JPS58141452A - 記録方式 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、電圧の印加によ動電気的特性が変化する記
録媒体に情報信号を記録する記録方式に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、ディスク屋メモリとしては、磁気記録方式のもの
と、機械式、静電容量式、あるいは光学式のもの等が知
られている。

磁気記録方式のものは、記録、再生、消去、再記録が全
て電磁気的に行なえるが、記録密度が低いという欠点を
持っている．一方、レーデピー▲、電子ビーム等のエネ
ルギービー▲を用いて１音電中ｇｌｉｇａ等の情報信号
を凹凸の形で、塩化ビニールなどを用い九ディスク状記
銀媒体に記録し１機械的に、または静電容量的に、ある
いは光字的に再生するオーディオディスクやビデオディ
スクが開発されている．仁のようなオーディオディスク
やビデオディスクは、通常のレコード盤と同様に化学的
処１ｍを行なって▼スター盤を作製し、プレス法によシ
大量にかつ安価に複製することが可能である。また特に
静電’１ｔｊＷｋ方式、光学方式の再生法な用いること
により、高密度の凹凸記録を行なうことが可能である。

しかしながら、機械的な凹凸の形で情報信号を記録する
ために、同じ記録媒体に別の新しい情報信号を再記録す
ることができないという欠点がある。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、同一の情報信号が高９ＨＥに記録さ
れた記録媒体を蝮時間に−かつ大量にｇＬ製するのに適
し、さらに、既に情報信号が記録されている記録媒体に
対しては別の新しい情報信号を合記録することが可能な
記録方式を提供することである・ 〔発明の４１を賛〕 この発明による記録方式は、記録媒体として電圧の印加
により、電気的特性の変化する媒体、例えば半導体基板
上に数十芙＠度の薄い絶縁体膜を生成させ、その上に１
０００芙以下の電荷蓄積機能を有する絶縁体膜を生成さ
せた構造のもの、あるいは半導体基板上に直接１０００
１以下の電荷蓄積機能含有する絶縁体膜を生成させた構
造の半導体ディスクメ篭りを用い、この記録媒体上に記
録すべき情報信号に対応した・皆ターンの孔または凹凸
を有し、かつ導電性のあるマスクを置き、このマスクと
例えば、半導体基板との間に電圧を印加し記録媒体に情
報信号に応じ九ノｌターンで電圧を印加することで、記
録媒体にマスクに記録され九情報信号・臂ターンに対応
して電気的特性の変化、例えば蓄積電荷ノ譬ターンを生
じさせて、記録を行なう４のである。

〔発明の効果〕

この発明によれば、電圧を印加することによや瞬時にし
て高密度の記録が可能となシ、シか一同一のマスクを用
いて同一の情報信号を大量の記―謀体に記録することが
可能である・さらに半導体ディスクメモリのような記録
媒体を用いることにより、その記録内容を消去して再び
別の情報信号を記録し直すことが容易にでき、伺回でも
記録媒体を使用することが可能となる。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例の記録プロセスを／」＜す
図である。第１図（ａ）に於いて、１は勤型またはｐ渥
のシリコン単結晶あるいは多結晶基板からなる半導体基
板であ夛、この半導体基板１上に薄い絶縁体膜、例えば
約２０１Ｌの酸化シリコン（８ｋＯｎ　）膜２を形成し
、その上に約５００１ｉｉ１度の例えば、８１．Ｎ４膜
やＡＡＩＯＩ膜あ゛るいはＴａ１Ｏ１等の電荷蓄積機能
を有する絶縁体膜３が形成されて、記録媒体が構成され
る・電＃斎槓機能【有する絶縁体膜３は、必ずし奄５ｉ
０２膜２の上に形成させる必要はなく、半導体基板１の
上に直接形成させても良い、以下の説明では、電荷蓄積
機能ｔ−有する絶縁体膜３として窒化シリコン（８１ｓ
Ｎｍ　）膜を例にして説明する・ 一ヒｄ己のようにして構成された記録媒体上に、第１図
（ｂ）に示す如く導電性マスク４を置く・このマスク４
は例えば第２図に示すように、記―トラック方向ムに沿
って記録すべき情報信号に対応し九・リーンの孔６を有
し、かつ少なくとも記録媒体と接する部分だけが導電性
を持つか、あるいは全体が導電性のものである。最近の
レーデビームや電子ビーム等による微細加工技術では、
サブミクロンａｍの極めて黴細な加工が可能なので、こ
のような技術を用いればマスク４に情報信号に対応し九
ノ譬ターンの孔１ｔｌｌｉい記録密度で形成させること
が可能である・久に、第１図（・）に示す如くマスク４
と、半導体基板１との間に直流電圧ｇｔ印加する。この
とき、マスク４と記録媒体と０１１着性を良くするため
に、両者を適当な力で圧接させることが望ましい・こう
すると絶縁体膜Ｓにマスク−の面が接触している部分６
ａでは電圧が印加されるので、半導体基板１から印加電
圧の極性に応じて電荷、つ壕９電子ｔたはホールがトン
ネル効果により５ｔｏｓ　ＩＩ　ｘ　を通過して、絶縁
体膜１中に蓄積される・例えば、半導体基板が＊ｌｉ％
目」加電圧が正の場合は、蘂１図（Ｃ）の如く電子１が
絶縁体膜３中に蓄積され、半導体基板１がｐ湯、印加電
圧が負の場合には、ホールが蓄積される。

この過４１は、通常のＭＮＯＪＩ構造の不揮発性メモリ
Ｏｋ２鎌過根と同様のものである。一方、絶縁体膜３に
マスク４０面が接触していない部分、つｔｊｔ、孔５ｔ
ｃ−ＮｆＥＩする部分ｌｉｅでは電圧が印加されないの
で、絶縁体膜ｓ中に電荷は蓄積されない。以上のように
して、最終的には第１図（萄に示す如く、絶縁体膜ＪＫ
電荷の蓄積され九部分と電荷の蓄積されていなＶｈｓ分
とが形成され、マスク４に形成されたパターンと同様の
蓄積電荷パターンを記１ｋｔＩ＆体に生じさせることに
よって、情報信号の記録または転写が可能になる。

このとき、電荷が蓄積されている部分直下の半導体基板
１には、空乏層１が生じている。この空乏）ｆＩＪｌは
、信号を鼻先する場合に大暑な動車をする。

なお、上記説明では導電性マスク４として孔Ｓ（形成し
たものを用いたが、第３図に示すように凹凸を形成し九
４のを用い、凹凸形成面を記―媒体上に置いて電圧を印
加しても全く同様に記−を行なう仁とができる。従来Ｏ
例えば静電容量方式のビデオディスクでは、記録波長方
向で１＃Ｉ＠以下、トラ、り幅方向で２〜３＃ｌ＠ｔｏ
凹凸）４ターンを、壕九光学方式のＶチオディスク中オ
ーディオディスクでも、記録液長方向で１−程度、トラ
、り幅方向で１〜２−１度の凹凸／母ターンを作製する
ことが可能になっている。従りて、これらビデオディス
ク１オーデイオデイスクのマスター盤からスタンノ母を
作製するのと同様の方法を用いて、高密度の凹凸ノリー
ンを有するマスク４を作製することが可能である・ 上述した実施例では、半導体基板１が１屋１印加電圧が
正のと１１１電子の蓄積電荷ノ譬ターンを生じさせ、半
導体基板ｌが１ｌｉｌｌ、印加電圧が負のとき、ホール
の蓄積電荷ノ々ターンを生じさせることで、記録状態と
している・この際、蓄積電荷ノリーンが生じ九と自、こ
の蓄積電荷・臂ターンに対応して、半導体基板１内に空
乏層８の南無の・９ターンが生じる。記録状態が得られ
るかどうかは、半導体基板１内に空乏層８の有無の・リ
ーンを生じさせることができるかどうかに依存している
。従って、半導体基板１が１型で印加電圧が負の場合、
または半導体基板１がＰ型で印加電圧が正の場合を記録
状態として用いる場合、第１図と同様のプロセスをＩｉ
！九のでは空乏層８が生じないので、あらかじめ記録媒
坏−面に半導体着板Ｊが力型のときは正の電圧、Ｐ型の
ときは負の電圧全印加し、絶縁体膜３全（２）にわたっ
て一様に電荷を蓄積させておく必要がある。これについ
て、第４図および第５図により説明する・第４図（ａ）
は半導体基板１がｍ型の一合、第５図（ａ）はｐ型の場
合であり、それぞれ全面に空乏層８が生じている。以後
は、第１図に小したのと同様に、１１番図（ｂ）第す図
（−の如くマスク４ｔ−１ａ１き、電圧を印加する・ζ
ζで、＃！４凶（ｂ）のように電子が絶縁体膜３の全面
に蓄積されている場合には、第４図（ｃ）のように負の
電圧−Ｅを印加すると、マスク４０面が接触している部
分６ａでは、絶縁体ｌＩＪに蓄積されていえ電子がトン
ネル効果で８１０．膜２を通過して半導体基板１に移動
し、マスク４０面が接触していない部分６ｂでは、その
ま壕の状態が維持され、最終的に纂４図（ｄ）の如く電
子の蓄積電荷ノ臂ターンが生じ、同時に空乏層１の有無
のノ臂ターンが生じる・一方、第５図Ｏ！１）のように
ホールが絶縁体１１［３の全面に蓄積されている場合に
は、第５図（＠）のように正の電圧Ｅの印加により、第
５図（ｄ）の如くホールの蓄積電荷ノ臂ターンが生じ、
同様に空乏層８の有無の１４ターンが生じる・以上の各
実施例において、記録を行なうのに必要とする印加電圧
の大きさと電圧の印加時間とは、はぼ反比例の関係を持
ち、記録媒体の構成状態によっても異なるが、４Ｇ−５
０Ｖの印加電圧で２０〜３０　＊　ｓ＠＠の印加時間に
より、記録状態に到達させることが可能である・ま九、
電圧の印加時間を兼くすれば、印加電圧は小さい値で記
録できる。通常のＭＮＯａメ篭りでは、２０〜３０Ｖの
電圧で数ｍｍ・Ｃの印加時間で記録している場合が多い
。

また、マスク４に形成されているＡＩエターμイクロン
程度のオーダーとなるため、記録媒体にマスク４を接触
させても、マスク４や記録媒体表向のわずかな歪により
、全面を一様に接触させることが困難となる場合が生じ
る。このような−合には、特に紡述のようにマスク４と
記録媒体との間に、意図的に圧力を加えることが一箇し
い・印加する圧力の大きさは、記録媒体表向及びマスク
４の歪の＠度に依存する・以上述べたような方式で記録
媒体に記録された情＠信号を消去するには、例えば、第
１図、第３１Ａの実施例の場合には、マスク４と半導体
基＆１との間に印加し友電圧と反対極性の電圧ｔ’＜閣
に印加すればよい。これによって、トンネル効果によシ
蓄積されていた電荷は８１（ｈ膜２、：）５ ′を通過して半導体基板１に移動し１記碌前の状態にも
どる・また、第４図、第５図の実施例の揚げには、マス
ク４と半導体基板１との間に印とで、中はシ蓄積されて
いた電荷がトンネル効果によ）、半導体基板１に移動し
、記録前の状態にもどすこ□とができる・他の方法とし
て、電圧を記録媒体全面に印加するかわ）に、紫外線、
Ｘ線、電子ｅ−五等の放射口を全面に照射しても、記録
の消去は可能である。

以上、説明したようなこの発明に係る記録方式を用いれ
ば、高密度に信号が記録され九記鎌媒体を短時間で、か
つ、大量に複製することが可能である・例えば１静電容
量方式、光学方式等のビデオディスクで社、グレスエ１
だけで１枚当６２０秒ぐらいの時間がかかるのに対し、
本発明による記録方式では、電圧印加時間が鵬−・Ｃや
μＳ・・のオーダーでもよいので、凹凸記録するビデオ
ディスクなどよｉもかな如＾速Ｏ転写が可能となる・ま
友１電圧を印加し九プ、紫外線等の放射−門照射するこ
とで簡単に情報信号を消去で龜るので、再び同一の記録
ｌロセスを経る仁とで、何回でも別の情報信号を再起錯
することができる特畏がある。

次に記録された情報信号を再生する方法について説明下
る。４１図（ｄ）、第３図（ｄ）、第４図（ｄ）、縞５
図（ｄ）にボされている如く、電荷が絶縁体膜３にドラ
ッグされている部分では、その下の半導体基板１内に空
乏層８が形成され、この空乏層８が一つのコンデンサと
して作用する。このため、ｍｌ記録体の静電容！ｋｔＩ
′ｉ絶縁体ａｘｍｓの靜電谷蓋と空乏層８の靜裏容量と
の直列合成答普となるので、空乏層８のある部分はない
部分よりも静電容量が小褥（なり、結局、電荷がトラッ
プされている部分とトラップされていない部分との間に
静電容量の差が生じる・従って、こ＆）　ｅ−谷型の変
化を例えば第６図に示すように従来の静電Ｖ童方式の！
１″オディスクプレーヤと同体にして検出することによ
り、記録された信号の再生が可能でわる・ 絽６図において、記録媒体の静電容量Ｃ４コイルＬ。と
共に共珈回路１０を構成し、この共振回Ｂｉｏにコイル
し、と結合しているコイルＬｌを介して高周波発振器１
１から高周波信号ＶＩＦが注入される。このときコイル
Ｌと結合しているもう一つＯコイルし３に、静電容量Ｃ
，の変化による共振回路１０の共振周波数変化に従って
振幅変調された高周波信号ＶＡＮが誘起される。

従って、この信号ＶＡＮを検波回路１２により検波すれ
ば、周波数変調された情報信号ＶＦＭが復調されること
になる。

なお、本発明によって情報信号が記録され友記録媒体は
従来の静電容量方式ピデオデ（スフの代用品として、積
極的に用いることも考えられる。を良路７図に示すよう
に、半導体基板１に案内溝２０を設け、その上に絶縁体
膜２．Ｊを形成し友記録媒体を用いて一前述し九記−ｌ
ロセスに従って案内溝１０内の絶縁体ｊｌｌＪに電！＃
を蓄積すれば、ＲＣム（商標名）方式のビデオディスク
プレーヤを用いることで再生が可能である。この場合に
は、使用するマスク４は案内溝に合わせた形をとらねば
ならない・再生に用いる電極は、従来の静電容量方式の
ものと同様、Ｉイヤモンドヤサファイヤ等の支持体１１
の片面にＴｉ＋Ｈｆなどの金属膜２２を蒸着したもので
充分である。１＋、案内＃２０を設けるかわりに、マス
ク４に記録すべき情報信号だけでなく、トラッキング信
号をも同様な・豐ターンとして同時に形成しておけば、
このマスク４を用いて記録された記録媒体の再生に際し
ては、トラ、キングサーＩシステムによりトラッキング
を竹なうことができ、従って、■ＨＤ（商標名）方式の
ビデオディスクグレーヤを用いることで再生がロエ能で
ある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例に於ける記録グロセスの説
明図１第２図は同実施伺で用いるマスクの構造を示す図
、第３図〜第５図はそれぞれこの発明の他の実施例に於
ける記録プロセスの説明図、絡６図はこの発明によ）記
録され友情権信号の再生装置の一例を示す図、第７図は
この発明のさらに別の実施例を示す図である・１・・・
半導体基板、２・・・Ｓ１０．膜、３・・・電荷蓄積機
能を有する絶縁体膜、４・・・導電性マスク、５・・・
孔、１・−・蓄積電荷、ａ・・・空乏層、１０・・・共
＊ｒｉＡ路、１１・・・高周波発振器、１１・・・検波
回路、１０・・・案内溝、１１・・・支持体％［ト・・
金属膜・出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１
図 （α） （ｂ） （Ｃ） （ｏｔ） 第３図 （０Ｌ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 第４図 （ｃＬ） １ Ｃｂ） ＜Ｃ＞ （ｄ） １ＩＩｉ６図 （ｄ） （ｂ） （Ｃ） （ｃＬ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　電圧の印加によって電気的特性力Ｉ変イヒす
   る記脅媒体上に、記録すべき情報信号に対応した・リー
   ンの孔または凹凸を有する導電性マスクを直き、このマ
   スクを介して前記記録媒体に電圧を印加して前記記録媒
   体に電気的特性の変イヒを生じさせることで情報信号の
   記録を行なうことを％像とする記録方式。
2. （２）　　ｉｉｋ；韓媒体として、半導体基板上に直接
   または他の絶縁体−金倉して電荷蓄積機能を有する絶縁
   体膜ｔ−杉成した構造の半導体ディスクメモ、前記導電
   性マスクと前記半導体基板 との間に電圧を印加して前記電荷蓄積機能を有する絶縁
   体膜中に電荷蓄積ノ＃□ターンを生じさせることで情報
   ４Ｎ号を記録することを特徴とする請求