JP5427991B2 - 情報記録再生メモリ媒体 - Google Patents
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Description
情報通信技術が著しく発展するにともない、情報の大容量化が進み、より高密度・大容量の記録が要求されている。しかし,現在広く用いられている磁気記録の記録密度はそろそろ理論限界に達すると考えられている。
(1)LiTaO3(CLT)単結晶(3インチ径、500μm)に下部電極として、クロム(Cr)を蒸着する。
(2)クロムを蒸着したCLTウェーハを、Si基板あるいはCLT基板に貼り付ける。
(3)機械研磨により、CLTウェーハを厚さ1μm程度まで研磨する。
(4)ArとO2の混合ガスによるドライエッチングにより、厚さ50nm程度に仕上げる。結晶厚さを100nm以下にまで薄く加工するのは、低電圧駆動・高速・高密度記録を達成するためである。
しかしながら、このような技術においては、強誘電体層として、ウェーハを始発材料としているため、大量の量の研磨を必要とせざるを得ない。
さらに、請求項1に記載の発明によれば、微小領域で物理特性の変化と保持(例えば分極の向き、その他の例としては磁化の変化、抵抗率変化など)が可能である。高分解能で媒体の物理特性の制御、測定(記録、再生)が可能なプローブメモリに用いることが可能となり、小型大容量のメモリーが実現できる。
原子濃度の傾斜的な変化は、電極層あるいは記録層のそれぞれの層中においてのみ存在してもよいが、電極層と記録層との両層にわたって傾斜的に変化していることが発明の効果はより一層効果的である。
請求項4に係る発明は、前記電極層及び前記記録層の原子が拡散していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の情報記録再生メモリ媒体である。
なお、電極層及び記録層の原子が相互に拡散していることが特に好ましい。拡散により導電性部を形成することができる。
アモルファス層を基板と電極層との間に形成しているため、電極を構成する材料の原子が、基板(例えばシリコン基板)へ拡散することを防止することができる。なお、アモルファス層は、例えば、酸化性雰囲気中において基板の表面を加熱し熱酸化膜を成長させることにより形成することができる。例えば、基板がシリコンの場合は、SiO2を形成すればよい。
アモルファス層の厚さとしては50nm以上が好ましい。50nm以上とすることにより基板への拡散を確実に防止することができる。なお、小型化の観点から700nm以下が好ましく、500nm以下がより好ましい。
2…電極層
3…強誘電体記録層
4…保護層
5…表面増
6…潤滑層
10…プローブメモリ
11…プローブ(ヘッド)
電極層2は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、スパッタリング法等により基板1(1a)の上層に形成することができる。スパッタリング法等による電極層2の形成条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
強誘電体記録層3は、強誘電性を示す結晶化構造をとる結晶化温度以上の温度で形成される。この強誘電性を示す結晶化構造をとる結晶化温度は、強誘電体の材料により異なるが、一般的に、強誘電体記録層3がPb(Zr,Ti)O3[PZT]である場合には、500℃以上が好ましく、500〜700℃がより好ましい。尚、強誘電性を示す結晶化構造とは、例えば、ペロブスカイト型結晶構造を意味する。
なお、下層においてPbの濃度が多いとSROの拡散が促進され過ぎてリークしてしまい、上層においてPbが少ないと強誘電性が損なわれてしまうおそれがある。また、Zr原料とTi原料との比は4:6となるようにするのか好ましい。
このように、成膜段階で、濃度に傾斜的な変化を設けてもよい。また、このように成膜段階で濃度に傾斜的な変化を設けた後にポストアニールを行ってもよい。その場合には、Pbは電極層に拡散し、また、Srは記録層に拡散する。すなわち、相互拡散も生じる。そのため、電極層と記録層との両層にわたって濃度の傾斜的変化が生じる。
なお、成膜時に、濃度の傾斜的な変化を設けた場合について説明したが、成膜時には傾斜的な変化を設けずに成膜し、ポストアニール行うことにより、最上層部のPb濃度を20を超える濃度とすることも当然可能である。
なお、以上の説明では、Pbを例として説明したが、記録層の構成元素である、例えば、Sr、Bi、Li等についても同様である。
本発明では、膜中において、拡散原子を化学量論比より多い組成とする。
本発明においては、強誘電体層3の形成後、強誘電体層3の組成原子の拡散等を行うための熱処理を行う。
ターゲット:SRO
平行平板電極
周波数:13.56MHz
ガス:Ar+O2
厚さ:50nm
記録層:MOCVD
溶媒
Pb(DPM)2:0.1ml/min
Zr(dmhd)4:0.07ml/min
Ti(O−iPr)2(DPM)2:0.13ml/min
Pbx(Zr0.4,Ti0.6)O3
x=1.1
厚さ:100nm
RTA: 昇温レート: 100℃/sec
熱処理時間(保持時間):
熱処理雰囲気:Ar+O2
図6(A)に示す通り、RTA前においては、強誘電体記録層3と電極層2との境界は明確である。
表面の平坦化及び目的の厚さとするためにCMPを行う。このCMPの手法としては、通常のシリコン半導体の研磨に用いられている手法を用いることができる。
CMPの際に、物理的、化学的、熱的要因により表面にダメージが入る。そのため均一な信号強度を得ることができない。そこで、このダメージを除去するためにプラズマエッチングを行うことが好ましい。
Claims (23)
- 基板上に電極層と記録層とが積層された情報記録再生メモリ媒体において、
前記電極層から前記記録層に跨る粒状粒子における粒子内の組成が傾斜的に変化していることを特徴とする情報記録再生メモリ媒体。 - 前記情報記録再生メモリ媒体は、プローブメモリ用の媒体であることを特徴とする請求項1に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記原子濃度は、前記電極層と前記記録層との両層にわたり傾斜的に変化している請求項1又は2に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記電極層及び前記記録層の原子が拡散していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記記録層が強誘電体記録層であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記記録層がPb(Zr,Ti)O3[PZT]、SrBi2Ta2O9[SBT]、Bi4Ti3O12[BIT]、LiTaO3、LiNbO3の何れかからなることを特徴とする請求項5項に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記記録層は、下層よりも上層に向かう程、Pb原料の割合が多いことを特徴とする請求項6に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記記録層のPb原料の上層部位の割合が20%〜22%(原子%)の範囲にあることを特徴とする請求項7に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記電極層及び前記記録層の結晶粒子径が記録ピット径と同じ又はそれよりも小さい微結晶であることを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記電極層の結晶粒子径が前記記録層の結晶粒子径よりも小さい粒径の結晶であることを特徴とする請求項9に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記電極層が配向性を有していない膜からなることを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れかに記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記記録層が配向性のない膜により構成されていること特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記電極層が導電性酸化物であることを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記電極層がSRO(SrRuO3),LSCO(LaxSr1−xCoO3),LaNiO3,NbドープSTO (SrTiO3)の何れかであることを特徴とする請求項13に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記基板と前電極層との間にアモルファス層が介在していることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 最上層部にアモルファス層が形成されていることを特徴とする請求項1乃至15の何れか1項に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記記録層の上層に保護層が設けられると共に、該保護層が前記記録層よりも粒径が小さいか又はアモルファス材料からなることを特徴とする請求項1乃至16の何れか1項に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記保護層は前記記録層の構成原子を全て含んでいることを特徴とする請求項17に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記保護層と前記記録層との組成比が同じであることを特徴とする請求項18に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記保護層は、記録層の表面を化学研磨して得られた層であることを特徴とする請求項17乃至19の何れか1項に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記保護層の表面はプラズマエッチング処理がされていることを特徴とする請求項17乃至19の何れか1項に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記保護層の上層に、該保護層よりも微粒子又はアモルファスな表面層が積層されていることを特徴とする請求項16乃至21の何れか1項に記載の情報記録再生メモリ媒体。
- 前記保護層又は前記表面層の上層に、潤滑層が積層されていることを特徴とする請求項22に記載の情報記録再生メモリ媒体。
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