JPH0562494A - 電子−機械式不揮発性メモリ及びその製造方法並びにメモリ読出回路 - Google Patents
電子−機械式不揮発性メモリ及びその製造方法並びにメモリ読出回路Info
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- JPH0562494A JPH0562494A JP22565591A JP22565591A JPH0562494A JP H0562494 A JPH0562494 A JP H0562494A JP 22565591 A JP22565591 A JP 22565591A JP 22565591 A JP22565591 A JP 22565591A JP H0562494 A JPH0562494 A JP H0562494A
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- G11—INFORMATION STORAGE
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- G11C23/00—Digital stores characterised by movement of mechanical parts to effect storage, e.g. using balls; Storage elements therefor
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
- H01H2001/0042—Bistable switches, i.e. having two stable positions requiring only actuating energy for switching between them, e.g. with snap membrane or by permanent magnet
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
- H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高密度に製造でき、状態が大きな容量変化で
記憶できる電子−機械式不揮発性メモリ、状態切り換え
可能回数を増大できる製造方法及び状態を簡単に読み取
ることのできるメモリ読取回路を提供することを目的と
している。 【構成】 薄膜ブリッジ１３を封止するガラス蓋１５の
内面に薄膜ブリッジと対向して固定電極１７を設ける。
固定電極と薄膜ブリッジとに印加した電圧により、薄板
ブリッジを上下側に湾曲させて状態を切り換える。（１
１０）ウエハからなるＳｉ基板１１上に形成したエピタ
キシャル成長層の酸化膜と異方性エッチングを用いて薄
膜ブリッジを形成している。薄膜ブリッジ及び固定電極
間と薄膜ブリッジ及び基板間のキャパシタンスとを介し
て入力する交流信号のレベルの比較結果によって不揮発
性メモリの状態を読み出す。
記憶できる電子−機械式不揮発性メモリ、状態切り換え
可能回数を増大できる製造方法及び状態を簡単に読み取
ることのできるメモリ読取回路を提供することを目的と
している。 【構成】 薄膜ブリッジ１３を封止するガラス蓋１５の
内面に薄膜ブリッジと対向して固定電極１７を設ける。
固定電極と薄膜ブリッジとに印加した電圧により、薄板
ブリッジを上下側に湾曲させて状態を切り換える。（１
１０）ウエハからなるＳｉ基板１１上に形成したエピタ
キシャル成長層の酸化膜と異方性エッチングを用いて薄
膜ブリッジを形成している。薄膜ブリッジ及び固定電極
間と薄膜ブリッジ及び基板間のキャパシタンスとを介し
て入力する交流信号のレベルの比較結果によって不揮発
性メモリの状態を読み出す。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロエレクトロニ
クス技術を使用して形成した電子−機械式不揮発性メモ
リ及びその製造方法並びにメモリ読出回路に関するもの
である。
クス技術を使用して形成した電子−機械式不揮発性メモ
リ及びその製造方法並びにメモリ読出回路に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、不揮発性メモリとしては、電気的
に消去・書換え可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯ
Ｍ）やバックアップ電源を用いたＲＡＭなどが一般に用
いられている。しかし、これらのメモリは、書換え回数
が１０4 乃至１０5 と制限される他、電磁気、放射線な
どによる誤動作があった。
に消去・書換え可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯ
Ｍ）やバックアップ電源を用いたＲＡＭなどが一般に用
いられている。しかし、これらのメモリは、書換え回数
が１０4 乃至１０5 と制限される他、電磁気、放射線な
どによる誤動作があった。
【０００３】そこで、このような問題を解消した不揮発
性メモリとして、従来、半導体製造の際のマイクロ加工
技術を使用して製造した図５に示すような構成のものが
提案されている。同図において、１はＳｉ基板、２は多
結晶Ｓｉスペーサ、３は弾性を有する薄膜ブリッジ、４
は図には１つしか示していないが、薄膜ブリッジ３を挟
んでその両側に配置された側面電極である。
性メモリとして、従来、半導体製造の際のマイクロ加工
技術を使用して製造した図５に示すような構成のものが
提案されている。同図において、１はＳｉ基板、２は多
結晶Ｓｉスペーサ、３は弾性を有する薄膜ブリッジ、４
は図には１つしか示していないが、薄膜ブリッジ３を挟
んでその両側に配置された側面電極である。
【０００４】一般に酸化膜は、Ｓｉ基板を酸素雰囲気中
で１０００°Ｃ前後で加熱することによって熱酸化膜と
して形成されるが、これを常温に戻すことにより残留応
力が発生し、この残留応力がＳｉ基板１に作用するよう
になる。従って、酸化膜である薄いＳｉＯ2 膜の表面に
金属層を沈着して形成され、中央部が自由になるように
支持された上記薄膜ブリッジ３には撓みが生じ、中央部
が実線で示す上側或いは点線で示す下側に湾曲してその
位置で安定するようになる。今、実線で示すように上側
に湾曲している薄膜ブリッジ３に上側から加えた応力が
臨界値に達すると、点線で示すように反対側に湾曲する
ようになる。
で１０００°Ｃ前後で加熱することによって熱酸化膜と
して形成されるが、これを常温に戻すことにより残留応
力が発生し、この残留応力がＳｉ基板１に作用するよう
になる。従って、酸化膜である薄いＳｉＯ2 膜の表面に
金属層を沈着して形成され、中央部が自由になるように
支持された上記薄膜ブリッジ３には撓みが生じ、中央部
が実線で示す上側或いは点線で示す下側に湾曲してその
位置で安定するようになる。今、実線で示すように上側
に湾曲している薄膜ブリッジ３に上側から加えた応力が
臨界値に達すると、点線で示すように反対側に湾曲する
ようになる。
【０００５】このような他の状態への切り換えは、薄膜
ブリッジ３とこれに隣接してその両側に設けた側面電極
４間とにかけた電圧によって発生する静電気力によって
行われる。すなわち、側面電極４間に電圧を加えて発生
させた電界と薄膜ブリッジ３に電圧を加えて生じさせた
電荷との相互作用によって、薄膜ブリッジ３に上側から
下側の方向に、又はその逆の方向に力が作用して状態が
切り換えられる。
ブリッジ３とこれに隣接してその両側に設けた側面電極
４間とにかけた電圧によって発生する静電気力によって
行われる。すなわち、側面電極４間に電圧を加えて発生
させた電界と薄膜ブリッジ３に電圧を加えて生じさせた
電荷との相互作用によって、薄膜ブリッジ３に上側から
下側の方向に、又はその逆の方向に力が作用して状態が
切り換えられる。
【０００６】薄膜ブリッジ３が上下に湾曲することによ
って、薄膜ブリッジ３と基板との間のキャパシタンス
（容量）が変化し、この各状態を「０」と「１」に対応
させることができる。
って、薄膜ブリッジ３と基板との間のキャパシタンス
（容量）が変化し、この各状態を「０」と「１」に対応
させることができる。
【０００７】図５について上述した従来の不揮発性メモ
リのより詳細な構造を、その製造工程を示す図６を参照
して以下説明する。同図において、まず、Ｓｉ基板１の
全表面に熱酸化処理によってＳｉＯ2 層１ａを形成して
から（ａ）、その表面に後に多結晶スペーサ２となる多
結晶層１ｂを形成し（ｂ）、この多結晶層１ｂの特定領
域の表面を長方形状のマスク１ｃによって覆い、マスク
１ｃで覆われていない多結晶層１ｂの部分にボロン
（Ｂ）をイオン注入や拡散により高濃度の不純物化層１
ｂ’を形成する（ｃ，ｄ）。
リのより詳細な構造を、その製造工程を示す図６を参照
して以下説明する。同図において、まず、Ｓｉ基板１の
全表面に熱酸化処理によってＳｉＯ2 層１ａを形成して
から（ａ）、その表面に後に多結晶スペーサ２となる多
結晶層１ｂを形成し（ｂ）、この多結晶層１ｂの特定領
域の表面を長方形状のマスク１ｃによって覆い、マスク
１ｃで覆われていない多結晶層１ｂの部分にボロン
（Ｂ）をイオン注入や拡散により高濃度の不純物化層１
ｂ’を形成する（ｃ，ｄ）。
【０００８】その後、マスク１ｃを除去してからその全
表面に熱酸化処理によってＳｉＯ2層１ｅを形成し
（ｅ）、Ｂイオンが注入されていない多結晶層部に対応
するＳｉＯ2 層１ｅの一部分をエッチング処理によって
取り除くことにより（ｆ）、後に薄膜ブリッジとなる酸
化層３ａを形成する。続いて、全面に施したＣｒの金属
膜を選択的にエッチングして除去し、Ｂイオンが注入さ
れていない上記多結晶層部の上のＳｉＯ2 層１ｅ表面な
どに後に薄膜ブリッジとなる酸化層３ａ上の電極となる
金属膜３ｂを形成する（ｇ，ｈ）。更に、全面に施した
Ａｌ層を選択的にエッチングして除去し、上記金属膜３
ｂに接続された電極６と、薄膜ブリッジの金属膜３ｂの
両側に位置する側面電極４とを形成する（ｉ，ｊ）。
表面に熱酸化処理によってＳｉＯ2層１ｅを形成し
（ｅ）、Ｂイオンが注入されていない多結晶層部に対応
するＳｉＯ2 層１ｅの一部分をエッチング処理によって
取り除くことにより（ｆ）、後に薄膜ブリッジとなる酸
化層３ａを形成する。続いて、全面に施したＣｒの金属
膜を選択的にエッチングして除去し、Ｂイオンが注入さ
れていない上記多結晶層部の上のＳｉＯ2 層１ｅ表面な
どに後に薄膜ブリッジとなる酸化層３ａ上の電極となる
金属膜３ｂを形成する（ｇ，ｈ）。更に、全面に施した
Ａｌ層を選択的にエッチングして除去し、上記金属膜３
ｂに接続された電極６と、薄膜ブリッジの金属膜３ｂの
両側に位置する側面電極４とを形成する（ｉ，ｊ）。
【０００９】更にその後、ＫＯＨやエチレンジアミン・
ピロカテコール溶液からなるエッチング剤を、ＳｉＯ2
層１ｅに露出した多結晶層１ｂの部分からしみこませ、
Ｂイオンが注入されていない多結晶層部全体を選択エッ
チングすることにより薄膜ブリッジ３を形成することに
よって（ｋ）、図５について上述した構造の電子−機械
式不揮発性メモリが製造される。
ピロカテコール溶液からなるエッチング剤を、ＳｉＯ2
層１ｅに露出した多結晶層１ｂの部分からしみこませ、
Ｂイオンが注入されていない多結晶層部全体を選択エッ
チングすることにより薄膜ブリッジ３を形成することに
よって（ｋ）、図５について上述した構造の電子−機械
式不揮発性メモリが製造される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の不揮発
性メモリでは、薄膜ブリッジ３の状態を切り換えるため
にその両側に側面電極４を設けているため、薄膜ブリッ
ジ３を高密度に形成することができず、構造的に大型に
なるという問題があった。
性メモリでは、薄膜ブリッジ３の状態を切り換えるため
にその両側に側面電極４を設けているため、薄膜ブリッ
ジ３を高密度に形成することができず、構造的に大型に
なるという問題があった。
【００１１】また、薄膜ブリッジ３の状態を読み取るた
めに薄膜ブリッジ３と基板１との間の容量変化を利用し
ているため、薄膜ブリッジ３の上側或いは下側への湾曲
による容量の変化が非常に僅かで、この変化を検出して
不揮発性メモリの状態を読み出すことが面倒で、その読
出回路も複雑になるなどの問題もあった。
めに薄膜ブリッジ３と基板１との間の容量変化を利用し
ているため、薄膜ブリッジ３の上側或いは下側への湾曲
による容量の変化が非常に僅かで、この変化を検出して
不揮発性メモリの状態を読み出すことが面倒で、その読
出回路も複雑になるなどの問題もあった。
【００１２】更に、上述した従来の不揮発性メモリの製
造方法では、使用し易さや、パターニングの際に結晶方
位を気にする必要がないことから、ＭＯＳ技術によって
多用されている多結晶Ｓｉを使用し、この多結晶Ｓｉを
熱酸化して形成した酸化層３ａを用いて薄膜ブリッジ３
を構成しているが、このようにして形成された薄膜ブリ
ッジ３では、これを構成する酸化膜３ａに多結晶Ｓｉの
グレイン、すなわち粒が転写されて表面に凹凸のあるも
のになってしまい、薄膜ブリッジ３にクラックが発生し
易く、薄膜ブリッジ３の湾曲切り換え回数をそれほど増
やせないという問題があった。
造方法では、使用し易さや、パターニングの際に結晶方
位を気にする必要がないことから、ＭＯＳ技術によって
多用されている多結晶Ｓｉを使用し、この多結晶Ｓｉを
熱酸化して形成した酸化層３ａを用いて薄膜ブリッジ３
を構成しているが、このようにして形成された薄膜ブリ
ッジ３では、これを構成する酸化膜３ａに多結晶Ｓｉの
グレイン、すなわち粒が転写されて表面に凹凸のあるも
のになってしまい、薄膜ブリッジ３にクラックが発生し
易く、薄膜ブリッジ３の湾曲切り換え回数をそれほど増
やせないという問題があった。
【００１３】よって本発明は、上述した従来の問題点に
鑑み、高密度に薄膜ブリッジを形成することができ、ま
た読み出しが簡単なように状態切り換えによって大きな
容量変化を生じさせることが可能な電子−機械式不揮発
性メモリを提供することを課題としている。
鑑み、高密度に薄膜ブリッジを形成することができ、ま
た読み出しが簡単なように状態切り換えによって大きな
容量変化を生じさせることが可能な電子−機械式不揮発
性メモリを提供することを課題としている。
【００１４】また本発明は、上述した従来の問題点に鑑
み、薄膜ブリッジにクラックが発生し難くして薄膜ブリ
ッジの切り換え繰り返し回数を増やすことができるよう
にした電子−機械式不揮発性メモリの製造方法を提供す
ることを課題としている。
み、薄膜ブリッジにクラックが発生し難くして薄膜ブリ
ッジの切り換え繰り返し回数を増やすことができるよう
にした電子−機械式不揮発性メモリの製造方法を提供す
ることを課題としている。
【００１５】更に本発明は、上述した従来の問題点に鑑
み、電子−機械式不揮発性メモリの状態を簡単に読み取
ることのできるメモリ読取回路を提供することを課題と
している。
み、電子−機械式不揮発性メモリの状態を簡単に読み取
ることのできるメモリ読取回路を提供することを課題と
している。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明により成された電子−機械式不揮発性メモリは、
酸化膜とその表面に形成した金属膜とからなる薄膜ブリ
ッジの両端をスペーサを介してＳｉ基板上に固定してな
り、該薄膜ブリッジの上側または下側の湾曲による容量
変化によって状態を記憶するようにした電子−機械式不
揮発性メモリにおいて、前記薄膜ブリッジを封止するガ
ラス蓋の内面に薄膜ブリッジと対向して固定電極を設
け、該固定電極と前記薄膜ブリッジの金属層とに印加す
る電圧により、前記薄板ブリッジの上側または下側への
湾曲状態を切り換え、前記薄膜ブリッジと前記固定電極
との間の容量によって薄膜ブリッジの状態を検出するよ
うにしたことを特徴としている。
本発明により成された電子−機械式不揮発性メモリは、
酸化膜とその表面に形成した金属膜とからなる薄膜ブリ
ッジの両端をスペーサを介してＳｉ基板上に固定してな
り、該薄膜ブリッジの上側または下側の湾曲による容量
変化によって状態を記憶するようにした電子−機械式不
揮発性メモリにおいて、前記薄膜ブリッジを封止するガ
ラス蓋の内面に薄膜ブリッジと対向して固定電極を設
け、該固定電極と前記薄膜ブリッジの金属層とに印加す
る電圧により、前記薄板ブリッジの上側または下側への
湾曲状態を切り換え、前記薄膜ブリッジと前記固定電極
との間の容量によって薄膜ブリッジの状態を検出するよ
うにしたことを特徴としている。
【００１７】上記課題を解決するため本発明により成さ
れた電子−機械式不揮発性メモリの製造方法は、酸化膜
とその表面に形成した金属膜とからなる薄膜ブリッジの
両端をスペーサを介してＳｉ基板上に固定し、前記薄膜
ブリッジを封止するガラス蓋の内面に薄膜ブリッジと対
向して固定電極を設け、該固定電極と前記薄膜ブリッジ
の金属層とに印加する電圧により、前記薄板ブリッジの
上側または下側への湾曲状態を切り換え、前記薄膜ブリ
ッジと前記固定電極との間の容量によって薄膜ブリッジ
の状態を検出するようにした電子−機械式不揮発性メモ
リを製造する方法において、ミラー指数（１１０）の面
のウエハからなるＳｉ基板上にエピタキシャル成長層を
形成し、該エピタキシャル成長層の表面を酸化して形成
した酸化膜をエッチングし、その表面に金属膜を形成し
た後、異方性エッチングを行って前記薄膜ブリッジを形
成することを特徴としている。
れた電子−機械式不揮発性メモリの製造方法は、酸化膜
とその表面に形成した金属膜とからなる薄膜ブリッジの
両端をスペーサを介してＳｉ基板上に固定し、前記薄膜
ブリッジを封止するガラス蓋の内面に薄膜ブリッジと対
向して固定電極を設け、該固定電極と前記薄膜ブリッジ
の金属層とに印加する電圧により、前記薄板ブリッジの
上側または下側への湾曲状態を切り換え、前記薄膜ブリ
ッジと前記固定電極との間の容量によって薄膜ブリッジ
の状態を検出するようにした電子−機械式不揮発性メモ
リを製造する方法において、ミラー指数（１１０）の面
のウエハからなるＳｉ基板上にエピタキシャル成長層を
形成し、該エピタキシャル成長層の表面を酸化して形成
した酸化膜をエッチングし、その表面に金属膜を形成し
た後、異方性エッチングを行って前記薄膜ブリッジを形
成することを特徴としている。
【００１８】上記課題を解決するため本発明により成さ
れたメモリ読出回路は、酸化膜とその表面に形成した金
属膜とからなる薄膜ブリッジの両端をスペーサを介して
Ｓｉ基板上に固定し、前記薄膜ブリッジを封止するガラ
ス蓋の内面に薄膜ブリッジと対向して固定電極を設け、
該固定電極と前記薄膜ブリッジの金属層とに印加する電
圧により、前記薄板ブリッジの上側または下側への湾曲
状態を切り換え、前記薄膜ブリッジと前記固定電極との
間の容量によって薄膜ブリッジの状態を検出するように
した電子−機械式不揮発性メモリを読み出す回路におい
て、交流信号を印加する交流信号発生器と、前記薄膜ブ
リッジと前記固定電極とによって構成されるキャパシタ
ンスと、前記薄膜ブリッジと前記Ｓｉ基板とによって構
成されるキャパシタンスとを介して入力する前記交流信
号発生器からの交流信号のレベルを比較する比較手段と
を備え、前記比較手段の比較結果によって不揮発性メモ
リの状態を読み出すことを特徴としている。
れたメモリ読出回路は、酸化膜とその表面に形成した金
属膜とからなる薄膜ブリッジの両端をスペーサを介して
Ｓｉ基板上に固定し、前記薄膜ブリッジを封止するガラ
ス蓋の内面に薄膜ブリッジと対向して固定電極を設け、
該固定電極と前記薄膜ブリッジの金属層とに印加する電
圧により、前記薄板ブリッジの上側または下側への湾曲
状態を切り換え、前記薄膜ブリッジと前記固定電極との
間の容量によって薄膜ブリッジの状態を検出するように
した電子−機械式不揮発性メモリを読み出す回路におい
て、交流信号を印加する交流信号発生器と、前記薄膜ブ
リッジと前記固定電極とによって構成されるキャパシタ
ンスと、前記薄膜ブリッジと前記Ｓｉ基板とによって構
成されるキャパシタンスとを介して入力する前記交流信
号発生器からの交流信号のレベルを比較する比較手段と
を備え、前記比較手段の比較結果によって不揮発性メモ
リの状態を読み出すことを特徴としている。
【００１９】
【作用】上記構成において、薄膜ブリッジを封止するガ
ラス蓋の内面に薄膜ブリッジと対向して固定電極を設
け、この固定電極又は基板と薄膜ブリッジの金属層との
間に選択的に印加した電圧により、薄板ブリッジを上側
または下側に湾曲させてその状態を切り換えるようにし
ているので、Ｓｉ基板側には薄膜ブリッジを形成するだ
けでよく、薄膜ブリッジをＳｉ基板に高密度で形成する
ことができ、また薄膜ブリッジと固定電極との間の容量
によって薄膜ブリッジの状態を検出するようにしている
ので、状態変化によって大きな容量変化を生じさせるこ
とができる。
ラス蓋の内面に薄膜ブリッジと対向して固定電極を設
け、この固定電極又は基板と薄膜ブリッジの金属層との
間に選択的に印加した電圧により、薄板ブリッジを上側
または下側に湾曲させてその状態を切り換えるようにし
ているので、Ｓｉ基板側には薄膜ブリッジを形成するだ
けでよく、薄膜ブリッジをＳｉ基板に高密度で形成する
ことができ、また薄膜ブリッジと固定電極との間の容量
によって薄膜ブリッジの状態を検出するようにしている
ので、状態変化によって大きな容量変化を生じさせるこ
とができる。
【００２０】また、ミラー指数（１１０）の面のウエハ
からなるＳｉ基板上に形成したエピタキシャル成長層を
酸化して酸化膜を形成し、かつその表面に金属層を形成
した後に異方性エッチングを行って酸化膜と金属膜とか
らなる薄膜ブリッジを形成しているので、酸化膜の表面
が非常に滑らかな薄膜ブリッジが得られる。
からなるＳｉ基板上に形成したエピタキシャル成長層を
酸化して酸化膜を形成し、かつその表面に金属層を形成
した後に異方性エッチングを行って酸化膜と金属膜とか
らなる薄膜ブリッジを形成しているので、酸化膜の表面
が非常に滑らかな薄膜ブリッジが得られる。
【００２１】更に、薄膜ブリッジと固定電極とによって
構成されるキャパシタンスと、薄膜ブリッジとＳｉ基板
とによって構成されるキャパシタンスとを介して入力す
る交流信号発生器からの交流信号のレベルを比較手段が
比較し、その結果によって不揮発性メモリの状態を読み
出すので、状態読み出しのための回路構成が簡単になっ
ている。
構成されるキャパシタンスと、薄膜ブリッジとＳｉ基板
とによって構成されるキャパシタンスとを介して入力す
る交流信号発生器からの交流信号のレベルを比較手段が
比較し、その結果によって不揮発性メモリの状態を読み
出すので、状態読み出しのための回路構成が簡単になっ
ている。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１及び図２は本発明による電子−機械式不揮発
性メモリの一実施例を示す断面図及び部分斜視図であ
り、同図において、１１はＳｉ基板、１２はスペーサ、
１３は弾性を有する薄膜ブリッジ、１５は薄膜ブリッジ
１３を封止するガラス蓋、１７はガラス蓋１５の内面に
上記薄膜ブリッジ１３と対向するように形成された固定
電極である。
する。図１及び図２は本発明による電子−機械式不揮発
性メモリの一実施例を示す断面図及び部分斜視図であ
り、同図において、１１はＳｉ基板、１２はスペーサ、
１３は弾性を有する薄膜ブリッジ、１５は薄膜ブリッジ
１３を封止するガラス蓋、１７はガラス蓋１５の内面に
上記薄膜ブリッジ１３と対向するように形成された固定
電極である。
【００２３】上記薄膜ブリッジ１３は薄いＳｉＯ2 膜の
表面に金属層を被着して形成され、中央部が自由になる
ように支持されており、中央部が実線で示す上側或いは
点線で示す下側に湾曲してその位置で安定する。薄膜ブ
リッジ１３に上側から加えた応力が臨界値に達すると、
点線で示すように反対側に湾曲するようになる。
表面に金属層を被着して形成され、中央部が自由になる
ように支持されており、中央部が実線で示す上側或いは
点線で示す下側に湾曲してその位置で安定する。薄膜ブ
リッジ１３に上側から加えた応力が臨界値に達すると、
点線で示すように反対側に湾曲するようになる。
【００２４】このような他の状態への切り換えは、薄膜
ブリッジ１３とこれに対向して設けた固定電極１７及び
基板１１との間に選択的にかけた直流電圧によって発生
する静電気力によって行われる。すなわち、薄膜ブリッ
ジ１３が固定電極１７側、すなわち上側に湾曲している
状態で、薄膜ブリッジ１３と基板１１の間に直流電圧を
加えると、薄膜ブリッジ１３と基板１１との間に吸引力
が発生して薄膜ブリッジ１３が基板１１側、すなわち下
側に湾曲するようになる。これと逆に、薄膜ブリッジ１
３が基板１１側に湾曲している状態で、薄膜ブリッジ１
３と固定電極１７との間に直流電圧を加えると、薄膜ブ
リッジ１３と固定電極１７との間に吸引力が生じて薄膜
ブリッジ１３が固定電極１７側、すなわち上側に湾曲す
るようになる。
ブリッジ１３とこれに対向して設けた固定電極１７及び
基板１１との間に選択的にかけた直流電圧によって発生
する静電気力によって行われる。すなわち、薄膜ブリッ
ジ１３が固定電極１７側、すなわち上側に湾曲している
状態で、薄膜ブリッジ１３と基板１１の間に直流電圧を
加えると、薄膜ブリッジ１３と基板１１との間に吸引力
が発生して薄膜ブリッジ１３が基板１１側、すなわち下
側に湾曲するようになる。これと逆に、薄膜ブリッジ１
３が基板１１側に湾曲している状態で、薄膜ブリッジ１
３と固定電極１７との間に直流電圧を加えると、薄膜ブ
リッジ１３と固定電極１７との間に吸引力が生じて薄膜
ブリッジ１３が固定電極１７側、すなわち上側に湾曲す
るようになる。
【００２５】上述のように薄膜ブリッジ１３の状態切り
換えを、薄膜ブリッジ１３などを封止するガラス蓋１５
に形成した固定電極１７を使用しているため、Ｓｉ基板
１１側には薄膜ブリッジ１３を形成するだけでよいの
で、薄膜ブリッジ１３を高密度に形成することができ
る。
換えを、薄膜ブリッジ１３などを封止するガラス蓋１５
に形成した固定電極１７を使用しているため、Ｓｉ基板
１１側には薄膜ブリッジ１３を形成するだけでよいの
で、薄膜ブリッジ１３を高密度に形成することができ
る。
【００２６】また、薄膜ブリッジ１３と対向して固定電
極１７が設けられ、薄膜ブリッジ１３と固定電極１７と
の間にキャパシタンスを形成し、またこのキャパシタン
スは薄膜ブリッジ１３の湾曲によって固定電極１７との
間の距離変化によって大きく変化するようになる。
極１７が設けられ、薄膜ブリッジ１３と固定電極１７と
の間にキャパシタンスを形成し、またこのキャパシタン
スは薄膜ブリッジ１３の湾曲によって固定電極１７との
間の距離変化によって大きく変化するようになる。
【００２７】図１及び図２について上述した不揮発性メ
モリのより詳細な構造を、その製造工程を示す図３を参
照して以下説明する。同図において、まず、ミラー指数
（１１０）のウエハからなるＳｉ基板１１を用意し、そ
の全表面に熱酸化処理によってＳｉＯ2 層１ａを形成し
てから（ａ）、その表面に後にスペーサ１２となるエピ
タキシャル成長層１１ｂを形成し（ｂ）、このエピタキ
シャル成長層１１ｂの特定領域の表面を長方形状のマス
ク１１ｃによって覆い、マスク１１ｃで覆われていない
エピタキシャル成長層１１ｂの部分にボロン（Ｂ）をイ
オン注入や拡散により高濃度の不純物化層１１ｂ’を形
成する（ｃ，ｄ）。
モリのより詳細な構造を、その製造工程を示す図３を参
照して以下説明する。同図において、まず、ミラー指数
（１１０）のウエハからなるＳｉ基板１１を用意し、そ
の全表面に熱酸化処理によってＳｉＯ2 層１ａを形成し
てから（ａ）、その表面に後にスペーサ１２となるエピ
タキシャル成長層１１ｂを形成し（ｂ）、このエピタキ
シャル成長層１１ｂの特定領域の表面を長方形状のマス
ク１１ｃによって覆い、マスク１１ｃで覆われていない
エピタキシャル成長層１１ｂの部分にボロン（Ｂ）をイ
オン注入や拡散により高濃度の不純物化層１１ｂ’を形
成する（ｃ，ｄ）。
【００２８】その後、マスク１１ｃを除去してからその
全表面に熱酸化処理によってＳｉＯ 2 層１１ｅを形成し
（ｅ）、Ｂイオンが注入されていない多結晶層部に対応
するＳｉＯ2 層１１ｅの一部分をエッチング処理によっ
て取り除くことにより（ｆ）、後に薄膜ブリッジとなる
酸化層１３ａを形成する。続いて、全面に施したＣｒの
金属膜を選択的にエッチングして除去し、Ｂイオンが注
入されていない上記多結晶層部の上のＳｉＯ2 層１１ｅ
表面などに後に薄膜ブリッジとなる酸化層１３ａ上の電
極となる金属膜１３ｂを形成する（ｇ，ｈ）。更に、全
面に施したＡｌ層を選択的にエッチングして除去し、上
記金属膜１３ｂに接続された電極１６を形成する（ｉ，
ｊ）。
全表面に熱酸化処理によってＳｉＯ 2 層１１ｅを形成し
（ｅ）、Ｂイオンが注入されていない多結晶層部に対応
するＳｉＯ2 層１１ｅの一部分をエッチング処理によっ
て取り除くことにより（ｆ）、後に薄膜ブリッジとなる
酸化層１３ａを形成する。続いて、全面に施したＣｒの
金属膜を選択的にエッチングして除去し、Ｂイオンが注
入されていない上記多結晶層部の上のＳｉＯ2 層１１ｅ
表面などに後に薄膜ブリッジとなる酸化層１３ａ上の電
極となる金属膜１３ｂを形成する（ｇ，ｈ）。更に、全
面に施したＡｌ層を選択的にエッチングして除去し、上
記金属膜１３ｂに接続された電極１６を形成する（ｉ，
ｊ）。
【００２９】更にその後、例えばＫＯＨやエチレンジア
ミン・ピロカテコール溶液からなるエッチング剤を、Ｓ
ｉＯ2 層１１ｅに露出したエピタキシャル成長層１１ｂ
の部分からしみこませ、ＳｉＯ2 層１１ａまでのＢイオ
ンが注入されていないエピタキシャル成長層１１ｂを異
方性エッチングして薄膜ブリッジ１３を形成することに
よって（ｋ）、図１及び図２について上述した構造の電
子−機械式不揮発性メモリが製造される。なお、エッチ
ングを停止させるエッチストップ面（図２，１１１）
は、高Ｂドープ或いはＰＮ接合電気化学エッチングによ
って、所定の位置に形成することができる。
ミン・ピロカテコール溶液からなるエッチング剤を、Ｓ
ｉＯ2 層１１ｅに露出したエピタキシャル成長層１１ｂ
の部分からしみこませ、ＳｉＯ2 層１１ａまでのＢイオ
ンが注入されていないエピタキシャル成長層１１ｂを異
方性エッチングして薄膜ブリッジ１３を形成することに
よって（ｋ）、図１及び図２について上述した構造の電
子−機械式不揮発性メモリが製造される。なお、エッチ
ングを停止させるエッチストップ面（図２，１１１）
は、高Ｂドープ或いはＰＮ接合電気化学エッチングによ
って、所定の位置に形成することができる。
【００３０】一般に、（１００）面のエッチング速度が
（１１１）面のそれに比べて３０乃至４０倍速いので、
上述のように（１１０）ウエハを使用しその表面に形成
したエピタキシャル成長層１１ｂを異方性エッチングす
ることによって、薄膜ブリッジ１３の端面を垂直にエッ
チングすることができるようになる。
（１１１）面のそれに比べて３０乃至４０倍速いので、
上述のように（１１０）ウエハを使用しその表面に形成
したエピタキシャル成長層１１ｂを異方性エッチングす
ることによって、薄膜ブリッジ１３の端面を垂直にエッ
チングすることができるようになる。
【００３１】また、上述の異方性エッチングによって形
成される薄膜ブリッジ１３は、それを構成している酸化
膜であるＳｉＯ2 層１３ａはエピタキシャル成長層１１
ｂを酸化処理したものであるので、表面にグラインが転
写されることがなく、その表面が非常に滑らかである。
従って、クラックが発生しにくくなり、薄膜ブリッジ１
３の状態切り換えの繰り返し回数が増加する。
成される薄膜ブリッジ１３は、それを構成している酸化
膜であるＳｉＯ2 層１３ａはエピタキシャル成長層１１
ｂを酸化処理したものであるので、表面にグラインが転
写されることがなく、その表面が非常に滑らかである。
従って、クラックが発生しにくくなり、薄膜ブリッジ１
３の状態切り換えの繰り返し回数が増加する。
【００３２】図１及び図２について上述したように、固
定電極１７の存在によって、固定電極１７と薄膜ブリッ
ジ１３との間にキャパシタンスＣ１が形成されるだけで
なく薄膜ブリッジ１３とＳｉ基板１１との間にもキャパ
シタンスＣ２が形成され、しかも両キャパシタンスＣ１
及びＣ２は相補的にその容量が変化するので、不揮発性
メモリの状態を読み出すために図４に示すような読出回
路が使用することができる。
定電極１７の存在によって、固定電極１７と薄膜ブリッ
ジ１３との間にキャパシタンスＣ１が形成されるだけで
なく薄膜ブリッジ１３とＳｉ基板１１との間にもキャパ
シタンスＣ２が形成され、しかも両キャパシタンスＣ１
及びＣ２は相補的にその容量が変化するので、不揮発性
メモリの状態を読み出すために図４に示すような読出回
路が使用することができる。
【００３３】すなわち、メモリ読出回路は、キャパシタ
ンスＣ１及びＣ２の一方の対向電極を構成している薄膜
ブリッジ１３の金属膜１３ｂを交流信号発生器２０に、
キャパシタンスＣ１の他方の対向電極を構成している固
定電極１７を抵抗Ｒ１を介して比較手段として働く差動
増幅器２１の＋入力に、キャパシタンスＣ２の他方の対
向電極を構成しているＳｉ基板１１を抵抗Ｒ２を介して
差動増幅器２１の−入力にそれぞれ接続し、差動増幅器
２１の出力ＯＵＴに読出信号が得られるように構成され
ている。なお、Ｅは差動増幅器２１の電源、Ｒ３及びＲ
４は抵抗で、これらの抵抗は抵抗Ｒ１及びＲ２と共に同
一の抵抗値に設定されている。
ンスＣ１及びＣ２の一方の対向電極を構成している薄膜
ブリッジ１３の金属膜１３ｂを交流信号発生器２０に、
キャパシタンスＣ１の他方の対向電極を構成している固
定電極１７を抵抗Ｒ１を介して比較手段として働く差動
増幅器２１の＋入力に、キャパシタンスＣ２の他方の対
向電極を構成しているＳｉ基板１１を抵抗Ｒ２を介して
差動増幅器２１の−入力にそれぞれ接続し、差動増幅器
２１の出力ＯＵＴに読出信号が得られるように構成され
ている。なお、Ｅは差動増幅器２１の電源、Ｒ３及びＲ
４は抵抗で、これらの抵抗は抵抗Ｒ１及びＲ２と共に同
一の抵抗値に設定されている。
【００３４】以上の構成において、薄膜ブリッジ１３が
図１の実線の状態にあるときには、Ｃ１の容量がＣ２よ
りも大きくなり、このような状態では、Ｃ１を通じて差
動増幅器２１の＋入力に供給される交流信号発生器２０
からの交流信号はＣ２を通じて−入力に供給されるもの
よりも大きくなるので、差動増幅器２１の出力ＯＵＴに
は正電圧信号が得られるようになる。これに対し、薄膜
ブリッジ１３が点線で示す状態にあるときには、Ｃ２の
容量がＣ１よりも大きくなって、差動増幅器２１の−入
力に供給される信号の方が大きくなるので、その出力Ｏ
ＵＴには０電圧信号が得られるようになる。従って、出
力ＯＵＴの電圧信号を「０」と「１」にそれぞれ対応さ
せることによって不揮発性メモリの状態を簡単に読み出
すことができる。
図１の実線の状態にあるときには、Ｃ１の容量がＣ２よ
りも大きくなり、このような状態では、Ｃ１を通じて差
動増幅器２１の＋入力に供給される交流信号発生器２０
からの交流信号はＣ２を通じて−入力に供給されるもの
よりも大きくなるので、差動増幅器２１の出力ＯＵＴに
は正電圧信号が得られるようになる。これに対し、薄膜
ブリッジ１３が点線で示す状態にあるときには、Ｃ２の
容量がＣ１よりも大きくなって、差動増幅器２１の−入
力に供給される信号の方が大きくなるので、その出力Ｏ
ＵＴには０電圧信号が得られるようになる。従って、出
力ＯＵＴの電圧信号を「０」と「１」にそれぞれ対応さ
せることによって不揮発性メモリの状態を簡単に読み出
すことができる。
【００３５】なお、薄膜ブリッジと基板、固定電極の何
れかの間に直流電圧を加えて薄膜ブリッジの湾曲状態を
切り換える回路について特に言及しなかったが、切り換
え回路とメモリ読出回路は、例えば、状態切り換え後は
切り換え回路を薄膜ブリッジ、固定電極及び基板から電
気的に絶縁し、薄膜ブリッジを切り換えているときはメ
モリ読出回路を電気的に絶縁するようにして、相互に影
響を与えないような回路上の工夫が必要である。
れかの間に直流電圧を加えて薄膜ブリッジの湾曲状態を
切り換える回路について特に言及しなかったが、切り換
え回路とメモリ読出回路は、例えば、状態切り換え後は
切り換え回路を薄膜ブリッジ、固定電極及び基板から電
気的に絶縁し、薄膜ブリッジを切り換えているときはメ
モリ読出回路を電気的に絶縁するようにして、相互に影
響を与えないような回路上の工夫が必要である。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、薄
板ブリッジを上側または下側に湾曲させてその状態を切
り換えるために、封止のためのガラス蓋に形成した固定
電極を使用しているので、Ｓｉ基板側には薄膜ブリッジ
を形成するだけでよく、薄膜ブリッジをＳｉ基板に高密
度で形成することができ、また薄膜ブリッジと固定電極
との間の容量によって薄膜ブリッジの状態を検出するよ
うにしているので、状態変化によって大きな容量変化を
生じさせることができる。
板ブリッジを上側または下側に湾曲させてその状態を切
り換えるために、封止のためのガラス蓋に形成した固定
電極を使用しているので、Ｓｉ基板側には薄膜ブリッジ
を形成するだけでよく、薄膜ブリッジをＳｉ基板に高密
度で形成することができ、また薄膜ブリッジと固定電極
との間の容量によって薄膜ブリッジの状態を検出するよ
うにしているので、状態変化によって大きな容量変化を
生じさせることができる。
【００３７】また、酸化膜の表面が非常に滑らかな薄膜
ブリッジが得られるので、薄膜ブリッジにクラックが発
生し難くして、薄膜ブリッジの切り換え繰り返し回数を
増やすことができる。
ブリッジが得られるので、薄膜ブリッジにクラックが発
生し難くして、薄膜ブリッジの切り換え繰り返し回数を
増やすことができる。
【００３８】更に、薄膜ブリッジと固定電極とによって
構成されるキャパシタンスと、薄膜ブリッジとＳｉ基板
とによって構成されるキャパシタンスとを介して入力す
る交流信号のレベルの比較結果によって不揮発性メモリ
の状態を読み出しているので、状態読み出しのための回
路構成が簡単になっている。
構成されるキャパシタンスと、薄膜ブリッジとＳｉ基板
とによって構成されるキャパシタンスとを介して入力す
る交流信号のレベルの比較結果によって不揮発性メモリ
の状態を読み出しているので、状態読み出しのための回
路構成が簡単になっている。
【図１】本発明による電子−機械式不揮発性メモリの一
実施例を示す断面図である。
実施例を示す断面図である。
【図２】図１の一部分の斜視図である。
【図３】図１及び図２の電子−機械式不揮発性メモリの
製造工程を示す図である。
製造工程を示す図である。
【図４】図１及び図２の電子−機械式不揮発性メモリの
状態を読み出すためのメモリ読出回路である。
状態を読み出すためのメモリ読出回路である。
【図５】従来の電子−機械式不揮発性メモリの一例を示
す図である。
す図である。
【図６】図５の電子−機械式不揮発性メモリの製造工程
を示す図である。
を示す図である。
１１ Ｓｉ基板 １１ｂ エピタキシャル成長層 １３ 薄膜ブリッジ １３ａ 酸化膜 １３ｂ 金属膜 １５ ガラス蓋 １７ 固定電極 Ｃ１，Ｃ２ キャパシタンス ２０ 交流信号発生器 ２１ 比較手段（差動増幅器）
Claims (3)
- 【請求項１】 酸化膜とその表面に形成した金属膜とか
らなる薄膜ブリッジの両端をスペーサを介してＳｉ基板
上に固定してなり、該薄膜ブリッジの上側または下側へ
の湾曲による容量変化によって状態を記憶するようにし
た電子−機械式不揮発性メモリにおいて、 前記薄膜ブリッジを封止するガラス蓋の内面に薄膜ブリ
ッジと対向して固定電極を設け、 該固定電極と前記薄膜ブリッジの金属層とに印加する電
圧により、前記薄板ブリッジの上側または下側への湾曲
状態を切り換え、 前記薄膜ブリッジと前記基板及び前記固定電極との間の
キャパシタンスによって薄膜ブリッジの状態を検出する
ようにしたことを特徴とする電子−機械式不揮発性メモ
リ。 - 【請求項２】 酸化膜とその表面に形成した金属膜とか
らなる薄膜ブリッジの両端をスペーサを介してＳｉ基板
上に固定し、前記薄膜ブリッジを封止するガラス蓋の内
面に薄膜ブリッジと対向して固定電極を設け、該固定電
極と前記薄膜ブリッジの金属層とに印加する電圧によ
り、前記薄板ブリッジの上側または下側への湾曲状態を
切り換え、前記薄膜ブリッジと前記基板及び前記固定電
極との間のキャパシタンスによって薄膜ブリッジの状態
を検出するようにした電子−機械式不揮発性メモリを製
造する方法において、 ミラー指数（１１０）の面のウエハからなるＳｉ基板上
にエピタキシャル成長層に形成し、 該エピタキシャル成長層の表面を酸化して形成した酸化
膜をエッチングし、その表面に金属膜を形成した後、異
方性エッチングを行って前記薄膜ブリッジを形成するこ
とを特徴とする電子−機械式不揮発性メモリの製造方
法。 - 【請求項３】 酸化膜とその表面に形成した金属膜とか
らなる薄膜ブリッジの両端をスペーサを介してＳｉ基板
上に固定し、前記薄膜ブリッジを封止するガラス蓋の内
面に薄膜ブリッジと対向して固定電極を設け、該固定電
極と前記薄膜ブリッジの金属層とに印加する電圧によ
り、前記薄板ブリッジの上側または下側への湾曲状態を
切り換え、前記薄膜ブリッジと前記固定電極との間のキ
ャパシタンスによって薄膜ブリッジの状態を検出するよ
うにした電子−機械式不揮発性メモリを読み出す回路に
おいて、 交流信号を印加する交流信号発生器と、 前記薄膜ブリッジと前記Ｓｉ基板との間のキャパシタン
スと、前記薄膜ブリッジと前記固定電極との間のキャパ
シタンスとを介して入力する前記交流信号発生器からの
交流信号のレベルを比較する比較手段とを備え、 前記比較手段の比較結果によって不揮発性メモリの状態
を読み出すことを特徴とするメモリ読出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22565591A JPH0562494A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 電子−機械式不揮発性メモリ及びその製造方法並びにメモリ読出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22565591A JPH0562494A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 電子−機械式不揮発性メモリ及びその製造方法並びにメモリ読出回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0562494A true JPH0562494A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=16832700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22565591A Withdrawn JPH0562494A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 電子−機械式不揮発性メモリ及びその製造方法並びにメモリ読出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0562494A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6239685B1 (en) * | 1999-10-14 | 2001-05-29 | International Business Machines Corporation | Bistable micromechanical switches |
| FR2852441A1 (fr) * | 2003-03-14 | 2004-09-17 | St Microelectronics Sa | Dispositif de memoire |
| JP2005514784A (ja) * | 2001-12-28 | 2005-05-19 | ナンテロ，インク． | 電気機械式３トレースジャンクション装置 |
| WO2008087566A1 (en) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Electrical switching element |
| JP2008288426A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 記憶素子 |
| CN111066150A (zh) * | 2017-09-15 | 2020-04-24 | 国际商业机器公司 | 平面微波谐振器电路的微制造的空气桥 |
-
1991
- 1991-09-05 JP JP22565591A patent/JPH0562494A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6239685B1 (en) * | 1999-10-14 | 2001-05-29 | International Business Machines Corporation | Bistable micromechanical switches |
| JP2005514784A (ja) * | 2001-12-28 | 2005-05-19 | ナンテロ，インク． | 電気機械式３トレースジャンクション装置 |
| JP4643145B2 (ja) * | 2001-12-28 | 2011-03-02 | ナンテロ，インク． | 電気機械式３トレースジャンクション装置 |
| FR2852441A1 (fr) * | 2003-03-14 | 2004-09-17 | St Microelectronics Sa | Dispositif de memoire |
| WO2008087566A1 (en) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Electrical switching element |
| JP2008288426A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 記憶素子 |
| CN111066150A (zh) * | 2017-09-15 | 2020-04-24 | 国际商业机器公司 | 平面微波谐振器电路的微制造的空气桥 |
| CN111066150B (zh) * | 2017-09-15 | 2024-04-26 | 国际商业机器公司 | 平面微波谐振器电路的微制造的空气桥 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |