JP2806660B2

JP2806660B2 - 不揮発性記録装置

Info

Publication number: JP2806660B2
Application number: JP28513391A
Authority: JP
Inventors: 良高山元; 裕石井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-10-30
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JPH05128883A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度、大容量の記録
容量を有し、情報を電気的に書き込み・読み出しできる
ようになった不揮発性記録装置に関し、特にコンピュー
タ、メモリカードおよびワープロ等の機器に幅広く利用
が期待できる不揮発性記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報が書き換え可能になった不揮発性記
録装置の代表的なものとして、以下の４種類のものがあ
る。

【０００３】磁気テープ。

【０００４】磁気ディスク。

【０００５】ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のＩＣ不揮
発性メモリ。

【０００６】光磁気ディスク。

【０００７】以下にそれぞれの特徴を説明する。

【０００８】磁気テープ最も代表的な書き換え可能型不揮発性記録装置であり、
安価であるためオーディオテープやビデオテープ等とし
て最も普及している。また、非常に大容量の記録装置で
あり、コンピュータ用のバックアップメモリとしても使
用される。

【０００９】但し、情報の連続的な書き込み・読み出し
しか行えないため、ランダムアクセが行えず、また、情
報の読み出し・書き込みに要するアクセス時間が長いと
いう欠点がある。

【００１０】磁気ディスクコンピュータやワープロ用の外部記録装置として一般に
使用される。取り扱いが簡単であり安価なフロッピーデ
ィスクと、フロッピーディスクに比べて記録容量は大き
いが、取り扱いが難しく、高価なハードディスクがよく
用いられる。

【００１１】これら磁気ディスクの長所は、高速ランダ
ムアクセスが可能であり、情報の書き込み・書き換えが
比較的容易に行えることである。

【００１２】なお、記録容量は３．５インチのフロッピ
ーディスク１枚で１メガバイト程度、３．５インチのハ
ードディスク１枚で４０メガバイト程度であり、大容量
化、高密度化を図る上で限界がある。

【００１３】ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭＩＣ不揮発性メモリは書き換え可能型の記録装置であ
り、高密度な記録が可能である。該ＩＣ不揮発性メモリ
の代表的なものとして、電気的な書き込みと紫外線照射
による消去を行うＥＰＲＯＭと、電気的な書き込み・消
去が可能なＥＥＰＲＯＭがある。これらのＩＣ不揮発性
メモリは小型軽量、アクセス時間が短い、消費電力が小
さいなどといった長所を備えている。

【００１４】以下に電気的に書き込み・消去が可能なＥ
ＥＰＲＯＭを例にとってその詳細を説明する。図４はＥ
ＥＰＲＯＭのメモリーセルの断面形状の一例を示す。シ
リコン基板７の表面にゲート酸化膜５を積層し、該ゲー
ト酸化膜５上にフローティングゲート４および制御ゲー
ト２を形成する。制御ゲート２は、キャリアが蓄積、保
存されるフローティングゲート４へのキャリアの注入を
制御する。両ゲート２、４間はシリコン酸化膜からなる
絶縁膜３で分離されている。シリコン基板７上には前記
ゲート２、４を覆うようにして表面保護膜１が形成され
る。表面保護膜１としては、通常シリコン酸化膜やシリ
コン窒化膜が用いられる。また、シリコン基板７の表層
部には不純物が打ち込まれたソース領域８と、ドレイン
領域６が形成され、更に両者間にチャネル領域９が形成
される。

【００１５】上記構成において、情報の記録を行う場合
はドレイン領域６と制御ゲート２との間に電圧を印加
し、ゲート酸化膜５を通してホットエレクトロンとして
キャリアをフローティングゲート４に注入する。一方、
記録された情報の消去は、ソース領域８と制御ゲート２
との間に電圧を印加し、Ｆｏｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉ
ｍ（Ｎ−Ｆ）Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ現象を利用してキャリ
アを除去する。また、記録情報の読み出しは、ソース領
域８とドレイン領域６との間のチャンネル領域９の反転
電圧の閾値電圧でＯＮ／ＯＦＦの判断をして行う。

【００１６】ここでキャリアの注入、除去はゲート酸化
膜５を通して行うので、ゲート酸化膜の膜質と膜厚はＥ
ＥＰＲＯＭの構成上非常に重要である。例えば、記録容
量が１メガビットのＥＥＰＲＯＭでは通常ゲート酸化膜
５の膜厚は２０ｎｍ程度の薄膜であるため、膜質、膜厚
の管理が難しく、歩留まりの低下によるコストアップが
大きな問題になっている。また、チップの寸法は通常、
短辺・長辺共に７〜１０mm程度であり、記録容量を大き
くするためにチップ面積を大きくすると、歩留まりが低
下し、よりコストアップになる欠点がある。

【００１７】このような欠点を有する故、ＥＥＰＲＯＭ
では上記のような長所を有する反面記憶容量の向上を図
る上で限界がある。因みに、現在のＥＥＰＲＯＭの記録
容量は１〜４メガビット程度であり、他の不揮発性記録
装置である光磁気ディスクや磁気ディスクと比較すると
記録容量は小さい。

【００１８】光磁気ディスク光ディスクの一種であり、記録の書き換えが可能な記録
装置であり、代表的な大容量不揮発性記録装置の１つで
ある。

【００１９】図５は光磁気ディスクの構造の一例を示し
ており、該光磁気ディスクは記録媒体として垂直磁化特
性を示す磁性薄膜１５、１６を用いる。情報の記録は、
磁性薄膜１５、１６を予め磁化した方向とは逆向きの弱
い磁界の中でレーザー光２０をディスク上の集光領域２
１に集光し、局部的な加熱により磁性薄膜１５、１６に
情報を記録する。一方、情報の再生はカー効果又はファ
ラデー効果を利用して行われる。すなわち、直線偏光さ
れたレーザー光２０をディスクの上に照射すると、その
透過光又は反射光は磁性薄膜１５、１６の磁化状態に応
じて偏光面が回転するので、この偏光面の回転を検光子
を用いて光の強弱信号に変換し光検出器で電気信号とし
て検出することにより、情報を再生する。このような光
磁気ディスクは文書ファイルや画像ファイル用の大容量
記録が可能な記録装置として実用化されている。

【００２０】光磁気ディスクの特長はレーザー光２０に
よる記録であるため、透明なガラス基板１２を通して非
接触で記録できることである。すなわち、この記録方法
によれば記録面２３側のゴミは問題とならない。これに
対して、基板面２２側のゴミは影響するが、基板面２２
側ではレーザー光２０の焦点が合っていないため、ビー
ム径が数百ミクロンと大きく、多少のゴミが存在して悪
影響を受けることがない。

【００２１】光磁気ディスクの記録容量は、集光された
レーザー光２０で情報を記録・再生するため、高密度な
記録が可能になる。因みに、３．５インチディスクで１
２０メガバイト程度の大容量のメモリが実現できる。

【００２２】但し、光磁気ディスクでは、情報の書き込
み・読み出しにレーザー、磁石、回転機構（ディスクの
回転機構）が必要になるため、大型の周辺装置を要し、
価格が高くなる欠点がある。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】情報が書き換え可能に
なった従来の不揮発性記録装置は上記のような長所およ
び短所を有するが、このことにより今後望まれる不揮発
性記録装置としては、以下の（１）、（２）、（３）、
（４）の項目を充足することが要請される。各項目につ
いて上記従来の不揮発性記録装置を再評価すると以下の
ようになる。

【００２４】（１）大容量、高密度な記録が可能である
こと。

【００２５】フロッピーディスクでは３．５インチディ
スクで記録容量が１メガバイト程度であり大容量化、高
密度化に対応出来ない。

【００２６】ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のＩＣ不揮発
性メモリでは高密度化は実現出来るが、歩留まりの制限
によりチップ面積を大きくできないため、大容量化が困
難である。

【００２７】（２）衝撃、振動に強いこと。

【００２８】ハードディスクではディスクを複数枚集積
することにより大容量化が実現出来るが、高密度化に対
応するためにヘッドとディスクの間隔を１ミクロン以下
まで狭めており、衝撃や振動により破損しやすく、また
微小なゴミであってもヘッドやディスクに付着すると記
録装置を破損してしまう欠点がある。

【００２９】（３）書き込み・読み出し用の周辺装置が
小型・簡潔・安価であること。

【００３０】フロッピーディスク、ハードディスク、光
磁気ディスクは、共にディスクを回転して情報の書き込
み・読み出しを行うため、モーターなどの回転機構が必
要であり、周辺装置が大型化、複雑化する。

【００３１】加えて、ハードディスクではディスクとヘ
ッドの間隔を精密にしなければならないことや、耐衝撃
性を確保するために緩衝材が必要であるため、装置全体
が大型化し、重くなる問題がある。

【００３２】また、光磁気ディスクでは書き込み・読み
出しにレーザと磁石を使用するため、装置が大型化し、
重くなり、高価格になる欠点がある。

【００３３】（４）書き込み・読み出しを高速度で行え
ること。

【００３４】フロッピーディスク、ハードディスク、光
磁気ディスクではディスクを回転しながらアクセスすべ
き情報の位置を探すため、読み出し速度の高速化を図る
上で限界がある。また、磁気テープでは読み出し・書き
込み速度が共に遅い欠点がある。

【００３５】上記のように現状の不揮発性記録装置では
上記（１）、（２）、（３）、（４）の各項目をすべて
充足したものはなく、これら項目を全て充足する全く新
しいタイプの不揮発性記録装置の実現が要請されてい
た。

【００３６】そこで、本願出願人は上記（１）、
（２）、（３）、（４）の各項目をすべて充足する不揮
発性記録装置を特願平3-138027号で提案した。図６ない
し図８はこの不揮発性記録装置の概略構成を示す。図に
おいて、上部電極４１は列方向に等間隔で複数本配設さ
れ、配向膜５６を介して液晶５３に接している。上部電
極４１の下方には、該上部電極４１と直交する行方向に
複数本の下部電極４２が配設される。上部電極４１と下
部電極４２との間、より具体的には両電極４１、４２の
交差部にメモリセル４３が形成される。

【００３７】なお、上部電極４１、下部電極４２として
は耐熱性の優れたタングステンＷが用いられる。また、
発熱体４４としては減圧ＣＶＤ法で形成される高純度な
多結晶シリコン（ポリシリコン）が用いられる。

【００３８】図７および図８に示すように、メモリセル
４３はシリコン（Ｓｉ）基板５５とガラス基板５２間に
配設および封入される以下の構成要素からなる。シリコ
ン基板５５に対向配置されるガラス基板５２の対向面に
は対向電極５１が配設され、該対向電極５１の表面に配
向膜５６が形成される。

【００３９】一方、シリコン基板５５の表面にはフィー
ルド絶縁膜５７が形成され、その上に下部電極４２が形
成されている。下部電極４２と上部電極４１との間には
両者間の絶縁性を保つためにシリコン窒化膜（Ｓｉ
₃Ｎ₄）からなる電極間絶縁膜５４が形成される。この電
極間絶縁膜５４はメモリセル５４の部分で開口５４ａ
し、その部分で上部電極４１と下部電極４２の間に発熱
体４４が直接挟み込まれている。発熱体４４は図８に示
されるように平板状をなす。上部電極４１と発熱体４４
の上には液晶５３に接するようにして配向膜５６が形成
される。

【００４０】このような構成において、上部電極４１と
下部電極４２との間に電圧を印加して発熱体４４の両電
極４１、４２の交差部に相当する部分を発熱させると、
対応する液晶５３、すなわち、メモリセル４３が相変化
を生じ、これにより情報の書き込みが行えるようになっ
ている。今少し説明すると、液晶５３はｐ−シアノビフ
ェニルをメソゲン基とするアクリルタイプの高分子ネマ
チック液晶やポリシロキサン系の高分子スメクチック液
晶等の液晶化合物又は分子中に液晶成分を含む化合物か
らなる。

【００４１】上部電極４１と下部電極４２との間に印加
する電圧と時間を制御することにより、記録媒体を構成
する液晶を相転移等の状態変化、例えば等方相となる温
度まで昇温せしめ、その後に上部電極４１と対向電極５
１の間に情報書き込み用の電圧を印加し、加熱用の電流
の通電を停止し急冷するか、あるいは情報書き込み用の
電圧を印加せずに加熱用の電流，電圧を制御し徐冷する
ことによって液晶は配向状態となり、モノドメイン状態
となる。

【００４２】一方、情報書き込み用の電圧を印加せずに
加熱用の電流の通電を停止し急冷すると液晶はポリドメ
イン状態となる。その後、室温まで冷却されると液晶は
ガラス状態になり、その状態が保持される。

【００４３】このモノドメインとポリドメインの２つの
状態として書き込まれた情報は室温では長期間保持され
るため、書き込まれた情報を記録情報として保存でき
る。この状態の異なる液晶は誘電率が異なっているの
で、記録情報は電気的に読み出すことが出来る。

【００４４】ところで、上記不揮発性記録装置において
は以下に示す改善点がある。それは熱の伝搬に伴うクロ
ストークの問題である。以下にその詳細を図９、図１０
および下記表１に従って説明する。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１は液晶、Ｓｉ、ガラス等の各種材料の
熱伝導率Ｋ〔Ｗ／ｍ・Ｋ又はｃａｌ／ｓ・ｃｍ・ｄｅ
ｇ〕、熱容量Ｃ〔Ｊ／ｇ・Ｋ〕、密度ρ〔ｇ／ｍ³〕お
よび熱拡散率Ｄ〔ｍ²／ｓ〕を示している。ここで、熱
拡散率Ｄは非定常解析における熱の伝搬を考える上で最
適のパラメータとなるものであり、熱拡散率Ｄと熱伝導
率Ｋ、熱容量Ｃおよび密度ρとの間には下記式で示す
関係が成立する。

【００４７】Ｄ＝Ｋ／ρ・Ｃ… 熱拡散率Ｄに着目すると、表１から明かなように、Ｓ
ｉ、Ｗが他の材料よりも大きく、上記構成の不揮発性記
録装置によれば、上部電極４１、下部電極４２、発熱体
４４およびシリコン基板５５で熱の伝搬が大きいことが
わかる。従って、上記構成の不揮発性記録装置の加熱部
における熱流を分析すると、図９に矢印で示す方向に熱
が伝搬されることになる。すなわち、熱流は主として上
部電極４１、下部電極４２および発熱体４４を通って周
囲に伝搬されて行くことになる。

【００４８】一方、表１からわかるように液晶５３の熱
拡散率Ｄは小さいため、液晶層中における熱流の伝搬速
度は遅くなる。従って、液晶層中の温度分布は加熱部表
面、すなわち液晶５３に接するシリコン基板５５側表面
の温度の影響を受け易く、図１０に等温線１００で示す
ような温度分布になる。すなわち、等温線１００の分布
状態からわかるように緩やかな温度分布になり、加熱部
から離れても液晶層の温度がなかなか低下しないことが
わかる。

【００４９】このことは加熱対象のメモリセル４３に隣
接する周囲のメモリセル４３も加熱されることを意味す
る。すなわち、上記構成の不揮発性記憶装置によれば、
隣接するメモリセル４３に熱が伝搬し、熱的なクロスト
ークを生じ易いという難点がある。このため、書き込み
精度の向上を図る上で限界があった。

【００５０】このような難点は、隣接するメモリセル間
の間隔を大きくすれば低減できる。しかるに、このよう
にすると、メモリセルのピッチが大きくなり、記録密度
が低下するという新たな欠点がある。

【００５１】本発明はこのような従来技術の諸欠点を解
消するものであり、高密度、大容量化が図れ、書き込み
・読み出しを高速度で行えると共に、周辺装置の小型
化、簡潔化および低価格化が図れ、更には発熱に伴うク
ロストークを確実に排除でき、情報の書き込み・読み出
しを精度よく行える不揮発性記録装置を提供することを
目的とする。

【００５２】

【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性記録装
置は、対向配置される一対の基板間に液晶化合物又は分
子中に液晶成分を含む化合物で形成された記録媒体を封
入すると共に、加熱手段により該記録媒体を加熱して情
報を書き込み、読み出し手段により該記録媒体に書き込
まれた情報を読み出すようにした不揮発性記録装置であ
って、該加熱手段が、少なくともいずれか一方が該基板
の一の方向に延出する帯状に形成された上下の電極と、
該上下の電極間に挟圧支持され、該上下の電極間に印加
される電圧によって発熱する発熱体とを有すると共に、
該一の方向と直交する第２の方向に隣接する該加熱手段
間に、該加熱手段及び該記録媒体を構成する部材より熱
拡散率が低い材料で形成された絶縁体を配設してなり、
そのことにより上記目的が達成される。

【００５３】上記絶縁体としては、ポリイミドが好まし
い。

【００５４】

【作用】まず、上記構成の不揮発性記録装置における情
報の書き込み・読み出し動作を説明する。上下の電極間
に電圧を印加し、発熱体に電流を通電すると、該発熱体
にジュール熱が発生する。この加熱用の電流、電圧とそ
の印加時間を制御することにより、記録媒体を構成する
液晶を相転移等の状態変化、例えば等方相となる温度ま
で昇温せしめ、その後に上部電極と対向電極の間に情報
書き込み用の電圧を印加し、加熱用の電流の通電を停止
し急冷するか、あるいは情報書き込み用の電圧を印加せ
ず、加熱用の電流、電圧を制御し除冷することによって
液晶は配向状態となり、モノドメイン状態となる。

【００５５】一方、情報書き込み用の電圧を印加せずに
加熱用の電流の通電を停止し急冷すると、液晶はポリド
メイン状態になる。その後、室温まで冷却されると液晶
はガラス状態になり、その状態が保持される。

【００５６】このモノドメインとポリドメインの２つの
状態として書き込まれた情報は室温では長期間保持され
るため、書き込まれた情報を記録情報として保存でき
る。この状態の異なる液晶は誘電率が異なっているの
で、記録情報は、対向電極と上部電極間に交流電圧を印
加し、誘電体である記録媒体の電気容量を測定すれば記
録情報を電気的に読み出すことができる。

【００５７】この状態から液晶を再度同様の手順で相転
移等の状態変化を生じる迄昇温し、その後、発熱体に印
加する電流、電圧を制御することにより、液晶を徐々に
冷却若しくは急冷であっても冷却時に情報書き込み電圧
を印加すると、液晶はモノドメイン状態になる。あるい
は情報書き込み電圧を印加せずに急冷するとポリドメイ
ン状態になる。これにより一旦書き込まれた情報を消去
できる。

【００５８】このように上記構成によれば、静的な電気
的制御により記録媒体に対する情報の書き込み・読み出
しができる。

【００５９】加えて、上記のように隣接する加熱手段間
に、加熱手段及び記録媒体を構成する部材より熱拡散率
が低い材料で形成された絶縁体を配設すると、該絶縁体
が熱流の伝搬を阻止するので、加熱手段により加熱され
る液晶相当部と該液晶相当部に隣接する液晶相当部間、
すなわち隣接するメモリセル間において熱的なクロスト
ークが発生するのを防止できる。

【００６０】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００６１】図１は本発明不揮発性記録装置の表面構成
を模式的に示しており、周辺回路は機能別にブロック毎
に分割して示してある。入出力信号制御部３１は、他の
装置からの入力信号を信号処理してメモリーセルへ信号
（書き込み情報）を送る機能と、メモリーセルより読み
出された信号を信号処理して他の装置へ送る機能等を有
する。論理系制御部３２は該不揮発性記録装置全体の信
号処理を制御する。駆動回路部３３は論理系制御部３２
からの指令により記録部３４のメモリーセルへ電気信号
を供給するための電流を通電する。記録部３４は入出力
信号制御部３１から与えられる信号を蓄積し、記録情報
として保存する。

【００６２】該記録部３４は、図２および図３に示すよ
うに、記録情報の書き込み／書き換えのための加熱用の
発熱体４４と、該発熱体４４に電流を通電する配線を有
するシリコン基板５５とガラス基板５２とを有し、両基
板５２、５５間に記録媒体としての液晶（液晶層）５３
を封入した概略構成をとる。

【００６３】ガラス基板５２の対向面には対向電極５１
が列方向に複数本形成される。また、対向電極５１の表
面には液晶５３に接する配向膜５６が形成される。液晶
５３はその相転移現象によって信号を記録する機能を有
する。

【００６４】発熱体４４は対向電極５１の延出方向と直
交する行方向に延びる帯状をなし、該発熱体４４に電流
を供給してこれを発熱させる上下の電極４１、４２間に
直接挟み込まれている。すなわち、上部電極４１および
下部電極４２は共に所定幅を有する帯状をなし、列方向
にほぼ等間隔で行方向に複数本配設され、両者間に発熱
体４４が挟み込まれている。上部電極４１の表面（上
面）は配向膜５６を介して液晶５３に接している。下部
電極４２はシリコン基板５５上に全面形成されたフィー
ルド絶縁膜５７上に形成される。

【００６５】上部電極４１と対向電極５１の交差する部
分がメモリセルに相当し、両電極４１、４２の配設方向
に複数個形成される。両電極４１、４２の材質として
は、本実施例では耐熱性の優れたタングステンを用い
た。配向膜５６および前記対向電極５１の表面に形成さ
れる配向膜５６は、共にポリイミドを塗布加熱後ラビン
グ処理して形成される。

【００６６】なお、配向膜５６はポリイミドに限定され
るものではなく、他の配向膜材料を用いても構わない。
また、液晶材料と書き込み／書き換え条件を選べば配向
膜を省略することもできる。

【００６７】上記した上部電極４１、下部電極４２およ
び発熱体４４で液晶５３の相当部分、つまりメモリセル
を加熱する加熱手段が形成され、該加熱手段はほぼ等間
隔で行方向に複数本配設されるが、列方向に隣接する加
熱手段間には絶縁体５８が配設される。該絶縁体５８は
加熱対象のメモリセルから隣接するメモリセルに熱が伝
搬して熱的クロストークが発生するのを防止するために
配設される。このため、絶縁体５８の材質としては、熱
拡散率Ｄの小さいものが好ましく、例えば半導体、液晶
表示装置の工程で多用されるポリイミドを用いればよ
い。ポリイミドは上記表１に示すように液晶に比べて熱
拡散率Ｄが小さくなっている。

【００６８】シリコン基板５５はＩＣで一般に使用され
る半導体用単結晶シリコンであり、抵抗値を制御するた
めに不純物を添加してある。該シリコン基板５５でその
まま下部電極４２を形成すると、上部電極４１との間で
通電される駆動電流がシリコン基板５５へリークする。
そこで、本実施例では電流リークを防止するため、シリ
コン基板５５の表面をフィールド絶縁膜５７で覆い、そ
の上に下部電極４２を形成する構成をとる。

【００６９】記録情報の書き込み／消去時には、発熱体
４４の発熱により上部電極４１および下部電極４２に共
に温度上昇が生じるため、電極材料は耐熱性が要求され
る。そこで、本実施例では、上記のように減圧ＣＶＤ法
で形成したタングステンを用いた。一方、発熱体４４は
耐熱性を持つと同時に適度な抵抗値と微細加工が可能な
材料を使用する必要が有り、本実施例では高純度な多結
晶シリコンを減圧ＣＶＤ法で形成した。

【００７０】なお、電極材料としては、減圧ＣＶＤ法で
形成したタングステンに限定されるものではなく、耐熱
性と耐薬品性を備え、形成と加工が容易であり低抵抗な
材料であれば他の材料を用いても構わない。また形成方
法についても減圧ＣＶＤ法に限定されず、膜厚を均一に
できる方法であればよい。

【００７１】また、発熱体４４は多結晶シリコンを減圧
ＣＶＤ法で形成したものを用いたが、適当な抵抗値と耐
熱性，耐薬品性を備えた形成と加工が容易な材料であれ
ば他の材料と他の形成方法を用いても構わない。

【００７２】次に、本発明不揮発性記録装置の概略製造
工程について説明する。本実施例では周辺ＭＯＳＩＣ
の形成工程と記録部３４の形成工程が必要であるが、こ
こでは説明の簡略上ＭＯＳＩＣのプロセスについては
触れず、メモリーセルの工程のみを説明する。

【００７３】シリコン基板５５は６インチＰ型（１０
０）の単結晶シリコンウエハーを用いた。まず、シリコ
ン基板５５上に800ｎｍのフィールド絶縁膜５７を形成
する。該フィールド絶縁膜５７としては、Ｓｉ₃Ｎ₄又は
ＳｉＯ₂が好ましい。次いで、フィールド絶縁膜５７上
に減圧ＣＶＤ法により膜厚１．２μｍのタングステン膜
を形成する。そして、該膜をフォトリソグラフィとドラ
イエッチングにより不要部分を除去し、下部電極４２を
パターン形成する。次に、例えばプラズマＣＶＤ法によ
りフィールド絶縁膜５７上に下部電極４２を覆うように
してＳｉ₃Ｎ₄又はＳｉＯ₂を成膜して絶縁膜５７′を形
成する。次いで、フォトリソグラフィとドライエッチン
グにより、該絶縁膜５７′の下部電極４２の上面に相当
する部分および隣接する加熱手段間に相当する部分を開
口する。

【００７４】次いで、下部電極４２の上面に減圧ＣＶＤ
法によって比抵抗が約1000Ω・ｃｍ、膜厚が約１．０μ
ｍの多結晶シリコンを形成し、発熱体４４とする。多結
晶シリコンはボロン、リン、金属等の不純物が膜中へ混
入すると抵抗値が下がり発熱したときに所定の温度に達
しなくことがある。従って、減圧ＣＶＤ法に使用する材
料の純度や装置の清浄度に特に注意する必要がある。本
実施例では、多結晶シリコン形成用の材料として高純度
のモノシランガスを用い、減圧ＣＶＤ法で発熱体４４を
形成したが、必要な抵抗値を確保できれば、他のシリコ
ン化合物や他の形成方法を用いても構わない。次いで、
フォトリソグラフィとドライエッチングにより下部電極
４２の開口部の上以外の不要部分を除去する。

【００７５】次いで、減圧ＣＶＤ法により約１．０μｍ
のタングステン膜を形成し、該膜をホトリソグラフィと
ドライエッチングにより不要部分を除去して上部電極４
１をパターン形成する。次に、加熱手段間に位置する開
口部にポリイミド膜を塗布し、続いて該ポリイミド膜の
表面を研磨し、これにより絶縁体５８を形成する。上部
電極４１の表面と絶縁体５８の表面は面一状態にある。
そして、絶縁体５８および上部電極４１の上に、ポリイ
ミド材料を回転塗布し加熱重合後、不要部分を除去し、
ラビング処理を行って配向膜５６を形成した。

【００７６】上記の製造工程によれば、上部電極４１、
下部電極４２、発熱体４４および絶縁膜５７′の必要領
域のみが残された状態で不要部分が除去されるので、熱
的クロストークを防止する上で好ましいものになる。す
なわち、これらは材質が熱拡散率の大きなタングステ
ン、ポリシリコン、Ｓｉ₃Ｎ₄又はＳｉＯ₂であるので、
不要部分を可及的に除去すれば、その分、加熱対象のメ
モリセルから隣接するメモリセルへの熱伝達量を低減で
きるからである。

【００７７】一方、対向電極側のガラス基板５２は適当
な大きさに裁断され、しかる後、スパッタリング法によ
り表面にＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）
膜からなる透明導電膜が積層され、続いて、ホトリソグ
ラフィとエッチングにより、ＩＴＯ膜の不要部分を除去
し、対向電極５１を列方向に配設する。対向電極５１の
配設ピッチと電極の太さは、情報の書き込みと読み出し
に最適の条件になるように選定した。そして、その後、
対向電極５１の表面にポリイミド材料を回転塗布し、加
熱重合後、不要部分の除去とラビングを施し配向膜５６
を形成する。

【００７８】次いで、以上の工程で作製したシリコン基
板５５とガラス基板５２を、それぞれの電極形成面を内
側にして対向し、且つシリコン基板５５側のメモリーセ
ル上に対向電極５１が位置するように位置合わせる。そ
して、ガラス基板５５の記録部３４の周辺に当たる部分
をシールする。その後、ｐ−シアノビフェニルをメソゲ
ン基とするアクリルタイプの高分子ネマチック液晶（Ｔ
ｉ＝１０６℃、重合度；１５０）をシリコン基板５５と
ガラス基板５２の間に充填する。そして、該高分子ネマ
チック結晶を１００Ｖ、５００Ｈｚの交流電圧を印加し
つつ、等方相から除冷し、ホメオトロピック配向状態と
する。最後に完成したシリコン基板５５をダイシング
し、ボンディングを行った後、パッケージに収納する。

【００７９】なお、液晶材料に関しては上記のものに限
定されるものではなく、熱により相転移等の状態変化を
起こし、変化した状態を保持できるものならば他の液晶
材料を使用しても構わない。

【００８０】図３は上記のようにして作製される本発明
不揮発性記録装置の加熱部における温度分布を示してお
り、等温線１００の傾きより明かなように、本発明不揮
発性記憶装置によれば、加熱部から離れると、液晶５３
の温度が急激に低くなっていることがわかる。従って、
本発明不揮発性記録装置によれば、加熱対象のメモリセ
ルに対して加熱手段の配設方向に直交する方向において
隣接するメモリセルに熱的なクロストークが発生するこ
とがない。それ故、本発明不揮発性記憶装置によれば、
記録密度の向上が図れると共に、精度のよい書き込み・
読み出しが可能になる。なお、加熱手段の配設方向に隣
接するメモリセルは均一に加熱されるので、この方向に
おいて熱的なクロストークを生じることはない。

【００８１】本発明不揮発性記録装置における情報の書
き込み・読み出しは、本願出願人が先に提案した不揮発
性記録装置同様に行われるので、具体的な説明について
は省略する。

【００８２】なお、情報の読み出しは以下の方法によっ
ても行うことができる。すなわち、モノドメイン構造で
は液晶５３は透明状態であるのに対し、ポリドメイン構
造では光の散乱のために液晶５３が不透明状態になる。
したがって、メモリーセルにレーザー光等の光を照射
し、液晶５３からの反射光を検知すれば、この方法によ
っても情報を読み出すことができる。該方法は光学的検
知手段を含むものの、信号処理手段を含むため全体とし
てみれば電気的な読み出し方法といえる。

【００８３】また、上記実施例では、上部電極４１およ
び下部電極４２を共に行方向に配線する構成をとるが、
本願出願人が先に提案した不揮発性記録装置のように上
部電極４１および下部電極４２をマトリクス状に配線す
る構成のものについても同様に適用できる。但し、この
場合には上部電極４１又は下部電極４２又はその両方に
ついて加熱手段間に位置する部分の線幅を狭める等、不
要部分を出来るだけ除去する必要がある。

【００８４】上記のように本発明不揮発性記録装置は、
記録部３４として単結晶シリコン基板５５を用いるの
で、情報の入出力を制御等するＩＣからなる周辺回路を
同一装置内に容易に搭載できる。従って、装置構成の小
型化、簡潔化およびコストダウンを図る上で都合のよい
ものになる。なお、周辺回路としてはＩＣに限定される
ものではなく、単結晶シリコン基板５５に搭載できるも
のであれば、他の回路や回路素子を用いても構わない。

【００８５】

【発明の効果】以上の本発明不揮発性記録装置によれ
ば、静的な電気的制御により記録媒体に対する情報の書
き込み・読み出しができるので、光磁気ディスクや磁気
ディスクで必要な回転機構や移動機構が不要になる。従
って、装置構成の小型化、簡潔化および低価格化が図れ
る。また、レーザーピックアップやヘッド等の複雑な構
成部品や精密な構造が不要になるため、振動、衝撃やゴ
ミ付着に起因して装置が破損することもない。それ故、
記録保持の安定性を著しく向上できる。

【００８６】また、ＩＣ不揮発性メモリによる不揮発性
記録装置と比べてメモリーセルの構造を簡潔化できるの
で、大面積化が実現可能である。また、ＩＣの微細加工
技術を応用することにより、微細なメモリーセルを実現
できる。従って、大容量、高密度な不揮発性記録装置が
実現できる。

【００８７】加えて、本発明不揮発性記録装置は、メモ
リセルを加熱する加熱手段を、少なくともいずれか一方
が基板の一の方向に延出された上下の電極と、上下の電
極間に挟み込まれた発熱体とで形成し、該一の方向と直
交する方向に隣接する加熱手段間に、加熱手段及び記録
媒体を構成する部材より熱拡散率の小さい材料からなる
絶縁体を配設する構成をとるので、この方向に隣接する
メモリセル間に熱的なクロストークが発生することがな
い。従って、記録密度が高く、精度のよい書き込み・読
み出しが可能となる不揮発性記録装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明不揮発性記録装置の表面構成図。

【図２】本発明不揮発性記録装置の記録部を示す斜視
図。

【図３】本発明不揮発性記録装置における加熱部周囲の
温度分布を示す断面図。

【図４】ＥＥＰＲＯＭの構造図。

【図５】光磁気ディスクの構造図。

【図６】本願出願人が先に提案した不揮発性記録装置の
記録部の表面構成図。

【図７】図６のＡ−Ａ線に相当する記録部の断面図。

【図８】本願出願人が先に提案した不揮発性記録装置の
記録部を示す斜視図。

【図９】本願出願人が先に提案した不揮発性記録装置に
おける熱流の伝搬状態を示す断面図。

【図１０】本願出願人が先に提案した不揮発性記録装置
における加熱部周囲の温度分布を示す断面図。

【符号の説明】

３１入出力信号制御部３２論理系制御部３３駆動回路部３４記録部４１上部電極４２下部電極４４発熱体５１対向電極５２ガラス基板５３液晶５５シリコン基板５６配向膜５７フィールド絶縁膜５８絶縁体１００等温線

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配置される一対の基板間に液晶化合物
又は分子中に液晶成分を含む化合物で形成された記録媒
体を封入すると共に、加熱手段により該記録媒体を加熱
して情報を書き込み、読み出し手段により該記録媒体に
書き込まれた情報を読み出すようにした不揮発性記録装
置であって、該加熱手段が、少なくともいずれか一方が該基板の一の
方向に延出する帯状に形成された上下の電極と、該上下
の電極間に挟圧支持され、該上下の電極間に印加される
電圧によって発熱する発熱体とを有すると共に、該一の
方向と直交する第２の方向に隣接する該加熱手段間に、
該加熱手段及び該記録媒体を構成する部材より熱拡散率
が低い材料で形成された絶縁体を配設した不揮発性記録
装置。