mit einem Impuls von 200 ns und 8 mW. Fig. 10 zeigt das relative Reflexionsvermögen im Schreib- und Löschzustand einer Te&sub8;&sub8;Ge&sub2;Ni&sub5;-Zelle über 10.000 Zyklen. Löschen erfolgte mit einem Impuls von 0,8 ns und 1,5 mW und Schreiben mit einem Impuls von 200 ns und 8 mW.
  • Fig. 11 zeigt eine Kristallisierungstemperatur von 103ºC für Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9; im Aufbringzustand und eine Kristallisierungstemperatur von 98ºC im Glasbildungszustand. Das ist eine Differenz von 5º. Fig. 7 zeigt eine Kristallisierungstemperatur von 110ºC für Te&sub8;&sub8;Ge&sub2;Sn&sub8;Ni&sub2; im Aufbringzustand und eine Kristallisierungstemperatur von 99ºC im Glasbildungszustand. Das ist eine Differenz von 110. Fig. 13 zeigt eine Kristallisierungstemperatur von 102ºC für Te&sub8;&sub8;Ge&sub2;Sn&sub8;Ni&sub5; im Aufbringzustand und von 91ºC im Glasbildungszustand. Das ist ebenfalls eine Differenz von 110.
    • Beispiel III
  • Eine Testserie wurde ausgeführt, um die Zykluslebensdauer und Löschzeit für Te&sub8;&sub8;Ge&sub2;Sn&sub8;Ni&sub2;&sub1; Te&sub8;&sub8;Ge&sub2;Sn&sub5;Ni&sub5; und Te&sub8;&sub9;Ge&sub2;Sn&sub9; zu bestimmen. Die Proben wurde wie in Beispiel I beschrieben hergestellt und wie in Beispiel II beschrieben geprüft. Die nachstehend gezeigten Ergebnisse wurden erhalten. Zum Vergleich sind die Ergebnisse von M. Chen, V.A. Rubin, V. Marrello, U.G. Gerber und V.B. Jipson, "Reversibility and Stability of Tellurium Alloys for Optical Data Storage Applications", Appl. Phvs. Lett. Vol. 46(8), S. 734-736 (15. April 1985) angegeben, auf die hier Bezug genommen ist. Probe Phase Zyklen Löschzeit aufgezeichnet (unverkapselt) amorph
  • Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen beschrieben, sie soll jedoch nicht dadurch, sondern ausschließlich durch die beigefügten Patentansprüche begrenzt sein.

Claims (20)

1. Datenspeichervorrichtung (1), die ein Chalkogenid-Datenspeichermedium (31) mit einem Vernetzungsmittel, ein das Datenspeichermedium (31) tragendes Substrat (11) und eine dielektrische Schicht (21, 41) hat, die das Chalkogenid- Datenspeichermedium (31) umkapselt, um eine Feuchtigkeitsbarriere zu bilden, die das Diffundieren von Wasser in das Chalkogenid verhindert, wobei das Chalkogenid-Datenspeichermedium (31) durch das Aufbringen von projizierter Strahlenergie darauf reversibel zwischen detektierbaren Zuständen umschaltbar ist, wobei das Datenspeichermedium (31) gekennzeichnet ist durch:
ein reversibel umschaltbares Chalkogenid, das 1-20 Atom-% eines Schaltmodulators aufweist, um das Löschsignal-Rausch- Verhältnis in bezug auf die Schreibspeicherzeit im wesentlichen invariant zu machen und um das Kontrastverhältnis in bezug auf den Zyklusverlauf im wesentlichen invariant zu machen, wobei der Schaltmodulator ein Übergangsmetall und/ oder ein Halogen ist.
2. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Dielektrikum (21, 41) zusammensetzungsmäßig in seinem Sauerstoffgehalt abgestuft ist in bezug auf die Entfernung von dem Chalkogenid-Datenspeichermedium (31) und nahe dem Chalkogenid-Datenspeichermedium (31) im wesentlichen stöchiometrisches Oxid ist und fern von dem Chalkogenid- Datenspeichermedium ein im wesentlichen nichtstöchiometrisches Suboxid ist.
3. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Dielektrikum in seinem Sauerstoffgehalt im wesentlichen kontinuierlich zusammensetzungsmäßig abgestuft ist.
4. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Dielektrikum in seinem Sauerstoffgehalt geschichtet ist.
5. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Dielektrikum Germaniumoxid ist.
6. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Germaniumoxid im wesentlichen GeO&sub2; nahe dem Chalkogenid- Datenspeichermedium ist und das Germaniumoxid die Stöchiometrie Geox fern von dem Chalkogenid-Datenspeichermedium hat, mit x = 1,5 bis 1,95.
7. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Morphologie-verbessernde Komponente ein hochschmelzendes Metall in Kontakt mit der Chalkogenidschicht aufweist, um die ordnende Schaltzeit der Chalkogenidschicht zu verkürzen.
8. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 7, wobei das hochschmelzende Metall gewählt ist aus der Gruppe, die aus Zircon, Titan, Hafnium, Niob, Wolfram, Molybdän, Eisen, Cobalt, Nickel, Platin und Gemischen davon besteht.
9. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Morphologie-verbessernde Komponente das epitaxiale Wachstum eines geordneten Chalkogens in der zustandsänderbaren Chalkogenidschicht fördert.
10. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 8, wobei das die Morphologie verbessernde Komponente aufweisende Material Ebenen mit trigonaler oder hexagonaler Symmetrie hat.
11. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Chalkogenid im wesentlichen senkrecht zu der Morphologieverbessernden Komponente kristallisiert.
12. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Morphologie-verbessernde Komponente und die Chalkogenidschicht im wesentlichen nichtreaktiv miteinander sind und ineinander unlöslich sind.
13. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Morphologie-verbessernde Komponente eine Schicht einer Dicke von ca. 10 bis ca. 100 Å ist.
14. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Morphologie-verbessernde Komponente Morphologie-verbesserndes Material aufweist, das in die zustandsänderbare Chalkogenidschicht eingebettet ist.
15. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Morphologie-verbessernde Komponente eine Schicht von Chalkogen aufweist, die in Kontakt mit der Schicht von zustandsänderbarem Chalkogenid aufgebracht ist.
16. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Chalkogen der Morphologie-verbessernden Komponente und das Chalkogen der zustandsänderbaren Chalkogenidschicht das gleiche Chalkogen aufweisen.
17. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Morphologie-verbessernde Komponente eine Schicht einer Dicke von ca. 10 bis ca. 1000 Å aufweist.
18. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Chalkogenid Tellur ist.
19. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schaltmodulator Ni ist.
20. Datenspeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Datenspeichermedium im wesentlichen frei von Sauerstoff ist.
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US06/742,813 US4710899A (en) 1985-06-10 1985-06-10 Data storage medium incorporating a transition metal for increased switching speed
US06/752,741 US4660175A (en) 1985-07-08 1985-07-08 Data storage device having novel barrier players encapsulating the data storage medium
US06/760,226 US4621032A (en) 1985-07-29 1985-07-29 Method of forming a data storage medium and data storage device by congruent sublimation
US77371085A 1985-09-09 1985-09-09
US06/787,333 US4676646A (en) 1985-10-15 1985-10-15 Method and apparatus for controlling thickness of a layer of an optical data storage device by measuring an optical property of the layer

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1047054A1 (de) * 1985-07-08 2000-10-25 Energy Conversion Devices, Inc. Datenspeichervorrichtung
US4924436A (en) 1987-06-22 1990-05-08 Energy Conversion Devices, Inc. Data storage device having a phase change memory medium reversible by direct overwrite and method of direct overwrite
US5330630A (en) * 1991-01-02 1994-07-19 Energy Conversion Devices, Inc. Switch with improved threshold voltage
CN1278325C (zh) * 1996-03-11 2006-10-04 松下电器产业株式会社 光学信息记录媒体及其制造方法
DE19739794C2 (de) * 1997-09-10 1999-11-18 Steag Hama Tech Ag Verfahren zur Regelung eines Beschichtungsvorgangs
DE10047625A1 (de) * 2000-09-26 2002-04-11 Max Planck Gesellschaft Stöchiometrieänderung eines ionisch aufgebauten Feststoffes

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3530441A (en) * 1969-01-15 1970-09-22 Energy Conversion Devices Inc Method and apparatus for storing and retrieving information
US3773548A (en) * 1972-01-27 1973-11-20 Optical Coating Laboratory Inc Method of monitoring the rate of depositing a coating solely by its optical properties
US3778785A (en) * 1972-04-20 1973-12-11 Ibm Method for writing information at nanosecond speeds and a memory system therefor
US3793167A (en) * 1972-06-01 1974-02-19 Globe Amerada Glass Co Apparatus for manufacturing metal-coated glass
DE2412729C3 (de) * 1974-03-16 1982-04-29 Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln Verfahren und Anordnung zur Regelung der Verdampfungsrate und des Schichtaufbaus bei der Erzeugung optisch wirksamer Dünnschichten
US4024291A (en) * 1975-06-17 1977-05-17 Leybold-Heraeus Gmbh & Co. Kg Control of vapor deposition
DE2826122A1 (de) * 1977-06-14 1978-12-21 Fuji Photo Film Co Ltd Aufzeichnungsmaterial
US4357616A (en) * 1979-03-26 1982-11-02 Hitachi, Ltd. Recording medium
JPS563442A (en) * 1979-06-20 1981-01-14 Toshiba Corp Optical memory disk and its manufacture
JPS6023037B2 (ja) * 1980-03-18 1985-06-05 旭化成株式会社 情報記録部材
DE8200991U1 (de) * 1981-01-14 1985-12-05 Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo Informationsspeichermedium
JPS59157855A (ja) * 1983-02-25 1984-09-07 Nec Home Electronics Ltd 光記録媒体
NL8301072A (nl) * 1983-03-28 1984-10-16 Philips Nv Optische registratieschijf.
JPS6044809A (ja) * 1983-08-23 1985-03-11 Hamamatsu Photonics Kk 蒸着膜厚モニタ装置

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