JPH03503463A - 集積方式の大容量記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

集積方式の大容量記憶装置 アメリカ合衆国政府は、この発明について支払い済の実施権を保有し、限られた 条件のもとでは、海軍省との間の契約番号第隘００１４−８４−　Ｋ　−０６２ ４号に基づく期間として定められる合理的な期間にわたり、他人に実施権を許諾 することを特許権者に対し要求できる。 関連比重のクロスリファレンス この出願は、１９８９年１月２７日に出願され、本出願の培り受は人に譲渡され たアメリカ合衆国特許出願番号第１４９．２３６号の一部継続出願である。 発明の背景 発明の分野 本発明は、走査型トンネル顕′ＲＬ鏡の分野に関し、とくに集積方式の分野に関 する。 走査型トンネル顕微鏡は、ＩＢＭの研究者チーム（ピニングおよびローラー）に より最初に発明された７走査型トンネル顕微鏡の基本的な概念は、先端寸法が１ アトムという寸法オーダーの非常に先鋭な導電性先端部を導電性表面に接近して 配置することである。先端部が、導電性表面に非常に接近して、すなわち数アト ム直径（約５オンゲストロム）の間隙内に配置されると、該先端部と表面との間 にトンネル電流が流れる。すなわち、先端部内の原子についての電子の確率関数 が、該間隙内で表面の原子についての電子の確率関数と重なる。その結果、これ ら２つの導電体間に適当なバイアス電圧が与えられていれば、トンネル作用が発 生し、先端部と表面との間に電子流が流れる。 トンネル電流の強さは、先端部と表面との間の距離の指数関数である。先端部と 表面との間の距離が僅か１オンダストロム増加竹表＋３−５０３４６３　（２） するだけで、電流は１０の割合で減少する。−例を挙げると、先端部がたとえば 数オンゲストロムの間隙にあるときに、１００ミリボルトのバイアス電圧を与え ると、１ナノアンペアの電流を形成できる。 このトンネル電流現象は、表面の像を撮るのに使用できる。そのためには、先端 部は表面に対して非常に接近して配置せねばならず、かつ先端部と表面との間の 相対距離を保持しながら該先端部をラスク走査のような方法で動かさねばならな い０表面の最も高い点においても該先端部と表面との間の相対距離を一定に維持 するために、先端部は表面の形状に追従するように上下に動かさねばならない。 一定の電流値を維持するには、この距離をトンネルオーバーラツプ距離となるよ うに正確に保持せねばならない。 先端部が表面の形状を横切って走査されるとき、先端部の運動の軌跡を記録する ことにより表面形状の像が形成できる。この先端部の運動の軌跡を得る典型的な 方法としては、先端部と表面との間に一定の距離を保持するように該先端部を動 かすために設けられる圧電トランスデユーサの電圧変化を記録する方法がある。 たとえば、先端部の距離を制御する装置により先端部と表面の間に流れる電流を モニターし、先端部トランスデユーサ表面の間に流れる電流が安定するように、 先端部を動かすための装置を制御する７このように、電流の変化がこの電流変化 に対向する先端部と表面の間の距離の変化を生し、を流を定常値に安定させる。 したがって、表面の上方の先端部の高さが電流値を一定に維持するように調節さ れることになり、先端部移動機構に与えられる信号の変化が表面の形状の変化を 表すことになる。 従来技術 走査型トンネル顕微鏡の技術の現状を表す論文集がｒｌＢＭジャーナル・オブ・ リサーチ・アンド・デベロップメントＪ第３０巻第４号の３５３ページないし４ ４０ページに発表されている。このジャーナルの３５３ページないし３６９ペー ジに掲載されたピニングおよび１コーラ−による「装置型トンネル顕微鏡」と題 する論文では、３脚型圧電素子を使用する走査型トンネル顕微鏡が第２図に示さ れている。この３ＮＪ構造は、接合部において結合された材料からなる３本の圧 電素子棒から構成され、各棒はそれぞれ平行座標の１つの軸に沿って広がりある いは収縮するように配置されている。先端部は３木の棒の接合部に装着されてい る。先端部は、粗位置決め装置により表面の近傍に置かれる。次いで、３脚型圧 電構造が先端部を表面に沿って走査させ、該表面の像を形成する。　ＩＢ？Ｉジ ャーナル・オブ・リサーチ・アンド・デベロノブメントにおける論文集は、走査 型トンネル顕微鏡が大型の装置により実現されることを示している。 集積方式の走査型トンネル顕微鏡を教示する文献もある。この文献は、１９８５ 年７月３日に出願されたヨーロッパ特許出願第８５１０２５５４．４に基づき１ ９８６年９月１７日に公告されたヨーロッパ特許出願公告番月第０１９４３２３ Ａ１である。この特許出願は、半導体チップにエツチングによりスロットを設け て中央部に片持ち梁を形成した一体型の走査型１−ンネル顕微鏡を開示している 。スロットは、互いに直交する方向にエツチング形成され、中央部分は、スロッ トにより形成された帯状部とそれに対向する壁との間に発、　　生する静電気力 によりＸ方向およびＹ方向に動かされる。中央部から突出するように先端部が形 成され、この先端部は静電気力ぼよりＺ方向に動かすことができる。先端部の運 動にとって最大の正確さを達成するためには、静電気力は理想的なものではない 。 また、このヨーロッパ特許出願において説明された走査型トンネル顕微鏡は、製 造が困難である。 このように、集積方式の走査型トンネル顕微鏡で圧電手段を先端部移動の手段と して採用することが望まれている。 電子技術の応用の進歩により、２次元光学像を一連の電気信号に変換することが できるようになった。この技術の通常の応用例はポータプルのビデオカメラやテ ープレコーダ、カムコーダであり、これらにおいではＣＣＤアレイを使用して光 学像を走査し時間的に直線的な電気信号に変換する。また、この電気的信号はビ デオレコーダにおいて通常見られる磁気テープに記憶される。この像は、ＶＣＲ によりテレビジシンスクリーン上に再生される。 この装置は寸法を縮小させることについて進歩があったにも拘わらず大型である 。 発明の要約 本発明の教示によれば、新規な構造の集積型圧電トランスデユーサおよび先端部 に必要な運動を行わせるためにこの圧電トランスデユーサを使用する集積方式の 走査型トランスデユーサ顕微鏡の両方が開示される。圧電トランスデユーサは、 バイモルフ技術を使用する。 圧電トランスデユーサの一つの態様では、後工程で除去されることになるスペー サ材料の層が、ンリコンまたは他の基体の表面の上に１かれる。次いで導電材料 の層がスペーサ層の上に形成され、３つの電極を別々に形成するようにパターン が描かれる。次に、３つの電極の上に圧電材料の層が形成され、該圧電材料の層 の上に他の′ｉＪ電材粒材料が形成される。さらに、この中間ｇＡ導電体上に第 ２の圧電材料層が形成される。最後に、第２の圧電材料層の上に第３の導電材料 層が形成され、最下層の導電層の３つの電極に重なるように３つの電極が別々に 形成される。その後で、最上層の導電層の中央電極の上に先鋭な導電性先端部が 形成される。この先端部は、遮蔽マスクを介して蒸着を行うことにより形成され る。蒸着は、中央の最上方電極の上に、直径が減少し続ける蒸着材料からなる円 錐形部を形成する。直径が減少し続ける形状は、遮蔽マスクに堆積する材料が先 端部形成点の上方でマスクの穴からゆっくりと離れていくことにより形成される 。 上述の構造が形成された後、圧電材料の両側部が工、チングにより除去され、バ イモルフ層が形成される。このエツチングにより、中央電極を完全に包むほど圧 電材料が両側に充分に残るようにする。この圧電材料のエツチングは、最初にチ タニウム・タングステン金属の層を形成し、この層のエツチング用マスクとして 作用できる形状にすることにより行われる。この金属層は、通常の写真リゾグラ フ技術を使用して圧電材料の縁の位置を決めることにより行われる。金属のエツ チングマスクを形成した後、金属のエツチングマスクを東向として酸化亜鉛から なる圧電材料をエツチングする。良好な解像力でエツチングを行うことができる 他の圧電材料を使用する場合には、金属のエツチングマスクのための層形成およ びパターン形成の工程は省略してもよい。酸化亜鉛は良好な解像力でエツチング できない圧電材料である。酸化亜鉛材料をエツチングする場合Ｃごは、金属のエ ツチング用マスクを形成する工程が解像力を大幅に改善する。ここで「解像力」 という用語は、酸化亜鉛の緑の位置を制御できる程度の意味に用いる。 圧電材料をエツチングした後、構造物全体の下にあるスペーサ材料を除去する。 このスペーサの除去は、片持ちのバイモルフが基体に取り付けられる位置まで行 う。このスペーサ材料の除去により、バイモルフ片持ち粱が形成され、このバイ モルフ片持ち粱は基体への取り付は点から基体とを延び、該バイモルフの底部と 基体の上面との間に空間が形成される。これにより、バイモルフは圧電材料の影 響のもとで、基体の面に対して直角に上下動して先端部を動かすことができるよ うになる。この態様では、４対の電極と２対の圧電材料層が形成されるので、先 端部の３軸方向の運動が可能になる。 ここに述べた構造を作動させて先端部にマスク走査運動を行わせるためには、種 々の電圧の組み合わせを、中央電極と、底部および上部電極層上の外側電極とに より形成される４対の電極に与える。これらの４対の電極に与える電圧を適当に 制御することにより、先端部は平行座標の３つの軸のどの方向にも動かすことが できるようになる。 前記の構造を形成した後、圧電材料の側面をエツチングしてバイモルフ・レバー （ｂｉｍｏｒｐｂ　１ｅｖｅｒ）を形成する。このエツチングは、圧電材料が側 面に十分残されて中心電極を完全に囲うように行なわれる。圧電材料のこのエツ チングは、最初にチタニウム／タングステン金属の層を付着してエツチング・マ スクとして作用するようにこの層をパターン化することによって行なわれる。こ の金属層は通常のフォ）・リソグラフィ技術を用いてパターン化され、圧電材料 の端部の存在位置を確定する。金属エンチングマスクを形成した後、案内役とし てその金属マスクを用いて亜鉛酸化圧電材料をエツチングする。十分な解像度で エツチングされる他の圧電材料を使用する場合、金属エツチングマスクを付着し 、かつ形成するこの工程を除去しうる。亜鉛酸化物圧電材料であって、十分な解 像度で容易にエツチングされないものである。金属エツチングマスクの形成工程 によって、その亜鉛酸化材料をエツチングする場合に得られる解像度が改善され る０本明細書に用いられる用語「解像度」とは、亜鉛酸化物の端部の位置を制御 する度合を意味する。 圧電材料をエツチングした後、全構造の下にあるスペーサ材料を除去する。この スペーサ材料は、カンチレバー（カンチレバー）・バイモルフがサブストレート に物理的に付着される個所まで除去される。このスペーサ材料の除去によって、 バイモルフ・カンチレバーは、バイモルフの底部とサブストレートの上部表面と の間の空間を有するサブストレート上にその付着個所から外へ延びている。これ によって、バイモルフは、圧電材料の効果によってサブストレートの表面に対し て垂直に上下方向に移動して、その先端が移動される。この実施例において４対 の電極と圧電材料の２１１７とが存在することによって、先端の３軸移動が得ら れる。 その先端にマスク走査移動をさせるように前述した構成を操作するために、各種 の組合せ電圧が、中間層電極によって構成された４対の電極と、底部及び上部電 極層上の外部電極とに印加される。この４対の電極に印加される電圧を適切に制 御することによ他の実施例において、２つのバイモルフ構造は、２つの圧ｔｉだ が２対の電極を有しており、前述したように、付着部所からサブストレート上に 外へ延びるように、かつ１９０°で互いに交差してその交差点で結合するように 形成される。この２つのバイモルフは、その後輩−のバイモルフに対して前述さ れた方法と同様な方法で制御されて、直交座欅系の３軸のいずれの軸にも沿って 交差点を移動させる。他の実施例において、２つの導体先端はバイモルフの端部 で形成され、電極印加電圧は、バイモルフの先端が回転して各先端に対して独立 のＺ軸方向の移動及び両方の先端に対しては同期するＸ、Ｙ軸方向の移動を行う ように操作される。 前述したバイモルフ圧電トランスデユーサ構造を形成する方法の他の好ましい実 施例は、前述したようにスペーサ材料ないシリコン・サブストレート上に直接的 層構造を形成するが、ウェーハの裏面からカンチレバー・バイモルフの下側表面 までエツチングすることによってサブストレートからバイモルフ・カンチレバー から解放するものである。 本発明の教示による走査トンネル型顕微鏡は次のように作製される。すなわち、 バイモルフ先端移動構造を製作するために本明細書に記載された方法のいずれか を用いることによって、次にバイモルフが集積化されるサブストレートに走査さ れる導体表面を含む別のウェーハを付着することによってのように、走査される 導体表面に十分に接近してその先端を配置することによって作製される。トンネ ル電流を検出してバイモルフの電極印加電圧を制御するために半導体材料から成 る回路を作製する場合、適当な既知の制御回路はいずれかのサブストレート上に 集積化される。 本明細書中に記載、されている集積化形態の走査トンネル型顕微鏡構造には、原 子レベルでのイメージング、原子規模リソグラフィ及び大容量記憶等の多くの可 能性のある用途が存在する。高密度の大写１記憶Ｓ／ステムは、先端に近接して 形成された導体平面とによって、そのような構造を用いて形成される。この各セ ルが１つの記憶位置を構成している。各記憶位置は、各セル内に走査トンネル型 顕微鏡が検出する十分な大きさの分子を付着して１を書き込んで１を形成し、セ ル内にそのような分子を付着しないで０を書き込んでＯを形成する。走査トンネ ル型顕微鏡がその表面上をマスク走査するので、分子の付着したセルは１として 読み出される。このとき、先端は、制御システムによって強制的に表面から離れ て移動され、その先端が分子上を通過するとき安定なトンネル電流を維持するよ うにされる。本質的に、分子は、他の平滑表面内に「丘−１を形成する。この丘 によって、先端を分子の頂部との間の距離が減少して、これによってトンネル電 流を実質的に増加させる。制御システムはこの増加を検出して、適当な電圧をバ イモルフ・カンチレバーに送出して先端を表面から離れるように十分移動してト ンネル電流を再び一定レベルにする。このレベルに対してシステムは校正される 。先端のこの動き、すなわちバイモルフ・電極に送出された電圧の変化が検出さ れて、論理１として読まれる。各々の新たなセルがトラバース（ｔｒａｖｅｒｓ ｅ）されたとき、他の回路は、先端位置及び信号を追跡する。このように、先端 の移動は、それが特定のセルをトラバースするとき、１として読まれる。そして その移動がないことは、それが他のセルをトラバースするとき、０として読まれ る。そのような大容量システムは、小さな原子規模の大きさに関するため、相当 の情報記憶密度に対する可能性を有している。 この走査トンネル型顕微鏡のイメージ用途において、以前成し得なかったより高 解像度で原子規模における表面の特性を知ることができるようになる。これによ って、研究・開発や品質管理のための処理の各段階において半導体サブストレー トとして表面の検査が可能になる。当業者には他の多くの用途が認識されるだろ う。 圧電バイモルフ・カンナし・バー及びそれで走査された表面が同しシリコン・サ ブストレート上に取り付けられて、走査トン２ル型顕微鏡、すなわち原子力顕微 鏡を形成する。この顕微鏡は大容量記憶装置に組み込まれる。記憶表面には各種 の位置があり、この位置に情報が記憶される。同しサブストレート上に形成され るのは、記憶表面の走査を制御する制御回路である。記録及び再生、すなわち情 報の書き込み及び読み出しは、ＳＴＭ及びＡＦＭ技術を含む幾つかの別の機構に よって達成される。ＣＣＤ素子のようなイメージ・センサ、及びアナログ−デジ タル変換器やデジタル−アナログ変換器のような信号処理回路は、記憶表面を有 するカンチレバーの組合せによって与えられる記憶装置と同しサブストレート上 に形成される。 図面の簡単な説明 第１図は走査トンネル型顕微鏡の代表例を示す図である。 第２（ａ）及び２山）図は、ＩＢＭによって発明されたディスクリートの大規模 走査トンネル型顕微鏡の従来例の図である。 第３図−第１０図は、本発明の教示による走査Ｉ・ン不ル型顕微鏡用の先端を有 する集積化単一レバー・バイモルフ・カンチレバーのための好ましい構造の第１ 製造工程における中間段階のノ＜’４モルフ・カンチレバーの横断軸に沿う連続 な断面図である。 第１１図は、バイモルフ・カンチレバーの縦方向の軸に沿って得られた好ましい 走査トンネル型顕微鏡の最終構造の断面図である。 第１２閏は、本発明の教示による好ましいカンチレバー・バイモルフ構造の平面 図である。 第１３図には、３軸移動の達成を説明するために使用されたカンチレバー・バイ モルフの４対の電極を示す図である。 第１４図は、特定軸における移動を達成するために印加される各電圧の表である 。 第１５図−第２０図は、本発明の教示による別の２つのバイモルフ圧電トランス デユーサのうちの１つのバイモルフを縦方向に介しての断面Ｈである。 第２１図は、２つの実施例においてバイモルフ構造の横断面図である。 第２２図は、サブストレート上に集積化された制？！！１回路を有しない本発明 の２つのバイモルフ実施例の平面図である。 第２３図−第３３図は、第１Ｏ図に示された好ましい構成か又は第２０Ｅ及び第 ２２図に示された２つのアーム構成のいずれかを有する集積化圧電トランスデユ ーサ・走査トンネル型顕微鏡の構成のための好ましい方法における中間段階の断 面図である。 第３４ｆａｌ及び（ｂｌｌＥ［から第３６（ａｌ及び（′ｂ）図は、第１０図の 断面図に示された構造を有する単一先端バイモルフで達成されるＸ、Ｙ、Ｙ軸方 向の移動の型を示す。 第３７　（ａ）及びｆｂ１図は、独立のＹ軸方向の移動及び同期されたＸ及びＹ 軸方向の移動を与えるために、第１Ｏ図に示された構成を有するバイモルフを使 用する２つの先端実施例で達成される回転移動の型を示す。 第３８図は光学的イメージ記憶システムを示す図である。 第３９図は、記録表面へそしてこの表面からの情報を書き込みそして読み出すた めの幾つかの圧電バイモルフ・カンチレバーを使用するシステムのブロック図で ある。 第４０図は、半導体集積化回路技術によってバイモルフ・カンチレバー及び記憶 表面記憶システムのイメージ・センサ及び各種の素子が形成されるサブストレー トの透視図である。 第４１閏は、接続された人力／出力端子を有するサブストレートの透視図である 。 好ましい実施例の詳細な説明 集積化圧電トランスデユーサの好ましい実施例及び他の実施例、このトランスデ ユーサを使用する走査トンネル型顕ａｍ　（Ｓｒ門）、そしてこれらの構造を作 る方法を説明する前に、ＳＴＭの従来技術の現在の状況を調査するために、本発 明の教示を理解することは有益であろう。第１図は、本発明の教示により集積化 される従来技術の走査トンネル型顕微鏡システムを示す。第１図において、形態 上の特徴１２．１４等を有する導電性表面ｌＯが導電性先端１６によって走査さ れる。この先端は、末端で非常に狭くなっており、この末端１８で単一の原子内 で終了するのが望ましい。 この末端１８は、圧電トランスデユーサ２０によって導電表面１０上で走査され る。この圧電トランスデユーサの目的は、Ｘ−Ｙ平面内において複数のラスク走 査線を画定することによって表面上でその先端を走査することである。トランス デユーサ２０も、先端１８と形態上の特徴の最上部との間の距離を維持するため にこの先端がＸ−ｙ平面内で走査されるとき、その先端をＺ軸に沿って前後に移 動する。この最上部上にこの先端は、多かれ少なかれ一定の距離をもって一般に 位置する。この距離は、通常１から１０オングストロ一ム程度であり、先端１８ の原子及び形態上の特徴の最上部領域の原子に対する電子の確率密度関数のオー バラップ領域内に存在する必要がある。そしてこの領域上に先端は一般に位置す る。先端と表面との間の距離が確率密度関数のオーハラツブ領域（トンネル領域 −通常１０オングストローム以下）内であり、バイアス電圧がこの接合間に印加 される限り、トンネル電流は先端１８と導電表面との間に流れる。このトンネル を流を矢印ＩＴで示す。 このトンネル１１ｉ流１ｙの大きさは、先端と表面との間の距離に対して指数関 数の関係がある。このトンネル電流の大きさは、その距離が大きくなると減少し 、その距離が小さくなると増大する。 このトンネル電流を流すために、バイアス電圧源２２によって先端１６とに％表 面１０との間にバイアス電圧を印加する。電流センサ２４がトンネル電流■７の 大きさを感知して、ライン２６上にそのトンネル電流の大きさに比例するフィー ドバック信号を出力する。制御システム２８内のフィードバック回路がこのフィ ードバック信号を受信して、バス３０上に適当な圧電駆動信号を発生して、相対 的に一定な債でトンネル電流ＩＴを維持するようにその圧電トランスデユーサに その先端１６を移動させる。この制御システム２８も適当な圧電トランスデユー サ駆動信号をバス３０上に発生して、その先端１６が導電表面でラスク走査され るようにする。 第２図は、ＩＢＭによって開発され、前記引用の研究・開発ジャーナル（Ｔｈｅ 　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐ＋５ｅｎ ｔ）で説明された従来技術の代表的な走査トンネル型顕微鏡の構成を示す図であ る。第２図は、構成のｉ械的な部分の詳細を示す。顕微鏡の先端Ｔが、第２（ａ ）図の圧電三脚（Ｘ、Ｙ、Ｚ）でサンプルＳの表面上に渡り走査される。粗位置 調整器りによってそのサンプルは三脚の距離内に設定される。振動フィルタシス テムＰが外部振動から器具を守っている。一定のトンネル電流動作モードにおい て、電圧ｖ２が第２（ｂ）図に示された制御ユニットＣＵによって圧電素子Ｚに 印加される。制御電圧■う、Ｖ７を変化させることによって先端が表面上で走査 される間、制御ユニットはトンネル電流を一定に保つ、先端の軌跡は一艦的に表 面トポロジイに類イ以する。 サンプル表面の電子構造の不等質性によっても先端の軌跡の構造が発生される。 この様子は、過剰な負電子を有する２つの表面原子としてサンプルＳの右半面上 に示されている。 １旦立ス土 第３Ｕ！Ｊには、集積回路が示されており、この集積回路は、集積圧電変換器を 用いた集積走査トンネル顕微鏡を製造するための工程において最初のいくつかの 工程を経た後の中間段階を示している。製造は、基板３２から始める。この基板 ３２は、好ましくはシリコン若しくは集積電子回路を形成するのに通した他の基 板である。さらにこの基板３２は、基板の上面に形成される材料と化学的、機械 的、熱的に適合する他のいかなる材料であってもよい。 半導体材料の基板３２を作るためには、圧電バイモルフによりチップを動かすた めに用いられる制御回路が、バイモルフ自身と同一の基板上の形成されることが 可能で有ることが望ましい。 製造の第１工程において、一方だけ支えられるバイモルフの下方にスペーサ層３ ４を堆積する。バイモルフは、チップの反対側端部の基板に取りつけられるため 、この取りつけ領域にはスペーサは形成されない。このスペーサ層３４は、後で 取り除かれ、基板３２の最上面（最も正のＺ座標）とスペーサ層３４の上面に形 成される圧電バイモルフの下面（最も負のＺ座標）との間に空間を提供する。こ の空間により、圧電バイモルフがＺ軸に沿って動（ことが出来る。このスペーサ １１３４は、好ましくはチタニウム、チタニウム／タングステン、若しくはポリ イミドである。このスペーサ層３４は、基板３２の材料若しくは電極と圧電材料 層を覆う材料をエッチ液により腐食しないように、選択的にエツチング出来るよ うな材料でなければならない。このクラスの材料は、以後材料グループクラス１ と呼ぶ、他の層の材料を腐食しないように選択的にエツチング出来る材料であれ ば、いかなる材料でも、本発明を実施する際、満足できる。導体がアルミニウム で圧電材料が亜鉛酸化物であれば、チタニウム／タングステン（１０％Ｔｉ；９ ０％　Ｗ）が、水素過酸化物により選択的にエツチング可能であるクラス１材料 となる。ポリイミドが他のクラスｌ材料であり、酸素プラズマにより選択的にエ ツチング可能である。スペーサ層３４の厚みは、バイモルフがＺ軸の負の方向へ 動くために十分な空間を提供するために十分でなければならない。 次に導体材料の層が、スペーサ層３４の上に堆積される。この導体材料の層は、 電極３６．３８．４０を形成するため、写真平板によりパターン化され、エツチ ングされる。この電極の目的は、後で全構成が説明されたときに明らかになる。 電極３日の形状が電極３６．４０より狭く示されているが、実際はこれらの電極 ３６．３Ｂ、４０は通常同一サイズである。１を極３６．３８．４０が形成され る導体層は、好ましくはアルミニウムであり、０．１から１．０μの厚さに堆積 される。 第４図は、圧電材料の第１の層が堆積された後の集積圧電走査トンネル顕微鏡の 製造における他の中間段階を示している。最初の３個の電極を形成した後、次の 製造工程は、チップの全表面に圧電材料の第１の層を堆積することである。この 層４２は、実施例では亜鉛酸化物であり、周囲の酸素中で無効スパックリングに より２μの厚さに堆積される。亜鉛酸化物を堆積する方法は、周知であり、以下 の参考文献に示されている。 Ｒｏｚｇｏｎｙｉ及びＰｏ１ｉｔｏ　Ｐｒｅ　ａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　２罰東ユ 加工ノ上堕−ＪＬｌすｕｔｔｅｒユｎ　　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃａｍ　ｏｕｎｄ　ｉ ｎ　Ｏｘ　　ｅｎ　ａｎｄ　Ａｒ　ｏｎ　　ＡｐｐＸｉｅｄ　Ｐｙｓ！ｃｓＬｅ ｔｔｅｒｓ、　ｐＬ　２２０−２２３．　Ｖｏｌ、　８．　Ｎｕｍｂｅｒ　９（ １９６６）；　Ｄｅｎｂｕｒｇ。 Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄｗｉｔｈ　　旧　ｈ−Ｃｏｕ　　ｌｉｎ　　　Ｓ　　ｕｔｔ ｅｒｅｄ　　ＺｎＯＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ　　ｏｎΣ１１丸カ」工ＩＥＥＥ、 　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　０１１５ｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｕ］ｔｒａｓｏｎ ｉｃｓ＋ｐｐ。 ３１−３５．　Ｖｏｗ、　５ｌｙ−１８，Ｎｏ、　１．　（Ｊａｎ、　１９７１ ）；　Ｌａｒｓｏｎ　ａｔ　ａｌ、、　ＲＦＤｉｏｄｅ　５ｐｕｔｔｅｒｅｄ　 ＺｎＯＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ、　ＴＥＥＥ　Ｔｒａｒ＋５ａｃｔｉｏｎｓ　ｏ ｎＳｏｒｉｉｃｓ　ａｎｄ　Ｌｌｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ、　ｐｐ、　１Ｂ−２２ （Ｊａｎ、１９７２）；　５ｈｉｏｓａｋｉ　ｅｔａｌ、、Ｌｏｗ−ｆｒａ　ｕ ｅｎｃ　　Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ−Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ　Ａ　　ｌ１ｃ ａｔｉｏｎｓ　ｏｆＺｎＯＦｉｌｍ、　　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌ ｅｔｔ、、ｐｐ、１０−１１．　　Ｖａｔ、　　３５．　　Ｎｏ、１．（ＩＪｕ ｌｙ　１９７４）；　　Ｘｈｕｒｉ−Ｙａｋｕｂ　ｅｔ　ａｌ、＋　　５ｔｕｄ ｉｅｓ　ｏｆ　　ｔｈｅ　ＯＬｉ１ｌｕｓＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　Ｇｒ ｏｗｔｈ　ｏｆ　ＲＦ−５ｕｔｔｅｒｅｄ　ＺｎＯＦｉｌｍｓ　　ｐｐ、３２６ ６−３２７２＋　　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ＋ 　　Ｖｏｌ、４６．　　Ｎｏ、８　（Ａｕｇ、１９７５）；Ｃｈｅｎ　　ｅｔ　 　ａｌ。Ｔｈ１ｎ　　Ｆｉｌｍ　　Ｚｎｏ−ＭＯＳ　　Ｔａｎ５ｄｕｃｅｒ　　 ｗｉｔｈ　　ＶｉｒｔｕａｌｌｐＣＲｅＳＯｎＳｅｐｐ、　３５７−３６２．　 ５ｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　Ａｃｔｕａｔｏｒｓ、　　４（１９８３）；旧ｍ　ｅ ｔ　ａｌ、、　ＩＣ−Ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ　Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｍｉ ｃｒｏ　ｈｏｎｅ　　Ｐｐ、　４６１−８．　ＩＥＥＥＥｌｅｃｃｔｒｏｎ　Ｄ ｅｖｉｃｅ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、　Ｖｏｌ、　ＥＤＬ−８＋　Ｎｏ、１０（ｏｃｔ ｏｂｅｒｌ、９８７）。 次に導体材料層４４が、最初の圧電層４２の上に堆積される。 この導体材料層４４０目的は、バイモルフを形成するために用いられる２個の圧 電材料層の間に中央電極を形成するためである。 この導体材料層４４は、好ましくはアルミニウムであり、０．１から１．０μの 厚さに堆積される。この層から、中央１を極が約１０から２００μの幅に写真平 板により形成される。 第５図は、圧電材料の第２の層が堆積された後のバイモルフの製造における他の 中間段階を示している。この第２圧電層４６は、実施例では亜鉛酸化物であり、 ２μの厚さに堆積される。次に導体層が第２圧電層４６の上面に堆積される。こ の導体層は、好ましくは約０．１から１．０μの厚さのアルミニウムである。他 の実施例においては、アルミニウムの上部に１０００オングストロームの金を堆 積される。この導体層から、３個の１ｉｉ４Ｂ、５０．５２が写真平板によりパ ターン化され形成される。これらの電極４８．５０．５２は、電極３６．３８． ４０の位置に並べられ同一の幅を有する。電極４８．５０．５２は、好ましくは リフトオフ技術を用いて堆積される。 第６図は、中央電極５０上にチップを形成する工程の最初のいくつかの工程が行 われた後の製造工程における中間段階を示している。蒸発による金属コーンの製 造は周知であり、５ｐｉｎｔ、　ｅｔ　ａｌ、。 Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、、　４７．５２４８　（１９７６）に述べられている。 第６閏は、集積シャドウマスクを用いたチップ形成工程の変形例を示している。 基本的には、十分な鋭さでチップを形成す−る工程は、シャドウマスクを用いる ことが最良である。第６図において、このシャドウマスクは、３個の電極４８． ５０．５２の最上部を覆うように堆積される層から形成される。実施例では、別 のウェハが、アライメントキーを有するシャドウマスクを形成するために工程に 用いられ、この別のウェハは各ウェハ上にアライメントキーを並べることにより 第５図に示される構造物の上に置かれる。この別のウェハと第５図に示される構 造物は、その後、シャドウマスクの孔が中央電極５０上に適切に配列されるよう に、ロックとキーの物理特性を持つように処理される。第６図に示される変形例 において、集積シャドウマスクを形成する第１の工程は、クラス１のスペーサ材 料の層５４を堆積することである。この層５４も、電極４８．５０．５２き材料 、若しくは層４２．４６の亜鉛酸化物を腐食しないエッチ液により、選択的にエ ツチング可能なものでなければならない。スペーサ材料の層５４は、スペーサ層 ３４に用いられている材料と同一である必要はない。しかしこれらの層の材Ｉ４ は共に、材料グループクラス１に含まれるものでなければならない。層５４上で パターン化は行われず、構造物全体を覆うことが許される。次にクラス２の材料 の層５６は、好ましくは銅であり、スペーサ層５４上に堆積される。このクラス ２の材料は、そのＬ下に使われるクラスｌ材料を腐食しないエッチ液により選択 的にエツチング可能であり、さらにチップの材料をエツチングすることなくチッ プを形成した後エツチングされる材料であればいかなる材料でもよい。実施例で は、スペーサ層５４は、１０００オングストロームのチタニウム／タングステン の合金である。クラス２の材料の層５Ｇは、好ましくは２μの銅である。次にク ラス１のスペーサ材料の５０００オングストロームの層５８が、クラス２の層５ ６上に堆積される。 第７図は、スペーサＪｉ５８をエツチングし、さらにクラス２の層５２をアンダ エッチングした後チップを形成する最中の中間段階の集積構造物を示す。チップ の形成は、シャドウマスクの孔を通して金属の蒸発によりなされる。シャドウマ スクの上部での金属の蒸発によりシャドウマスクの孔が閉しる前に、金属のコー ンが作られるように、このシャドウマスクの孔は、チップが形成されるべき表面 の上方に立ち上がるようなものでなければならない。 第７図において、シャドウマスクは、層５８であり、シャドウマスクの孔は、こ の層の開口部６０である。この開口部６０は、多ラス１の材料のＦＪ５８のため の選択的工・７チ液及び従来の写真平板技術を用いることにより、形成される。 この孔６０は、ｌ−２μに形成され電極５０の中央に置かれる。一般にこの孔６ ０のサイズは中央ｉｉ　８ｉ　５　Ｑのサイズより十分小さくなければならない 。 クラス１の材料のＦｉ５８が、チタニウム／タングステンの合金であれば、この 選択的エツチングの工程のためのエッチ液は、水素過酸化物となる。 孔６０がエツチングされた後、孔６０の周辺をアンダエソチするように、銅の層 ５６が戻しエツチングされなければならない。 このアンダエッチングの工程の目的は、後で形成される千ノブコーンの壁のため に空間を提供するためである。クラス２の材料の層５６のアンダエッチング工程 は、クラス２材料のみを腐食する選択的エッチ液を用いて行われる６層５６が銅 であれば、このエツチングは、マスクとして孔６０を用いると共に１ｏｌｌ：１ ００の硝酸、水素過酸化物、水の混合物をそれぞれ用いて、行われる。 すなわち、エッチ液は、１０のＨＮＯ，と１のＨ，０オと１００のＩ（２０であ る。 第８図は、チップを形成する工程で形成されたこれらの層を取り除く前でチップ の形成後の製造の中間段階の構造の状態を示している。チップ材料の蒸発による 堆積の前に、第３のエツチングの工程が行われ、中央電極５０上に孔を形成する ためにクラス１の材料のＪｉｉ５４を介して選択的にエツチングされる。他の実 施例においては、その後クリーニング工程が行われ、チップの堆積の準備をする ために電極５０の表面がクリーニングされる。これにより、チップ材料の電極５ ０への付着がより確実になされる。ｉ５４の選択的エツチングが、電極５０の表 面上部を露出させるためにタイミングが合わされた液状エツチング若しくはプラ ズマエンチングを用いて行われる。このエツチング可能も、層５８の少しと電極 ５０までの層５４の全部をエツチングする。この理由のため、１１５８は、Ｆｉ ５４の少なくとも２倍若しくは３倍の厚さを有するよう形成されなければならな い。タイミングが合わされたスパッタエツチングが、もし必要であれば、電極５ ０の表面をクリーニングするために用いられる。、層５４の孔の境界が層５６の 孔の境界と対応している場合、液状若しくはプラズマエツチングが層５４をエツ チングするために用いられたか否かに基づく。層５４の孔の境界は、液状エツチ ングの場合１ｉ５６の孔の境界と並べて置かれ、プラズマエツチングの場合はぼ 層５８の孔６０の境界に置かれる。 次にチップ６６が形成される。実施例において、チップはチタニウム若しくは他 のクラス３材料の真空葵発により形成される。 この後定義されるクラス３材料の特性を有する物であれば、いかなる材料でもチ ップ６６のために用いられる。クラス３材料は、空気中で酸化せず、クラス２材 料の層５６を選択的にエツチングするために用いられるエッチ液によりエツチン グされないようなものでなければならない、勅が１Ｉ５６として選択されたなら ば、タンタルがその材料となる。チップのための他の材料として、蒸発により腐 食しない金属によりコーティングされたアルミニウムでもよい。その他、チップ は、腐食しない金属のみでもよいし、上述された方法において選択的にエンチン グされ得る他の導体でもよい。 表面から上に（約１−５ミリ）離れた点からクラス３の材料６２を蒸着してＦＪ ６４を形成する。孔６０を通して蒸着を継続していくにつれて、層６４の孔の側 壁に蒸着材料が沈着していくため孔の直径はゆっくり現象していく。層６４の孔 の直径が連続して減少していくにつれ、この孔の下に形成されているチップ６６ においてその材料の円錐の直径も減少する３層６４の孔が最後に閉じるとチップ ６６の形成は完了し、そして非常に鋭いチップ（チップ半径は１０００オングス トロームより小さい）がつくられる。 第９図を参照する。シャドーマスク層のリフト・オフと酸化亜鉛エツチングマス ク層の沈着後の中間段階の構造の断面を示す。 第８図を参照して説明した処理ステップに続いて、層５４．５６．５８．６４を 取り除いてチアプロ６を露出することが必要である。 これは、リフト・オフエツチングを使用して層５６のクラス２の材料を取り除い て行う。このリフト・オフエツチングは層５４の上のすべての層、すなわちクラ ス２の層５６、クラス３の層６４そしてクラス１の層５８を取り除く。 次に、圧電層４７．４２をエツチングしてバイモルフ・カンチレバービームの側 壁を決めることが必要である。これは、上述の酸化亜鉛のためのエツチングマス クとして働く残りの層５４をホトリトグラフインク・パターンニングすることに よりなされる。 ［５４は第９図の形にパターンをつけられる。この層の縁７０．７２は電極層４ ４の縁７４．７６の外にＸ軸に沿って位置している。このような位置とした理由 は、中間′を極の縁７４．７６が層４６．４２の酸化亜鉛で完全に包まれること を保証することである。この目的は、破壊電圧を低下させ、こうでんあって動作 できなくする電極３６．４０．４４．４８．５２の間の漏洩を流やアーキングを 防止することである。エツチングマスク６８の形成目的は圧１１Ｆｉ４２．４６ のエンチングの精密度を改善することである。ホトレジストを使用して酸化亜鉛 のような圧電材料をエンチングすると、ホトレジストの縁に対して圧電材料の縁 を精確に位置決めするにはそのエツチングの精密度は悪すぎる。この緑の位置を 確かなものとするには、先ずチタン／タングステン合金のようなりラスｌの材料 のエツチングマスクを形成し、それからこのエツチングマスクを使用して圧電材 料のエツチングを案内する。 こうして、Ｆ！６８が形成されると１５グラムのＮａＮ０１．５ミリリツトルの ＨＮＯ，、そして６００ミリリツトルのＨ，Ｏの溶液を使用して圧電気層４６． ４２を縁７０．７２の大体の位置まで腐食する。 チップを露出し、そして圧電気層を腐食してから、スペーサ層３４を選択的に腐 食してカンチレバーを自由とする。 スペーサ材料３４とエツチングマスクＪｉｊ５４との選択エツチングの後で本発 明の教示に従って集積形態でつくった好ましい最終の圧電気バイモルフトランス ジューサ構造体を、横断面で第１０図に示す。スペーサｌ１ｉ３４の除去によっ て孔７８を形成することに地位されたい、このボイドによってチップ６６は圧電 気材料が発生する力によりＺ軸に沿って動けるのである。 第１０図が、ｘ−Ｚ面で切断した断面図を示しているのに対し、第１１図は、Ｙ −Ｚ面で切断したバイモルフカンチレバーの断面図を示している。バイモルフカ ンチレバーの平面図は、第１２図に示され、それは、Ｘ−Ｙ面において、Ｚ軸か ら見たものである。 第１２図は、第１０図および第１１図の断面の部分を、線１〇−１０′および１ １−１１　’として、それぞれ示している。第１１図より、バイモルフ構造のカ ンチレバー特性を知ることができ、バイモルフは、基体３２に領域８０において のみ、取り付けられている。第１２図における相対的な寸法は、商業的に採用さ れるであろう実際の設計を正しく示すものでは必ずしもない。接着パッド８９． ９１．９３は、導電バスにより、電極４８．３６および４４を備えた２つの電極 対にカンブリングされている。接着パッド９７．９９．１０１は、導電バスによ り、電極５２．４０および４４を備えた２つの電極対にカフブリソゲされている 。接着パッド９５は、導電バスにより、電極５０．３８とチップ６６にカンブリ ングされている。制御回路要素が、基体３２上に一体化されている実施例におい では、第１２図に示すパッドは、省略することができる。 ＳＴＭにＩ゛・　な・ 第１１図を再び参照すると、第１１図に示されるカンチレバーバイモルフ圧電ト ランスデユーサを多くの商業的応用を可能とするように変換するために必要な走 査トンネル型Ｒ微鏡システムのいくつかの付加的要素が示されている。導電表面 ８４を有する上部ウェファ８２が、キャビティ８６とともに形成され、ウェファ ８２は、バイモルフを曲げることにより、チップ６６が表面８４まで引き上げら れるように、チップ６６の上に、その端部と数ミクロン以内の距離をもって設け られたキャビティ８６とともに、基体３２に物理的に取り付けられている。走査 トンネル型顕微鏡（ＳＴＭ）ｍ造の好ましい実施例においては、ウェファ８２は 、パイレックスまたはシリコンにより形成してもよいが、その代わりに、構造の 他の部分で使用される材料と、機械的に、熱的にかつ化学的に相性の良い他の材 料により形成してもよい。好ましくは、ウェファの材料は、ウェファ８２と基体 ３２との間に優れた接着槽が得られ、かつ、キャビティ８２を形成し、導電表面 ８４をウェファ８２に取りつけるための適当で、便利な組立て技術が知られてい るようなものであるとよい、さらに、他の実施例においては、ウェファ８２は、 それ自体、導電材料で、別の導電表面を取りつける必要のないものであってもよ い。かかる実施例においては、キャビティ８６は、ウェファ８２の対象となる部 分が、チップ６６により走査されるようなものであるとよい、また、電極３６． ３８．４０．４４．４８．５０および５２は、圧電層を通り、基体３２の表面を 横切り、接着バンドに至る導電性通路を有し、適当な電圧が、これらの電極に加 わる結果、チップ６６が所望のように走査をおこなうようになっている。これら の導電性通路が、基体３２の表面とウェファ８２の整合面との間を通過している ときは、これら２つの構造要素の材料としては、！Ｉｆ通路が適当に形成される ようなものが選択されなければならない。 ある実施例においては、バイアス電流をチップ６６に供給し、かつ、種々の電極 に印加される電圧を制御する制御回路要素は、基体３２と一体化されている。ブ ロック８８は、そのような公知の回路要素が、公知のように、基体に一体化され たことを示している。この回路要素は、基体の一方の側に、あるいは、基体の凹 所に、あるいは、その側からバイモルフカンチレバーが形成される側に対向する ウェファの反対面に形成してもよいので、ブロック８８の位置は、単なる例示に すぎない０回路要素は、回路の節に、種々の信号および制御電圧を発送すること が複雑になるのを最小限にするような位置に一体化することが望ましい。 第１１図に示す構造は、大容量記憶装置、顕微鏡写真平版、イメージングおよび その他に、商業的に応用することができる。 第１３図を参照すると、バイモルフカンチレバーの断面が示され、種々の電極が 、いかに動作して、デカルト座標系におけるカンチレバーの運動を生じさせるか が図示されている。第１３図の断面は、第１２図の１０−１０　’断面と同一の オリエンテーションを有している。第１３図において、１．２．３．４で示され るベクトルは、４対の電極間に存在する電場ベクトルを表示している。電場ベク トル１は、電極５２と中央電極４４の間の電場を示すものである。を場ベクトル ２は、中央電極４４と外側電極４００間の電場を示すものである。電場ベクトル ３は、ｔ＆４Ｂと中央電極４４の間の電場を示し、また、電場ベクトル４は、中 央電極４４と外側電極３６の間の電場を示している。各場合において、電場は、 対象となる領域を画する電極対に印加される電位差に直接比例している。 圧電酸化亜鉛は、電場が、Ｚ方向（これは、材料の結晶学的Ｃ軸に沿っている。 ）に加わったとき、材料を、その軸に沿って収縮させ、同時に、材料を、Ｘ軸お よびＹ軸に沿って、膨張させるような性質を有している。Ｙ軸に沿った膨張また は収縮だけで、バイモルフの曲げが生ずる。したがって、以下においては、Ｙ軸 に沿った動きのみにつき、ｌＩ論することにする。 第１４図を参照すると、第１３図の左側に示されたような向きをもった軸を有す るデカルト座標系におけるでましい動きのテーブルが示されており、このテーブ ルは、テーブルの右半分に示された関係にしたがった圧電材料ムこおける相対的 な膨張とこれらの望ましい動きとの相関連させている。第１４図のテーブルは、 次のように理解される。もし、第１３図のバイモルフが、マイナスＸ方向にのみ 動くならば、電極５２と４４および電極４４と４０を、これら２つの電極対間の 眉４６．４２内における圧電材料のＹ軸に沿った相対的膨張が、等しくなるよう に、チャージさせることが必要となる。さらには、電極４８と４４および電極４ ４と３６を、これら２つの’ｉｊｉ極対間の層４６．４２内における圧電材料の Ｙ軸に沿った膨張もまた、等しくなるように、かつ、電極対４８．４４および４ ４．４６の間のＹ軸に沿った膨張が、それぞれ、電極５２と４４および電極４４ と４０の間の膨張より小さくなるように、チャージさせることが必要である。換 言すれば、第１３回のベクトル１ないし４が、これらのベクトルが通り、バイモ ルフのマイナスＸ方向の動きが得られる局所的領域内における層４６．４２内の 圧電材料のＹ軸方向膨張の相対的大きさを示すものと考えると、領域１および２ 内の膨張が等しく、かつ、領域３および４内における膨張より大きいことが必要 である。これにより、バイメタルストリップにおけるメタル層が、他のメタル層 より膨張しないように、バイメタルストリップが動作するのと同一の機械的態様 で、マイナスＸ方向のバイモルフの動きが生成される。そして、膨張の小さいス トリップに向かってストリップを曲げる傾向のある力が生成される。第１４図か ら、プラスＸ方向については、上述したのと全く反対のことが起こることがわか るであろう。すなわち、領域３および４内の膨張は等しく、かつ、領域１および ２内の膨張より大きくなる。同様に、マイナスＹ方向の動きについては、すなわ ち、チップ６６の紙面に向かう動きについてば、電極４８．５２．４４．３６お よび４０を、領域１ないし４内の圧電材料が、すべて同し量だけ収縮するように 、チャージすることが必要である。この収縮は、ゼロより小さい膨張を意味する 。プラスＹ方向の動きについては、同し電極を、領域１ないし４がすべてゼロよ り大きい膨張を意味する同し量だけ、膨張するように、チャージすることが必要 である。プラスＺ方向の動きに対しては、電極を、領域２および４が等しく、か つ、領域１および３における膨張より大きく膨張するように、チャージすること が必要である。同様に、マイナスＺ方向の動きに対しては、電極を、領域１およ び３が等しい量だけ、かつ、領域２および４における膨張より大きく膨張するよ うに、チャージすることが必要である。 任意の軸からのこれら関係を、他の軸の関係に重ねることによって、第１３図の 左側に示された３つの座標軸系によって規定されるデカルト空間内の所望の動き を得ることが可能になる。すなわち、もし、マイナスＸ方向およびプラスＹ方向 の動きが同時に必要だとすると、第１４図のテーブルのこれら２つのラインから の関係を重ね合わせ、４つのすべての領域を同じｉｉＡだけ膨張させて、所望の Ｙ成分を得、領域１および２を、領域３および４より量Ｂだけさらに膨張させて 、所望のマイナスＸ成分を得ることができる。ここに、電極５０は、チップ６６ への信号接続として機能するだけであることに注意されたい。底部の電極３８は 、頂部中央電極５０およびチップ６６に、中央電極５０の下の圧電層４６内での 膨張または収縮に起因するあらゆる見せかけの寄生的動きを無くすために印加さ れる同しバイアス電圧で、チャージされる。このようないかなる動きも、底部中 央電極３８上のチャージに起因するＦｊ４２内の動きによって打ち消される。 ブユ土スＵ− 第１５図には、本発明の教示に基づく圧電トランスデユーサの２つのアームを有 するバイモルフの製造方法の実施例が示されている。ここに、第１５図ないし第 ２０図は、前述のプロセスにしたがってつくられたトランスデユーサについての 第１１図と同様に、１つのバイモルフの長さ方向の図面が示されていることに注 意されたい。 第１５図を参照すると、裏面エツチング方を用いて、２ア一ムバイモルフのアー ムを製造するプロセスの中間段階が示されている。基体９２としては、望ましく は、半導体が選ばれるが、他の実施例では、ミクロ機械加工が可能な他の材料で もよい。半導体は、基体として好ましく、制御回路要素をバイモルフそれ自体と 同じグイ上で一体化することができる。プロセスの第１段階は、５００オンゲス トコームの厚さの酸化シリコン層を成長させることである１次いで、９００オン グストロームの厚さのニトライド（Ｓｉ　３〜４）Ｎを成長させ、公知の写真平 版技術が用いられ、酸化！ｌ！Ｆｌｊ！９４およびニトライド層９６を貫通し、 基体９２の表面を露出させる９８で示される孔が、その形が定められ、食刻され る。 第１６図を参照すると、キャビティのエツチングの後における２ア一ムバイモル フを製造する別の中間段階が示されている。第１５図に示される酸化シリコン層 およびニトライド層内の孔の位置を決定した後、ＫＯＨエツチングが用いられて 、基体９２に、３５０μの深さの溝が、ニトライド層のエツチングマスクとして エツチングにより形成される。この溝は、参照番号１００で示されている。その 後、ニトライド１９６が剥がされ、酸化ソリコンＮ９４のみが残される。次いで 、合わせマークが、側面Ａにつけられ、側面Ｂのパターンとの合わせを可能にす る。（第１５図参照） 第１７図は、第１！極層が蒸着された後のプロセスの別の中間段階を示すもので ある３次のステップは、０．１ないし１．０μのアルミニウムを蒸着し、パター ン化して、１０２で示される電極を形成することである。 第１８図は、第１の圧電層の蒸着および中央電極の形成後の別の中間段階を示す ものである。電極１０２を形成した後、圧電材料からなるＪｉ１０４が蒸着され る。この層は、２μの酸化亜鉛または他の圧電材料からなっている０次いで、０ ．１ないし１．０μのアルミニウムを蒸着し、パターン化し、さらにエツチング して、中央を極１０６を形成する。 第１９図を参照すると、圧電材料の第２７ｉおよび頂部電極が形成された後の２ ア一ムバイモルフを製造する別の中間段階が示されている。中央電極１０６を形 成した後、２μの圧電材料が、層１０８内に蒸着される。この層は、酸化亜鉛ま たはその他の圧電材料からなっている。次いで、０、ユないし１，０μのアルミ ニウムおよび１０００オングストロームの金が、圧電層１０８上に蒸着される。 導電材料からなるこの層は、その後、パターン化され、リフト−オフ技術を用い て、頂部電極１１０およびチップを穫１１２が形成される。 第２０図を参照すると、千ノブが形成され、バイモルフのない構造がアンダーエ ツチングされた後の２ア一ムバイモルフを製造する別の中間段階が示されている 。チップ１１４を製造するプロセスは、第３図ないし第１０図に関連して述べた ものと同一である。チップが形成された後、酸化亜鉛が、パターン化され、エツ チングされて、エンジュ１６が形成される。このプロセスは、第３図ないし第１ ０図に関連して述べたプロセスで用いたのと同しクラスｌのエツチングマスク材 料を用いておこなわれる。最後に、プラズマエツチングにより、基体の残りの部 分を通して、酸化シリコン層をエツチングして、領域１１８に沿って、基体９２ からバイモルフアームを取り除く。 第２１図は、第２０図の線２ｉ２１’に沿った第２０図のパイモルの断面図であ る。第２１図から明らかなように、第２１回のバイモルフには、２対の電極のみ が存在している。これら２対の７４ｈは、それぞれ、電極１１０と電極１０６お よび電極１０６と電極１０２である。当業者であれば、かかる構造によれば、バ イモルフをＹ軸に沿って、上方に、下方に曲げることができ、Ｘ軸に沿って、長 さ方向に、膨張または収縮させ得ることが理解し得るであろう。 ３軸デカルト座標運動を得るために、第２０図および第２１図に示される構造を 有する第２アームを形成し、チップ１１４の位置で、第２０図および第２１図の バイモルフに接合しなければならない。このバイモルフ構造の平面図が、第２２ 図に示されている。 第２２図を参照すると、線２０−２０’は、第２０図に示されるように、第２２ 図の構造の断面の位置を示している。第２２図に示される構造においては、２つ のバイモルフアーム１１６および１１８は、基体９２から直角に延び、チップ１ １４の適当な分で接合されている。バイモルフ１１６は、チップ１１４を、Ｙ軸 に沿って、上下に、また、Ｘ軸に沿って、長さ方向に、動がすことができる。バ イモルフ１１６は、チップを、Ｙ軸に沿って、上下に、また、Ｙ軸に沿って、長 さ方向に、動かすことができる。 バイモルフ１１８は、それぞれ、接着パッド１２０．１２２および１２４にカッ プリングされた３つのｔ極１１０．１０６および１０３を有している。これらの 接続は、電導体１２６．１２８および１３０を介してなされ、これらの電導体は 、基体９２上に、電極１１０．１０６および１０２と同時に、写真平版的に形成 される。チップ１１４は、電導体１３２により、接着バッド】３４にカフブリン グされている。バイモルフ１１６の対応する３つの電極は、接着パッド１３６． １３８および１４０にカンプリングされている。別の実施例においては、６つの ！極上のバイアス電圧を駆動して、チップを動かし、チップを正しい電圧でバイ アスする回路要素を、基体９２上に一体化して、第２２図の底部に示される接着 パッドを不要にすることもできる。かかる実施例においても、接着バンドが、チ ップをバイアスし、電極を駆動するために用いられる回路要素に、電力を供給す るために、使用されるであろう。 プロセス　３　　　しい　・ 以下に説明するプロセスは、第１０図の構造を存するｌ腕圧電変換器、または第 ２２図に平面図でまた第２０図に断面図で示す２腕２脚圧電変換器の何れかを製 造するために好ましい。第２３図は、走査トンフル型ｉ！Ｊ微鏡を製造する好ま しいプロセスの中間段階を示す。プロセスの第１段階は、３８０ミクロン厚の（ １００）シリコンウェー八を標準の酸洗い材を使用して清浄することである。こ の清浄プロセスの詳細は、好ましいプロセスのための詳細なプロセススケジュー ルである付録Ａに記載されている０次に二酸化シリコンの層１３６を５０００オ ングストロームの厚さに熱的に成長させる０次で、低圧力化学蒸着法（ＬＰＧＶ Ｄ　）を使用して、二酸化シリコン上に１０００オングストロームの窒化シリコ ン層１３８を沈積せしめる。 第２４図は裏側にビットを食刻した後のプロセスの次の段階を示す。プロセスの 後の段階においてパイモルフカンチレバを自由に形成させるために、裏側食刻が 使用される。このプロセスの第１の段階は、裏側にピントを食刻することである 。負フォトレジスト（図示せず）を塗布し、パターン化してビットの位置を限定 する０次で酸素プラズマ食刻を使用して、ビットを形成すべきフォトレジスト内 の開口から何等かの残り浮渣を除去する。このプラズマ食刻の詳細は付録Ａに記 載されている。次に１：ｌの比のＳＦ、及びＦ１３Ｂ１プラズマ食刻によって窒 化物層１３８を食刻する０次で６＝１緩衝酸化物食刻溶液（Ｂ　ＯＥ）を使用し て酸化物層１３６を食刻する。これら２食刻段階に続き、付録に詳述したプロセ スを使用して残余のフォトレジスト（図示せず）を除去し、ウェーハを清浄する 。次に窒化物／酸化物層を食刻用マスクとして使用して３４０ミクロンのシリコ ンをサブストリート１４０から食刻する。この食刻は、８０℃において３０％Ｋ ＯＨを使用して遂行される０次で１０＝１のＦｌｚＯ：１（Ｃ１溶液内ですすぎ 、更に消イオン水内ですすぐ、これでビット１４２が残る。 サブストレート１４０は研磨した前面１４４を存する０種々のバクーン化段階を 互に整列させるのを容易ならしめるために、この表面内に整列用マスクが食刻さ れる。第２５図は、この合わせマーク１４６を食刻した後のウェーハを示す。こ れらの合わせマークを形成する手順は、フォトレジストをパターン化して合わせ マーク１４６の位置を限定することから始まる。次に酸素プラズマ食刻を使用し て開口を脱桴法し、第２４図で説明した手順と同一の手順を使用し窒化物層１３ ８及び酸化物層１３６を食刻する。 消イオン水によるすすぎ及び窒素雰囲気内の乾燥サイクルを遂行した後、１：ｌ のＳＦ、：Ｃ□ＣｌＦ５プラズマ食刻によって３ミクロンのシリコンを食刻する ０次で付録Ａに示した手順に従ってウェーハを清浄し、残余のフォトレジストを 除去する０次に濃縮Ｈ３Ｐ０゜を１６５℃で１時間に亘って使用して窒化物の層 １３８を除き、消イオン水によるすすぎと窒素雰囲気中の乾燥サイクルを遂行す る。 次の段階を第２６図に示す。下側電極１４８を沈積させるために、正レジスト　 リフトオフ　プロセスを用いてに＆のパターンを限定する。次に電子ビーム蒸着 法によって、室温において１０００オングストロームのアルミニウムを電極の金 属として沈積させる。過剰のアルミニウムは、ウェーハを熱いアセトン内に侵積 することによって浮き上がらせる。次でウェーハを新しいアセトン、メタノール 及び消イオン水内ですすぎ、窒素雰囲気内で乾燥させる。 第２７図はプロセスの次の段階を示す、下側に電極の沈積させた後、圧電層を沈 積させる執拗がある。これは先ず表面を３０秒間に亘ってスパッタ清浄した後、 サブストレートを２００℃の温度に保ちながら電子ビーム蒸着法によって１００ ０オングストローム厚の二酸化シリコン１５０をサブストレート上に沈積させる ことによって行われる０次に３０ミリトルの５＝１０□：＾ｒガス雰囲気中で亜 鉛ターゲットを使用して２ミクロン厚の酸化亜鉛の層１５２をスパッタ沈積させ る。このプロセス中、サブストレートを３００℃に保つ。次にサブストレートを ２００℃に保ち電子ビーム蒸着法によって、酸化亜鉛上に１０００オングストロ ームの二酸化シリコンのＮ１５４を沈積させる。 第２８図は、中央電極を形成させた後のプロセスの中間段階を示す、中央電極１ ５６を沈積させるために、マスク＃４及び正レジストを使用し、リフトオフ技術 によって電極のためのパターンを限定す、る。次に室温丙子−〜−一・＼七・− ルダン：使用１−１ｉ　、：：’ｇ’、　ｌ−’　、＝ムＩ着によ、て１０００ オングストロームの？ノ；〕ユウノ、ｊりをｉ：＋５させる。過剰のアルミニウ ムばつさい７セＦン内１こルー１−−−ハ４５２２．食、させることによ−７て ｉ工き上がら→する。次１こつ」、−ハを新しｔ＋　Ｎ　？セトツ、メタノール 及び消イオン水内でずづ゛ぎ、ｉ素雰囲気、内で乾燥さセる。 第２９図は、上側酸化物層を沈積ＭＨ後のプロセスの段階を示す１、−のプロセ スの第１段階はウェーハを３０秒間に亘ってスパッタ清浄することて”ある。次 に、サブスルレートを２００ｔに保って、電子ビーノ、蒸着によ、って１ｏｏｏ オングスレ７−ム厚の二酸化シリコンの層１５８を沈積ゼしめる。匡マ材料の上 側層１６０は、サブストＬ／　−トを３００℃に保ち、３０ミリトルの５；１０ □：Ａｒ混合体内で−、亜鉛ターゲットを使用して２ミク１１′、′の酸化亜鉛 を沈積さ廿ることによって形成する４、最後、−４乙サブストレートを２００ズ 汽こ保ち電子ビーノ、Ｍ着によって酸化亜鉛−：に１０００オンゲス１０−ム厚 の一二酸化ソリコ゛、／ｐｊｉ　ｌ　６２４沈積させる。 第３０ドは、−上側電極を形成さセた後のウーーハの状態を示！−６上側電極１ ６４は正１／シスト　リフトメツ　プロセスを使用してパターンを限定すること によって形成される。次に室温ウェーハ扛−ルダ及び電子ビーム芸着を使用して ５００オンクストロームのアルミニウムを沈積さ４士る。この沈積に続いて、室 温ウェー、ｈホールダを使用して５００オングストロームの金を電子ビーム蒸着 させる。過剰の金及びアルミニウムは、つｚ−ハを熱いアセトン中に浸積させる ことによって浮き上がらせる。次でウーーーハを新しいアセトン、メタノール及 び消イオンですすぎ、窒素雲囲気内で乾燥させる。 第３１閃１，１、酸化物イ、−バク−ン化１１．”：後の白１−・ハ炙汲ず。こ のグ１１セスの第］段ＲＷ　ｌｊｊ　　加熱してないつｊ、−ハボ・−ルダを使 用して３０００オンダ入トロームの千タン７／′タソグスーンー゛／をスｔく・ ノ少′沈積させることである、次に酸化物のためのベクー゛ノ今、食＄１１用マ ス／ｊ７として使用されるチタン／タングスフ′・・層内？２こ限定する。 、：れは、チタン、／タングステン上に沈積させたフォトレジスｌ内に所７のバ クー＝ンを限定ｊ−１室温で：う０分間、３０％１１．０．を使用してチタン／ ′タンゲスアン層を食刻する。：ｔとによって行われる。 次でウェーハを消イオン水中ですすぎ、窒素雰ｌ用気、内で乾燥さ仕る。次に酸 化物のバクーン化を、６：１緩衝酸化物食刻を使用する上側二酸化シリコンｔｆ ＩＧ２の食刻、１−イｌれに続く消イオン水中のすすぎから開始する。次に−Ｆ 側酸化亜鉛周１６０を、１．５ｇのＮａＮ０１　、５ｄのｌｌＮ０．．６００　 ｄ　（り！１．０から・；

【る冷液内で食刻し７．。 消イオン水中すすぐ７、次で中央の二酸化パ、・り−ｌ゛７・の層１５８を層１ ６２と同様４ｍして食刻（５１、更に下側酸化亜鉛層１５２苓１−側層１６００ 食刻に使用した溶液と同一の溶液を使用１．て食刻する。 下側二酸化シリコン層１５０は、他の二酸化シリコンの層を食刻；７た時に使用 したものと同一の溶液処方を使用して食刻する。ウニ・−ハは消イオン水ですす ぎ、乾燥させる。次に、全ての上！！１層、　が除去されてパノリコンサブスト Ｉ／−）を露出させている領域内のウェーハの頂部から３ミクロンのシリコンを 除去する。これは１：　Ｉ　　ＳＦｂ：ＣｚＣＩＦｓプラズマ食刻によって行わ れる０次にアセトン７、メタノール及び消イオン水を使用してウェーハを清浄化 し、レジス）・を除去する。残余のチタン／タングステンの食刻用マス、　りは 、室温で３０分に亘って、３０％Ｕ　、　Ｏ，内で除去する。次６ごウェーハを 消イオン水内ですすいで乾燥させる。 酸化物層を食刻した後、正フォトレジスト　リフトオフ　プロセス【こよってパ ターンを限定することにより、ボ７ディニ／グバ。 ド金属を沈積させる。この金属は、室温ウエーハホールダを使用して１ミクロン のアルミニウムを電子ビーム芸着させる。１次で過剰のアルミニウムは鵠いアセ トン内のウェーハ苓浸積さセ−ることによって浮き上がらせる。次にウェーハは 新（−５いアセｌン、シタ、ノール及び消イオン水ですすがれ、乾燥される。 次にうニームの（！Ｉ！ｌＢにグイヤモン（′千ノブ付き鋸を使用して刻みを付 ける。 第３２図は、チップ形成用シャトうマスクを所定位置（、こ配置（、チップ沈積 が行われた後のウェ−ハを示す、先ず、ウェーハは３０秒間スパッタ清浄さ才り る。次に第３２図に示す断面を有する別のウェーハを組立てる。このウェ−ハは 、孔１６６ｉ有し、また合わせマーク１４６＆整合する合わ→ｌ゛マークを有し ている１次で孔１６６かチップ１６Ｂ用上側電極１６４．Ｊ−の所望位置）−に 位置するようｂ＝、、合わモマークを整合さセて・ンヤドウマスクのつニーム１ ６８をサブス１−レー　ト１４０に取付ける。シャドウマスク苓所定位１に配置 した後、例えば！−オブまたはタンタルのよ・うな望まし２い千、・ブ材料を孔 １６Ｇを通し、て５〜１０ミクロン沈積させて′５−ノブ１６８を形成する。好 まし７い實施例乙ごおいては第３２図の構造がウェーハーｌ二の複数の位置に形 成され、全ての力゛、ノチレハーのための全ての所望チップ位置に複数の孔を有 する１つのシャドウマスクのみが使用される一ｊ）ろうことに注目されたい。最 後に、チア・フ゛を破を達しないように？王意深く・ンヤド力マスクを取り外す 。 次に、カンチレバーをそれらの長さの一部に冷ってナブストレートから分離させ る、第３３図は、このプロセスが遂行された後の構造を示す１分離は、ウェーハ の側Ａ−Ｌ−に１０ミクロン厚の正レジストを沈積させて上述の構造を保護する ことから始まる８次にウェーハに裏側食刻を施し、ウェーハの側Ｂを３：ｌ５Ｆ ａ：ｅ、ｃ　ｌ　Ｆ、、プラズマ食刻にさらしてピット１４２の底に残っている ・ンリコン膣を食刻する。この食刻の詳細は付録Ａに記載されている。次でア七 ［ン、ヌク２フール及び空気乾燥サイクルを使用してフズトレジストヲ除くや個 々のダイスはけかき線に沿ってつλ−ハ侘砕くこ２υ４つよ、って分離する。 二酸化シリコン層１３Ｇの存在は、アルミニラＪ、ＦＪ１４８のより良き成長を 促進し、（れがまた酸化亜鉛Ｎ１５２及び１６０の成長を改善することが分った 。またこの！１ｌ１３６は１、金属層１４８による短絡を生ずることなくカンチ レバーの下に導電路の形成を可能ならしめる。二二、酸化シリコン周１５０及び １５８の存在は、酸化亜鉛層１５２及び１６０のより良き／＋、長を促進する。 Ｔ、酸化）、’、ｚ　ｌＪコン＠１５４及び１６２の存在は、カンナレバー形成 の沈積プロセス中に累積し７得るカンチレバー内の応力を平衡させるのを援助す る。即ち、二酸化シリコンＮ１５４及び１６２が沈積される時にこれらの層内に 累積される応力は、二酸化シリコン−１５０及び１５８が沈積される時にこれら の層内に累積される応力２−同一である。また電極対を分離させでいる二酸化シ リコン層は院伏雷圧を増加さセる７′Ｒ形実施例においては、これらの二酸化９ １１３２層は省略できるか、または他の材料で置換することができるや今説明し た好ましい方法は“１腕”型またはｚＩｌｌｌＩｌ型の何れかの圧電変憤器を製 作するために使用可能である。これら２つの異なる構造間の主な差異は、集積さ れた各カンチレバーの内側に形成される電極対の数にある。１腕型のバイモルフ は、３軸運動を得るために少なくとも４対の電極が形成されている必要がある。 もし１睨型の集積された変換器を走査トンネル型顕微鎗のために使用するのであ れば、チップまでの電気接続を可能ならしめ且つこのチップ電極によるスプリア ス圧電効果を打消すことができるようにするためには、６対の電極を形成しなけ ればならない、２腕２脚型の変換器の場合には、各バイモルフ腕白に２対の電極 だけを形成すればよい、上側電極１４８及び下側電極１６４を形成する書段階の ための上述のプロセスに対しては、製造すべき集積圧圧電変換器の型に依存して 種々の変更を施すことができる。 第３４１ｆｆｌ（ａｌ及び（′ｂ）乃至第３６図（ａｌ及び（ｂｌは、第１Ｏ図 に示す電極構造を有する１腕バイモルフ集積圧電変換器が達成できる運動を示し ている。各図の（ａｌ及び（ｂ）は関連軸上の正及び負の両運動を゛　示してい る。第３７図ｆａ）及び（ｂ）は、各チップ毎に独立したＺ軸運動を有するよう にした２チップ実施例が達成する回転運動の型を示す。しかし、これらのチップ はＹ軸およびＸ軸に沿っては一緒に運動する。 典型的な性能パラメタは以下の通りである。もし２厨構造が１ミクロン厚のアル ミニウム電極及び２ミクロン厚の酸化亜鉛層を有し、また各脚の長さが１０００ ミクロンで巾が１００ミクロンであるものとすれば、２脚はチップを、Ｘ及びＹ 軸に沿って２０オングストローム／Ｖ運動させることが可能であり、Ｚ軸では０ ．６ミクロン／■運動させることができる。降伏電圧は３０Ｖであり、走査可能 面積は６００オングストローム×６００オングストローム即ち３６０．０００平 方オングストロームである。もし上側と同しディメンジョンを単腕カンチレバー バイモルフに適用すれば＝Ｘ軸では２００オングストローム／Ｖの連動を、また Ｙ軸では２０オングストローム／■の運動を達成することができる。Ｚ軸では０ ．６オングストローム／■の連動が達成できる。従っで単腕バイモルフの走査可 能面積は、ボルト当りのＸ軸運動が１０倍大きいために２脚よりも１０倍大きく なる。バイモルフの設計は、走査トンネル型顕微鏡応用に対して、チップが導電 性表面のトンネル範囲内を運動できるようにしなければならない。 本発明の１つの目的は、磁気テープ記憶ユニットで可能であるよりも記憶ユニッ トの大きさを減少させることである０本発明によるシステムにおいては、記憶ユ ニットは、ＣＣＤアレイ、アナログ・ディジタル変換器、記憶ユニット、及び関 連制御エレクトロニクスの組合せ全部が３５鶴カメラのハウジング内に収納でき る程小さい、実際、我々は写真フィルムを記憶ユニットに置換して、現在−巻の 写真フィルムに記憶される程度の複数の像を記憶させるのに充分を容量を得てい る。一方、現在のシステムにおいて行われているフィルムの現像に代わるものと して、像は普通のＶＣＲ上に再生される。 第３８図は、ＣＣＤアレイ２０４上に光像を集束させる普通のレンズ系２０２、 光像を線形電気信号列に変換する二次元ＣＣＤ、電気信号をディジタルパルスの 流れに変換する普通のアナログ・ディジタル変換器２０６、及び記憶ユニット２ ０８からなるシステム２００をＨ式的に示す。 本発明の新しい特色がこの記憶ユニットである。我々は、我々の注意をこの成分 に集める。我々が心に描く型のディジタル記憶ユニットは、マイクロＳＴＭ、即 ち走査トンネル顕微鏡と共に、前述のように単一のシリコンチップ上に適合でき るレベルまで小型化することができる。我々はこのデバイスを揚傷のためにでは なく、適当なサブストレートの表面にディジタル情報の°書き込み”及び“読み 出し′を行うことを提唱する。−辺が１０ナノメートルの大きさの領域内に１ビ ツトが記憶される。我々が記憶させようとする像は５１２Ｘ５１２ピクセルのフ レームとして表わすごとができ、各ピクセルは８ビツトの情報からなる。１つの 像を記憶させるためには、２６２．１４４ハイドの情報を記憶する容量を存する 記憶ユニットが必要である。各バイトは８ビー／　トがらなっているので、２． ０９７．１５２ビツトを記憶する必要がある。これは、−辺が１　、４４８ビツ ト、即ち約１　、５００ビツトの方形アレイを記憶する容量であることとが要求 される。ビットは中心間１０ナノメートルに配置されるから、これは１．５００ ビツトの方形アレイは１５ミクロンＸ１５ミクロンの面積を必要とすることを意 味する。この面積は、−辺が２ｆｉの大きさのマイクロＳＴＭに使用されるシリ コンチップの大きさよりも相当に小さい、もしその通りであれば、１つのマイク ロＳＴＭを用いて１つの光像を書き込み及び読み出しに使用することができる。 マイクロＳＴＭの５×５素子アレイを使用すると２５の像が記憶され、この数字 は普通のフィルムロールと大きく異なっていない。１つの記憶ユニットは、典型 的には直径１ｃＩ１１の共通サブストレート上のＳＴＭのアレイからなる。 サブストレート上にディジタル情報が記憶される物理的機構は種々の形を取る。 これらの全ては現在研究室において開発中である。書き込みまたは読み出しのた めに、全てがＳＴＭまたはＡＦ？１を使用している。これらは以下のものを含む 。 （１）普通の半導体／メそりに使用されている記憶機構に類似した薄い誘電体フ ィルム内に捕捉された電荷の記憶。 （２）情報がスピン依存トンネリングを用いて読み出される磁気フィルム内のマ イクロ磁区の形の情報の記憶。 （３）　　チップによって制御されるようにしてサブストレート上に原子槙の沈 積による書き込み。これは以下のような種々の形をとる。 ａ）［気の分解のためのエネルギがトンネルした電子から到来するような有機金 属磁気からの沈積。 ｂ）適当なサブストレート上に電解質からイオンをめっきするためにチップの電 界を使用する小領域の電気めっき。 Ｃ）フェニルを用いるような適当な蒸気の沈積または定位置重合化。 ｄ）チップからの電子を用いてＰＭＭＡのような薄いフォトレジストの開発。 ｅ）ゲルマニウムサブストレート上での単原子の取扱い。 ｆ）ＳＴＭを絶縁油またはグリース内に浸して金の表面に直接マーク付けまたは 変形・浸漬によりチップ電圧を３■とすることが可能となり、これは金の表面に マークを創成するために充分に強いので、チップに温かに低い電圧を与えて領域 を走査することによってマークを読み取ることができる。 マイクロＳＴＭを構成するために使用したものと同一の技術を用いて構成される 原子力顕微鏡も磁気サブストレート内にマイクロ磁区を創成し、爾後に読み出す ために使用される。 第３９図はシステム２１０を示しており、それは、多数の記憶表面（一般に２１ ２で示されている）、及び、メモリデバイスあるいは情報記憶デバイスのブロッ クを形成する多数の圧電バイモルフカンチレバー（一般に２１４で示されている ）を含む。コントロール二次システム２１６は、それが記録表面の表面をスキャ ンする際にカンチレバーアームのチップの部分を制御するための回路を含む、さ らに回路は、記録表面へ、及び、記録表面から、情報を書いたり読んだりするた めに提供さ・れている。情報は、センサーデバイス２２０から、人力インタフェ ース回路２１８を通じて入力される。そのセンサーは、例えば、チャージコント ロールデバイス（ＣＯＤ）を含んでいる。その入力インタフェース回路２１８は 、アナログＣＣＤ出力信号をデジタルフォーマットへと変換するための、アナロ グ−デジタルコンバーターを含んでいる。出力インターフェイス回路２２２は、 記憶されたデジタル信号を、ディスプレイ表示しあるいは他のデバイスの制御の ために適当なフォーマントへと、デジタル−アナログ変換を行うために提供され ている。 第４０図には、例えばシリコンである基層２３２の上にマウントされた、イメー ジングシステム２３０の他の実施例が示しである。イメージセンサ−２３４は、 基層上に形成されている。超小型化走査トンネル型顕微鏡から形成されている多 数のブロックメモリセル２３６は、基層上に平行に配列されている。各々のメモ リのセットに関連しているものは、アンプである（一般に２３８で示されている ）、コントロール回路２４０は、読み込み／書き込み動作のＩＩＩ　ＪＢのため 、及び、メモリ表面上方でカンチレバーチップのスキャンをするために、同一の チップ上に提供されている。 第４１図には、要素が単一の基層の中にマウントされ、あるいは形成されている システムの実施例が示しである。様々なターミナル２４２は、入力及び出力情報 を、例えば、センサー２２０及び第３９図のディスプレイあるいはコントロール デバイスの各々から、あるいはそれら各々へと供給するために、得供されている 。 本発明は、本明細書において、より好ましい実施例及び変更を加えた実施例によ り述べられているが、当該技術分野における当業者にとって、本発明の意図する ところ及びその範囲を逸脱することない多くの変形が明らかであろう。そのよう な全ての変形は、本明細書に掲げた請求項の範囲の中に含まれることであろう。 好ましいプレーナ５７Ｍ処理 １、　マスク物質の付与 ｌａ、スタンダード酸性クリーンを使用した、厚さ３８０　、ｕｗ（１００）ウ ェーハのクリーン １、ｂ、　５０００人ＳｉＯ□Ｏ熱的なグローｌｃ、　ＬＰＧＶＤを使用した１ ０００人５ｉＪｎ　（Ｄ付与２、％ｒ面（荒い表面、サイドＢ）からのＫＯＨビ ットのエッチ２ａ、マスク１１１及びネガティブホトレジストを使用し、ＫＯＨ スクエアを形成 ２ｂ、　　１　ｓｉｎの、Ｄｅｓｃｕ＋ｗ　’オープニングへの酸素プラズマ＊ ２ｃ、　ＳＦ、及びＦ１３Ｂ１　（１：　ｌ　）プラズマエッチを使用したＳｉ ３Ｎ、のエッチ ２ｄ、　　６　：　１バンフアされた酸化物エッチ（Ｂ　ＯＢ）を使用した５ｉ ０１をエッチ ２ｅ、ホトレジストのストリップ及びウェーハ１ｉ傘のクリーン ２ｅ、背面からの、８０℃で３０％ＫＯＨを使用した、シリコン３４０μｍ工、 チ ２ｆ、　　１０　：　Ｉ　　ＨｚＯ：ＨＣＬ溶液を使用したウェーハのリンス２ ｇ、ディオン化ウェーハ（ＤＩ）内でリンスし、その後Ｎｔ内で乾燥 ３、前面上（ポリッシュされたサイド、サイドＡ）で、アリグンメントマスクを エッチ ３ａ、マスク＃２及びポジティブレジストを使用し、アリグンメントマスクを形 成 ３ｂ、　　１　ｓｉｎの、Ｄｅｓｃｕ＠’オープニングへの酸素プラズマ＊３ｃ 、　ＳＦｈ及びＦ１３Ｂ１　（１：　１　）プラズマ傘エフチを使用した５ｉＪ ａのエッチ ３ｄ、　　６　：　１バツフアされた酸化物エッチ（ＢＯＥ）を使用した５ｉ０ １層のエッチ ３ｅ、　ＤＩ内でリンスし、そのａＮＺ内で乾燥３ｆ、　　１　：　ｌ　　ＳＦ 、二ｃｔｃ＋ｐ、プラズマエッチを使用した５４の３μｍエッチ ３ｇ、スタンダード酸性クリーン（ストリップレジスト）＊倉を使用したウェー ハのクリーン ３ｈ、１時間、コンセントレイトしたＮｘＰＯａ　？？　１６５℃を使用したＳ ｉＪ、のストリップ ３ｉ、　ＤＩ内でリンスしその後Ｎ８内で乾燥４、　ボトム電極の付与 ４ａ、パターン−／ｍａｓｋ１３、ポジティブレジスト及びリフトオフ処理の形 成 ４ｂ、室温ウェーハホルダーを使用したＥビーム蒸着１０００人＾１ ４ｃ、熱いアセトンの中でウェーハを浸すことによる「リフトオフ」エフセス ４ｄ、フレッシュなアセトン、メタノール、及びＤＩ中でウェーハをリンスしそ の後Ｎ２内で乾燥 ５、　ロアー酸化物の付与 ５ａ、クリーン表面に３０ｓｅｃ、スバ、り５ｂ、　Ｅビーム蒸着１０００人Ｓ ｉＯ□基層が２００℃に温められる。 ５ｃ、３００℃に保たれた基層に、５　：　１０ｚ：Ａｒガスの３０ｍトル内で 、Ｚｎターゲットを使用した２μｍ　ＺｎＯをスパッタデポジットする。 ５ｄ、　Ｅビーム蒸着１０００　ＡＳｉＯ＊基層が２００℃に温められる。 ６、　中間電極の付与 ６ａ、パターン−／■ａｓｋ１４、ポジティブレジスト及びリフトオフ処理を形 成 ６ｂ、コールドウェーハホルダーを使用したＥビーム蒸着１０００人Ａ／ ６ｃ、熱いアセトンの中でウェーハを浸すことによる「リフトオフ」エフセス ６ｄ、フレッシュなアセトン、メタノール、及びＤＩ中でウェーハをリンスしそ の後Ｎ□内で乾燥 ７、アッパー酸化物 ７ａ、クリーン表面に３０ｓｅｃ、スパッタ７ｂ、　　Ｅビーム蒸着１０００人 ＳｉＯ□基層が２００℃に温められる。 ７ｃ、３００℃に保たれた基層に、５　：　１０１：Ａｒガスの３０ｍトル内で 、Ｚｎターゲットを使用した２μｍ　ＺｎＯをスパッタデポジットする。 ７ｄ、　　Ｅビーム薄着１０００　ＡＳｉ０２基層が２００℃に温められる。 ８、　頂上電極の被覆 ８ａ、陽性レジストおよびリフトオフ方法でＷ／マスク＃５パターンを形成する ８ｂ、室温およびウェハー保持器で５００人アルミニウムの電子ビーム蒸着を行 う ８ｃ、室温およびウェハー保持器で５００人金０電子ビーム蒸着を行う ８ｄ、ウェハーを加熱アセトンに浸して過剰アルミニウムおよび金を除去する ８ｅ、新しいアセトン、メタノールおよび非イオン化した水（ＤＩ）でウェハー をすすぎ、次いでＮ、で乾燥９、酸化亜鉛のパターニング ９ａ、室温およびウェハー保持器で３０００人のＴｉ／Ｗをスバフター被覆 ９ｂ、陽性レジストでＷ／マスク＃６パターンを形成する９ｃ、室温で３０分間 ３０％１Ｉ２０□を用いてＴ　ｉ　／　Ｗをパターン形成する ９ｄ、ＤＩですすぎ、Ｎ２で乾燥する ９ｅ、　　６　：　１のＢＯＥ　（１分間）を用いて頂上層５ｉ０２をエッチす る、ＤＩですすぐ ９ｆ、上部ＺｎＯを溶液（１５ｇのＮａＮＯ３，５−のＨＮＯ３，６０（ｌＷ＆ のＮ７０）でエッチ、ＤＩですすぐ９ｇ、　　６　：　１のＢＯＥ　（２分間） を用いて中間！ｉｉＳ　ｉ　Ｏ□をエッチする、ＤＩですすぐ ９ｈ、下部ＺｎＯを溶液（１５ｇのＮａＮ０）　、５−の）ＨＮＯ３，６００− のＮ２０）でエッチ、ＤＩですすぐ９ｉ、６：１のＢＯＥ　（１分間）を用いて 底部層Ｓｉｎ、をエッチする ９ｊ、ＤＩですすぎ、Ｎ２で乾燥 ９に、　　ｌ　：　１のＳＦ、：Ｃ２ＣｌＦ５プラズマエッチを用いて３μｍの Ｓｉをエッチする ９１、ウェハーを清掃し、アセトン、メタノールおよびＤＩを用いてレジストを 剥がす ９＋、３０％ＨｚＯｚ　（３０分間、室温）でＴｉ／Ｗを剥がす９ｎ、ＤＩです すぎ、Ｎ２で乾燥する １０、結合バッド金属の被覆 １０ａ、陽性レジストおよびリフトオフ方法でＷ／マスク＃７パターンを形成す る １０ｂ、室温およびウェハー保持器で１．０μｍのＡＪを電子ビーム蒸着 １０Ｃ，ウェハーを加熱アセトンに浸して過剰ＡＪを除去する １０ｄ、新しいアセトン、メタノール及びＤＩでウェハーをすすぎ、次いでＮ、 で乾燥 １１、ソーを用いてウェハーのサイドＢにけがきを行う１２、先端の形成 １２ａ、３０秒間表面をスパッター清掃する】２ｂ、シャドーマスクをウェハー 上に置く、Ａ　１　／　ＺｎＯ／Ａ　Ｉ　／　ＺｎＯ／Ａｕパターンで形成した 「キー」を用いてパターンを合わせる １２ｃ、　　５〜１０／ｊｍのニオブを堆積させ、尖状先端を形成する １２ｄ、先端を傷つけないように注意深くシャドーマスクをとり外す １３、基質から片持ちはりを取り外す １３ａ、サイドＡ上に１０μｍの層陽性レジストを堆積させる １３ｂ、　　３　：　１の３Ｆ４：Ｃ２ＣｌＦ５プラズマ傘エツチを用いてサイ ドＢからＳｉ膜を介してエッチする １３ｃ、アセトンおよびメタノールでフォトレジストを剥がす、空気乾燥する １４、けがき線に沿ってウェハーを割ることによりグイ　（チップ）を分離する ＊　プラズマエッチはすべて、特に断りがない限り、２００ミリトル圧力におい て６分間の５００ｗの電力を用いて行われる＊＊　負のフォトレジストを取り除 くための標準的な清掃＊＊２　１２０℃において１０：１のＨｚＳＯａ：ＨｔＯ ｔで２０分間活性化する ＊＊ｂ　　ＤＩですすぐ ＊＊ｃ　　９０℃の４　：　１　：　１　（７）　）（ｚｏ：ＢｔＳＯａ：Ｈｚ （ｈ　テ２０分間浸す＊＊ｄ　　Ｄｒですすぎ、Ｎｇで乾燥 ＊＊＊　　標準的な酸化前の清掃 ＊＊＊ａ　上記の清掃を行う（＊負のフォトレジストを取り除（ための標準的な 清掃） ＊＊＊ｂ　　９０℃のｌ　Ｏ：　１　：　１　ノＨ＊Ｏ：ＨＣｆ　：ｌ４ｔＯｘ 　テ２０分間浸す 車＊＊ｃ　　ＤＩですすぐ ＊＊＊ｄ　　９０℃のｌ　Ｏ：　１　：　ｌ　０）ＨｔＯ：ＮＨ，ＯＨ：Ｈｔ０ ２Ｔ：　２０分間浸す ＊＊＊ｅ　　ＤＩですすぐ ＊＊＊ｆ　　２３℃で５０＝１０ＢＯＥに３０分間浸す＊＊＊ｇ　　ＤＩですす ぎ、Ｎ２で乾燥する浄書（内容に変更なし） 導電性表面 従来技術 ”　　　　（ｂｌ 従来技術 浄書（＾容；こ変更なし） ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、　６ ＦｔＧ、７ ＦＩＧ、　８ ＦＩＧ、　９ 浄書（内容に変疋なし） 浄書（内容に変更なし） −２１＝３＞２−４ ＦＩＧ　１３　　　　　　　　　　ＦＩＧ、　＋４ＦＩＧ、　１６ ＦＩＧ、　１７ 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、２＋ 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、２２ 浄書（内容に変更ない ＦＩＧ、　２８ ＦＩＧ、２９ 浄書（内容に変１１！なし） 浄書（内容に変更ない 浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更ない アンブリファイヤ ＦＩＧ、　４０ 手続補正書く方式） ％式％ ２、発明の名称　　　集積方式の大容量記憶装置３、補正をする者 事件との関係　　出願人 ５、補正命令の日付　　平成３年４月１６日−国際調査報告

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．基板と、 記録媒体を有し、表面上のさまざまな位置にある情報を記憶する記録表面とを備 えた一体化大容量記憶装置であって、前記記録表面は前記基板に関して固定され ており、前記一体化大容量記憶装置はさらに、 前記記録表面関して固定された圧電バイモルフカンチレバーを備えており、 前記カンチレバーは前記基板に一端で支持されており、自由端に固定されたチッ プを有しており、 前記一体化大容量記憶装置はさらに、 該圧電バイモルフカンチレバーを制御して前記チップを前記記録表面上で走査し て前記記録表面上の前記様々な位置にアクセスする手段とを備えた一体化大容量 記憶装置。
2. ２．チップを有する圧電トランスデューサと、表面上の複数の記憶位置に情報を 記憶するメモリ表面と、前記メモリ表面上で前記圧電トランスデューサのチップ を走査して前記チップを前記メモリ表面上の前記記憶位置のそれぞれに整合させ る手段と、 前記記憶位置のそれぞれに情報を書く手段と、前記記憶位置のそれぞれに記憶さ れた情報を読み出す手段とを備えたことを特徴とする記憶装置。
3. ３．出力信号を与える像検出手段と、 前記像検出手段の出力信号をデジタル化する手段と、デジタル情報としてそのデ ジタル化出力信号を記憶するデジタル記憶装置とを備えており、 該デジタル記憶装置は、 基板と、 記録媒体を有し、表面上のさまざまな位置にある情報を記憶する記録表面とを有 するデジタル記憶装置であって、前記記録表面は前記基板に関して固定されてお り、 前記デジタル記憶装置はさらに、 前記記録表面関して固定された圧電バイモルフカンチレバーを備えており、 前記カンチレバーは前記基板に一端で支持されており、自由端に固定されたチッ プを有しており、 前記デジタル記憶装置はさらに、 該圧電バイモルフカンチレバーを制御して前記チップを前記記録表面上で走査し て前記記録表面上の前記様々な位置にアクセスする手段と、 前記記憶位置のそれぞれにデジタル情報を書く手段と、前記記憶位置のそれぞれ に記憶されたデジタル情報を読み出す手段とを備えたことを特徴とする像記憶装 置。