JPS63193349A - 走査トンネル顕微鏡を使用して、電気的に分極可能な層に情報を書き込み且つ読み出す方法 - Google Patents
走査トンネル顕微鏡を使用して、電気的に分極可能な層に情報を書き込み且つ読み出す方法Info
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- JPS63193349A JPS63193349A JP63007672A JP767288A JPS63193349A JP S63193349 A JPS63193349 A JP S63193349A JP 63007672 A JP63007672 A JP 63007672A JP 767288 A JP767288 A JP 767288A JP S63193349 A JPS63193349 A JP S63193349A
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-
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- Semiconductor Memories (AREA)
- Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電気的に分極可能な薄い層を基材とする電気
的に消去可能な超高密度データメモリであって、走査ト
ンネル顕微鏡（ｍｏａｎｎｉｎｇｔｕｎｎ＠ｌｌｉｎｇ
ｍ１ｃｒｏｓｃｏｐｅ ）を使用するものに関する。
的に消去可能な超高密度データメモリであって、走査ト
ンネル顕微鏡（ｍｏａｎｎｉｎｇｔｕｎｎ＠ｌｌｉｎｇ
ｍ１ｃｒｏｓｃｏｐｅ ）を使用するものに関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕よシ
高い記録密度を有するデータメモリへの傾向が、非常に
顕著になっている。商業的に入手可能なデータメモリは
、略１０８ビツト／儒２の上限値を有しておシ、現在使
用されている記録方法（半導体メモリ、磁気、光、或い
は磁気−光によるデータ記録方法）が、予知し得る将来
において上記上限値を超えることは、明らかに不可能で
ある。
高い記録密度を有するデータメモリへの傾向が、非常に
顕著になっている。商業的に入手可能なデータメモリは
、略１０８ビツト／儒２の上限値を有しておシ、現在使
用されている記録方法（半導体メモリ、磁気、光、或い
は磁気−光によるデータ記録方法）が、予知し得る将来
において上記上限値を超えることは、明らかに不可能で
ある。
しかしながら、１０８ピツト／３２ よシかなシ高い記
憶密度を有するメモリに対する要求が存在し、更に、ア
クセス時間、データ伝送速度、ピット当シのコスト、記
憶されている情報の寿命、及び現存するメモリ又はコン
ピューターシステムとの互換性というような事項に関す
る要求も存在する。
憶密度を有するメモリに対する要求が存在し、更に、ア
クセス時間、データ伝送速度、ピット当シのコスト、記
憶されている情報の寿命、及び現存するメモリ又はコン
ピューターシステムとの互換性というような事項に関す
る要求も存在する。
下記のデータを達成することが、ｌタタＯ年代の目標で
ある。
ある。
記憶密度 １０ ビット／ｃＭ２アクセ
ス時間 ＩＯ−秒 データ伝送速度 １０８ビツト／秒 耐久性 ７０年及び消去可能これらの目
標に対し、現在、３つの方向の開発が不可欠なものとし
て進められている。
ス時間 ＩＯ−秒 データ伝送速度 １０８ビツト／秒 耐久性 ７０年及び消去可能これらの目
標に対し、現在、３つの方向の開発が不可欠なものとし
て進められている。
／、 レーデ−ホログラフィ又は光化学的なピット焼損
（Ｊ、フリートリツヒ（Ｆｒ１ａｄｒｌｃｈ）、ＩＬ／
％アラ−（Ｈａａｒｓ＋ｒ） 、アップライド・ケミス
トリー（ＡｐｐｌｉｅｄＣｈ＠ｍ１ｓｔｒｙ）、り乙、
り乙−／２３（Ｊ’４４））２ 電子ビームの使用 ３ 分子システム（パイオテッグ（ｂｉｏｅｈｉｐ）
）電気的に分極可能な層を基材とするメモリは、／りｊ
″ＯＯ年代頭以来知られている。メルノ（Ｍａ ｒ ！
）及びアンダーソン（Ａｎｄｅｒａｏｎ）が静上記憶
システムを記述する一方（Ｗ、Ｊ、メルノ、Ｊ、Ｒ，ア
ンダーソン、１強誘電体記憶装置（Ｆ＠ｒｒｏ＠ｌ＠ｃ
ｔｒｉｃ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｄｅｖｉａｓｓ） ’、ベ
ルｅラブ・レッジ（Ｂｅｌｌ Ｌａｂ、 Ｒ＠ｅ、）
、３３．３３ｊ−ｊ４４２（／りＪ″Ｊ″））、グルグ
アリ（Ｐｕｌｖａｒｌ）は米国特許第２１６りざ、２２
ｇ号において可動メモリ（ｎｏマｉｎｇ ｍ＠ｍｏｒｙ
）に関する基本的な方法を発展させた。この装置におい
ては、導電性基板を有する電気的に分極可能な材料から
なるテープ／ディスクが、電極を通り過ぎるようにして
移動させられる。電極に電圧を印加することによシ、電
気的に分極可能な層の領域は半永久的に分極し、そして
、このようにして、情報が記憶される。［極は、層と直
接的に接触しても良いし、或いは限定された空間を有し
ていても良い。分極し次領域を生成する他の方法は、電
子ビーム或いはイオンがンパードを用いることに基づい
ている。記憶されている情報を読み出すために、圧電効
果が用いられる。
（Ｊ、フリートリツヒ（Ｆｒ１ａｄｒｌｃｈ）、ＩＬ／
％アラ−（Ｈａａｒｓ＋ｒ） 、アップライド・ケミス
トリー（ＡｐｐｌｉｅｄＣｈ＠ｍ１ｓｔｒｙ）、り乙、
り乙−／２３（Ｊ’４４））２ 電子ビームの使用 ３ 分子システム（パイオテッグ（ｂｉｏｅｈｉｐ）
）電気的に分極可能な層を基材とするメモリは、／りｊ
″ＯＯ年代頭以来知られている。メルノ（Ｍａ ｒ ！
）及びアンダーソン（Ａｎｄｅｒａｏｎ）が静上記憶
システムを記述する一方（Ｗ、Ｊ、メルノ、Ｊ、Ｒ，ア
ンダーソン、１強誘電体記憶装置（Ｆ＠ｒｒｏ＠ｌ＠ｃ
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ルｅラブ・レッジ（Ｂｅｌｌ Ｌａｂ、 Ｒ＠ｅ、）
、３３．３３ｊ−ｊ４４２（／りＪ″Ｊ″））、グルグ
アリ（Ｐｕｌｖａｒｌ）は米国特許第２１６りざ、２２
ｇ号において可動メモリ（ｎｏマｉｎｇ ｍ＠ｍｏｒｙ
）に関する基本的な方法を発展させた。この装置におい
ては、導電性基板を有する電気的に分極可能な材料から
なるテープ／ディスクが、電極を通り過ぎるようにして
移動させられる。電極に電圧を印加することによシ、電
気的に分極可能な層の領域は半永久的に分極し、そして
、このようにして、情報が記憶される。［極は、層と直
接的に接触しても良いし、或いは限定された空間を有し
ていても良い。分極し次領域を生成する他の方法は、電
子ビーム或いはイオンがンパードを用いることに基づい
ている。記憶されている情報を読み出すために、圧電効
果が用いられる。
即ち、電気的に分極した層を、鋭いエツジを通シ過ぎる
ように移動させることによシ、或いは超音波を用いるこ
とによシ、この電気的に分極した層に張力／圧力が作用
させられ、この結果、放出された電荷が、曹込み工程の
間に用いられた電圧に比例する電圧を電極に酵擲する。
ように移動させることによシ、或いは超音波を用いるこ
とによシ、この電気的に分極した層に張力／圧力が作用
させられ、この結果、放出された電荷が、曹込み工程の
間に用いられた電圧に比例する電圧を電極に酵擲する。
無休の分極可能な強誘電体或いは電気的に分極可能な合
成物質は、電気的に分極可能な媒質（ｅｌｅｃｔｒｌｃ
ａｌｌｙｐｏｌａｒｌａａｂｌｅ ｍｅｄｉａ）と呼ば
れている。
成物質は、電気的に分極可能な媒質（ｅｌｅｃｔｒｌｃ
ａｌｌｙｐｏｌａｒｌａａｂｌｅ ｍｅｄｉａ）と呼ば
れている。
圧電効果による読出しとは別に、１９乙Ｏ年代の末期に
は、テープ状又はディスク状のメモリの場合における読
出しに、焦電効果も使用された（Ｈ，ニイツマ、Ｒ，サ
トウ、フエロエレクトリックス（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔ
ｒｉｃｓ） 、３ ！、 ３７ （／りｔｏ”）’）。
は、テープ状又はディスク状のメモリの場合における読
出しに、焦電効果も使用された（Ｈ，ニイツマ、Ｒ，サ
トウ、フエロエレクトリックス（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔ
ｒｉｃｓ） 、３ ！、 ３７ （／りｔｏ”）’）。
この装置では、電気的に分極した層を加熱することによ
シ、電圧がピックアップ滑９電極に発生させられた。Ｐ
ｂ（ＺｒＴｉ）Ｏｓ ／ （ＰＺＴ）のような熱漬材料
が用いられた。ニイツマ及びサトウによって提案された
ものと同様の方法であって、滑シ電極及び焦電効果によ
る胱出しを使用するものにおいて、例えばポリフッ化ビ
ニリデン（ＰＶｄＦ）のような分極可能な高分子化合物
の層が、米国特許第≠、３♂り、≠４ｔｊ号において用
いられておシ、該特許は、無機化合物の層との比較にお
いて、化学的な安定性、低い誘電率、取扱いの容易さ等
に関するいくつかの基本的な利点を主張している。ＰＶ
ｄＦを基材とするデータメモリは、米国特許第≠、Ｏｊ
り、♂２７号にも記載されており、該特許では、書込み
は電子ビームによって直接的に行われ、そして読出しは
ＰＶｄＦの分極した領域における電子ビームを広げるこ
とによって行われる。特に、記録されるべき情報の密度
に関する有利さは、滑シ電極法よりも、電子ビーム法に
よシ期待され得る。
シ、電圧がピックアップ滑９電極に発生させられた。Ｐ
ｂ（ＺｒＴｉ）Ｏｓ ／ （ＰＺＴ）のような熱漬材料
が用いられた。ニイツマ及びサトウによって提案された
ものと同様の方法であって、滑シ電極及び焦電効果によ
る胱出しを使用するものにおいて、例えばポリフッ化ビ
ニリデン（ＰＶｄＦ）のような分極可能な高分子化合物
の層が、米国特許第≠、３♂り、≠４ｔｊ号において用
いられておシ、該特許は、無機化合物の層との比較にお
いて、化学的な安定性、低い誘電率、取扱いの容易さ等
に関するいくつかの基本的な利点を主張している。ＰＶ
ｄＦを基材とするデータメモリは、米国特許第≠、Ｏｊ
り、♂２７号にも記載されており、該特許では、書込み
は電子ビームによって直接的に行われ、そして読出しは
ＰＶｄＦの分極した領域における電子ビームを広げるこ
とによって行われる。特に、記録されるべき情報の密度
に関する有利さは、滑シ電極法よりも、電子ビーム法に
よシ期待され得る。
滑シ電極面の直径は、機械的な安定性のために１０μｍ
未満にはなシ得ないが、分極に使用される電子ビームの
基本的な直径は略／ Ｏｎｍである。しかしながら、電
子ビームが層の中に侵入する間の走査工程が電子ビーム
の横に向かう広がシをもたらし、この結果、直径が７μ
ｍ未満であるところの分極した領域は期待できない。従
って、高密度メモリへ、のよシ一層の発展は、この方法
では知られていない。
未満にはなシ得ないが、分極に使用される電子ビームの
基本的な直径は略／ Ｏｎｍである。しかしながら、電
子ビームが層の中に侵入する間の走査工程が電子ビーム
の横に向かう広がシをもたらし、この結果、直径が７μ
ｍ未満であるところの分極した領域は期待できない。従
って、高密度メモリへ、のよシ一層の発展は、この方法
では知られていない。
ピｙニツヒ（ｎｉｎｎｉｇ）及びローラー（Ｒｏｈｒ＠
ｒ）によって設計された走査トンネル顕微鏡（欧州特許
第０．０２７．に／７号、走査トンネル顕微鏡ＳＴＭ
）は、これ迄に知られている最良の電子顕微鏡の横方向
の分解能を提供する。トンネル効果を利用し、この顕微
鏡における極端に微細な先細の金属針が、調査されるべ
き導電性の表面の上方を、極く僅かな距離（通常、／ｎ
ｍ未満）だけ離れて移動させられる。極端に高い横方向
の分解能（＜ ／ ｏ ｎｍ ）は、この他く僅かな距
離及び先端部の非常に小さい寸法によって達成される。
ｒ）によって設計された走査トンネル顕微鏡（欧州特許
第０．０２７．に／７号、走査トンネル顕微鏡ＳＴＭ
）は、これ迄に知られている最良の電子顕微鏡の横方向
の分解能を提供する。トンネル効果を利用し、この顕微
鏡における極端に微細な先細の金属針が、調査されるべ
き導電性の表面の上方を、極く僅かな距離（通常、／ｎ
ｍ未満）だけ離れて移動させられる。極端に高い横方向
の分解能（＜ ／ ｏ ｎｍ ）は、この他く僅かな距
離及び先端部の非常に小さい寸法によって達成される。
最初のＳＴＭにおける非常に精巧な構造は、低温及び起
部真空状態を必要としたが、最近では通常の環境条件（
大気、室温）下でＳＴＭを動作させることが可能になっ
ている（ドレイク（Ｄｒａｋ＠） 、ゾンネンフエルト
（Ｓｏｎｎｅｎｆ＠１ｄ） 、シュナイア−（Ｓｃｈｎ
ｓｉｒ）、ハンスマ（Ｈａｎｓｍａ） 、スロー（Ｓｌ
ｏｕｇｈλコールマン（Ｃｏｌ＠ｍａｎ） 、レヴφサ
イ・インストル（Ｒｅｖ、 Ｓｃｉ、 Ｉｎ５ｔｒ、
）、ｊ７、ｔＡ４４／−弘≠！＜ｉ９ｒ乙））。
部真空状態を必要としたが、最近では通常の環境条件（
大気、室温）下でＳＴＭを動作させることが可能になっ
ている（ドレイク（Ｄｒａｋ＠） 、ゾンネンフエルト
（Ｓｏｎｎｅｎｆ＠１ｄ） 、シュナイア−（Ｓｃｈｎ
ｓｉｒ）、ハンスマ（Ｈａｎｓｍａ） 、スロー（Ｓｌ
ｏｕｇｈλコールマン（Ｃｏｌ＠ｍａｎ） 、レヴφサ
イ・インストル（Ｒｅｖ、 Ｓｃｉ、 Ｉｎ５ｔｒ、
）、ｊ７、ｔＡ４４／−弘≠！＜ｉ９ｒ乙））。
その間に、初めのうちは比較的遅かった走査速度におい
て、大きな増加がもたらされた。現在、走査速度はｋＨ
ｚの範囲内にある（ツライアント（Ｂｒｙａｎｔ） 、
スミス（Ｓｍｉｔｈ）、クエイト（Ｑｕａｔｅ）、アッ
プル・フィシ・レット（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅ
ｔｔ、）、４Ｊ’、１３２４３１Ａ（／りｆｔ ’）
）、更に、８ＴＭの寸法が益々小さくなって来ている。
て、大きな増加がもたらされた。現在、走査速度はｋＨ
ｚの範囲内にある（ツライアント（Ｂｒｙａｎｔ） 、
スミス（Ｓｍｉｔｈ）、クエイト（Ｑｕａｔｅ）、アッ
プル・フィシ・レット（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅ
ｔｔ、）、４Ｊ’、１３２４３１Ａ（／りｆｔ ’）
）、更に、８ＴＭの寸法が益々小さくなって来ている。
この結果、例えば、１０ｃｍ×１０ｃｍ未満のサイズを
有する、所謂ポケットトンネル顕微鏡が存在する。
有する、所謂ポケットトンネル顕微鏡が存在する。
このため、８ＴＭは、高感度表面荒さ測定器として比較
的広く実際に使用され得、そして、ＳＴＭを、微細構造
を形成するために使用しようという考えが浮かぶのは当
然のように思われる。実際、ＳＴＭの石版印刷への適用
性が既に試験されており、／ Ｏｎｍの分解能を達成す
るのに成功している（リンガ−（Ｒｌｎｇｇｅｒ）、ヒ
トパー（Ｈ１ｄｂ＠ｒ） 、シュレーグル（Ｓａｈｌｉ
５ｇｌ）、エルハーフエン（Ｏｓｌｈａｆａｎ）、ギュ
ンテロット（Ｇ’１ｎｔｈｅｒｏｄｔ） 、アップル・
フィシ・Ｖ’） ） （Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌ＠
ｔｔ、 ）、≠６，１３２−ｒ３１１−ＣＩ？Ｉｊ’）
）。
的広く実際に使用され得、そして、ＳＴＭを、微細構造
を形成するために使用しようという考えが浮かぶのは当
然のように思われる。実際、ＳＴＭの石版印刷への適用
性が既に試験されており、／ Ｏｎｍの分解能を達成す
るのに成功している（リンガ−（Ｒｌｎｇｇｅｒ）、ヒ
トパー（Ｈ１ｄｂ＠ｒ） 、シュレーグル（Ｓａｈｌｉ
５ｇｌ）、エルハーフエン（Ｏｓｌｈａｆａｎ）、ギュ
ンテロット（Ｇ’１ｎｔｈｅｒｏｄｔ） 、アップル・
フィシ・Ｖ’） ） （Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌ＠
ｔｔ、 ）、≠６，１３２−ｒ３１１−ＣＩ？Ｉｊ’）
）。
記憶媒質としての電気的に分極可能な層から始まる、本
発明の基本的な概念は、走査トンネル顕微鏡（８ＴＭ）
を使用することによって電気的に消去可能なデータメモ
リを発展させるという着想に基づいており、該メモリに
おいては、情＠は、ＳＴＭによって、電気的に分極可能
な層に誓き込まれ且つ該層から読み出され、この情報は
、分極した状態の形で永続的に記憶される。
発明の基本的な概念は、走査トンネル顕微鏡（８ＴＭ）
を使用することによって電気的に消去可能なデータメモ
リを発展させるという着想に基づいており、該メモリに
おいては、情＠は、ＳＴＭによって、電気的に分極可能
な層に誓き込まれ且つ該層から読み出され、この情報は
、分極した状態の形で永続的に記憶される。
ＳＴＭを用いるための必要重性は、極めて平滑な面であ
る。従って、本発明の目的を達成するため、非常に平滑
な基板（平均荒さが／ ｎｍ ）が、導電性材料の薄い
層（通常１μｍ）によって用意され、次いで、鳩の厚さ
が７０μｍ、好ましくは７μｍである、電気的に分極可
能な層が形成される。その方法として、ＣｖＤ％ＰＶＤ
のような在来の薄層製造方法が使用され得る。トリグリ
シンスルフェート（ＴＧ８）、バリウムチタネート（ｎ
ａＴｔｏ３） 、鉛／ジルコニウムｆｌ’ ＄ −ト（
ＰＬＺＴ） 、ビスマスチタネート、ナトリウムニドリ
ット（！ＩａＮＯ□）等のような無機強誘電体が、層の
材料として使用され得る。しかしながら、少なくとも大
気中で化学的に安定な材料が使用されるのが好ましい。
る。従って、本発明の目的を達成するため、非常に平滑
な基板（平均荒さが／ ｎｍ ）が、導電性材料の薄い
層（通常１μｍ）によって用意され、次いで、鳩の厚さ
が７０μｍ、好ましくは７μｍである、電気的に分極可
能な層が形成される。その方法として、ＣｖＤ％ＰＶＤ
のような在来の薄層製造方法が使用され得る。トリグリ
シンスルフェート（ＴＧ８）、バリウムチタネート（ｎ
ａＴｔｏ３） 、鉛／ジルコニウムｆｌ’ ＄ −ト（
ＰＬＺＴ） 、ビスマスチタネート、ナトリウムニドリ
ット（！ＩａＮＯ□）等のような無機強誘電体が、層の
材料として使用され得る。しかしながら、少なくとも大
気中で化学的に安定な材料が使用されるのが好ましい。
この理由によシ、容易に分極可能な原子を有する高分子
化合物、例えば、ポリフッ化ビニリデンＰＶｄＦのよう
なフッ素原子を有するポリオレフィン、或いは高度に分
極可能な末端基を有する高分子化合物、例えば、ポリシ
アン化ビニリデンのようなシアン基を有するポリオレフ
ィンが、記憶層として都合曳く使用される。例えばその
スイッチングを性についての記憶層の最適化は、共重合
或いは混合によって達成され得る。
化合物、例えば、ポリフッ化ビニリデンＰＶｄＦのよう
なフッ素原子を有するポリオレフィン、或いは高度に分
極可能な末端基を有する高分子化合物、例えば、ポリシ
アン化ビニリデンのようなシアン基を有するポリオレフ
ィンが、記憶層として都合曳く使用される。例えばその
スイッチングを性についての記憶層の最適化は、共重合
或いは混合によって達成され得る。
従つ”ｃ、例えば、ＰＶｄＦに代えて、ＰＶｄＦとＰＶ
Ｆ３との共重合体若しくはポリメチルメタクリレートＰ
ＭＭＡとの混合物、又は、−リシアン化ビニリデンに代
えて、ポリ酢酸ビニル及びその他これに類するものとの
混合物が使用され得る。これらは、溶液からスピン塗布
することによって７μｍ未満の層に形成され得る。しか
しながら、電気的に分極可能な分子の層を形成するまめ
のラングミュア・プロジェット法も利用され得る。
Ｆ３との共重合体若しくはポリメチルメタクリレートＰ
ＭＭＡとの混合物、又は、−リシアン化ビニリデンに代
えて、ポリ酢酸ビニル及びその他これに類するものとの
混合物が使用され得る。これらは、溶液からスピン塗布
することによって７μｍ未満の層に形成され得る。しか
しながら、電気的に分極可能な分子の層を形成するまめ
のラングミュア・プロジェット法も利用され得る。
ＳＴＭによって分極可能な層を調査している際に、ＰＶ
ｄＦ／’Ｉ’ｒＦＥが形成されている８１ウエフア２に
、電気的に分極可能な薄い層３の分極によシＳＴＭで情
報を書き込むことが可能で弗るということが見出された
。この目的のために、Ｓ１ウエフアはＳＴＭの試料ホル
ダに装着され、略／Ｖの電圧が、チップｌとＡｔ基板≠
との間に印加された（第１図参照）。
ｄＦ／’Ｉ’ｒＦＥが形成されている８１ウエフア２に
、電気的に分極可能な薄い層３の分極によシＳＴＭで情
報を書き込むことが可能で弗るということが見出された
。この目的のために、Ｓ１ウエフアはＳＴＭの試料ホル
ダに装着され、略／Ｖの電圧が、チップｌとＡｔ基板≠
との間に印加された（第１図参照）。
このようにして印加された略／ ００ ＭＶ／ｍの電場
は、ＰＶｄＦ／’ｒｒＦＥ層の分極をもたらし、その除
、分極された領域のサイズを、従来技術に基づく電子ビ
ームによる分極の時に観察され、電子ビームの横方向の
広がＤＫ起因するところの、略／ｌｓｎ である分極
された領域の最小サイズよシも完全に小さくすることが
可能であった。電子顕微鏡内での焦電活性によって実行
されたサイズの分析は、略１０１００ｎの値を示した。
は、ＰＶｄＦ／’ｒｒＦＥ層の分極をもたらし、その除
、分極された領域のサイズを、従来技術に基づく電子ビ
ームによる分極の時に観察され、電子ビームの横方向の
広がＤＫ起因するところの、略／ｌｓｎ である分極
された領域の最小サイズよシも完全に小さくすることが
可能であった。電子顕微鏡内での焦電活性によって実行
されたサイズの分析は、略１０１００ｎの値を示した。
即ち、この方法によると、１０１０ビツト／譚の記憶密
度が達成され得る。これと共に、ＰＶｄＦ／’ｒｒＦＥ
Ｏ層の厚さと達成可能な記憶密就との間の直接的な関係
が観察された。層の厚さが薄くなればなる程、分極した
領域の面積はよシ小さくなる。チップｌと層３との間の
距離も同様の関係を示す。たとえこの距離が７μｍよシ
大きくても、もしテラ７’における電圧がそれに対応し
て増大させられるならば、層の電気的な分極は達成され
得るが、横方向の分解能もμｍの範囲内に入ってしまう
。もし距離が更に大きくなると、公知のコロナ分極の状
態が発生する。
度が達成され得る。これと共に、ＰＶｄＦ／’ｒｒＦＥ
Ｏ層の厚さと達成可能な記憶密就との間の直接的な関係
が観察された。層の厚さが薄くなればなる程、分極した
領域の面積はよシ小さくなる。チップｌと層３との間の
距離も同様の関係を示す。たとえこの距離が７μｍよシ
大きくても、もしテラ７’における電圧がそれに対応し
て増大させられるならば、層の電気的な分極は達成され
得るが、横方向の分解能もμｍの範囲内に入ってしまう
。もし距離が更に大きくなると、公知のコロナ分極の状
態が発生する。
もし層の厚さがｊ Ｏｎｍより大きくなると、ＳＴＭは
動作することができなくなる。即ち、チップ／を調節す
ることが不可能になる。再現性に関する問題がｊＯｎｍ
未満の層の厚さく存在するということにも留意しなけれ
ばならない。このため、僅かに変更された構成が、上記
問題を除去する九めの解決策として使用された。チツｆ
ｉｂと強誘電体の層３との間の距離を調節するためのチ
ツｆ／ａが用いられ（第２図参照）、この第２のチップ
／ａＦｉ、この目的のために設けられている導電性の縁
よによってＳＴＭの調節を実行する。即ち、このチップ
は、書込み／読出し用として使用される！／のチップ／
ｂと電気的に分極可能な層３との間の距離を専ら調節す
る。上記縁を形成するため、導電性の構造部が、垂直構
造部を有するポリシリコン又は金属ケイ化物から在来の
エツチング及び現＊法によって製作されるというような
方法によって、８１ウエフアλがｆＪ［される。次いで
、突出している導電性の構造部が、電気的に分極可能な
層３によって覆われないような、或いは平滑化工程にお
いて除去されるというような方法によって、磁気的に分
極可能な層３が形成される。他の方法は、在米のフォト
レジストを使用し、適切な露光、現像及びエツチングに
よシミ気的に分極可能な層３（ｍ３図参照）ｔ−形成す
ることからなる。電気的に分極可能な層の形成は、直接
的なレーデ−石版印刷によっても達成され得る。
動作することができなくなる。即ち、チップ／を調節す
ることが不可能になる。再現性に関する問題がｊＯｎｍ
未満の層の厚さく存在するということにも留意しなけれ
ばならない。このため、僅かに変更された構成が、上記
問題を除去する九めの解決策として使用された。チツｆ
ｉｂと強誘電体の層３との間の距離を調節するためのチ
ツｆ／ａが用いられ（第２図参照）、この第２のチップ
／ａＦｉ、この目的のために設けられている導電性の縁
よによってＳＴＭの調節を実行する。即ち、このチップ
は、書込み／読出し用として使用される！／のチップ／
ｂと電気的に分極可能な層３との間の距離を専ら調節す
る。上記縁を形成するため、導電性の構造部が、垂直構
造部を有するポリシリコン又は金属ケイ化物から在来の
エツチング及び現＊法によって製作されるというような
方法によって、８１ウエフアλがｆＪ［される。次いで
、突出している導電性の構造部が、電気的に分極可能な
層３によって覆われないような、或いは平滑化工程にお
いて除去されるというような方法によって、磁気的に分
極可能な層３が形成される。他の方法は、在米のフォト
レジストを使用し、適切な露光、現像及びエツチングに
よシミ気的に分極可能な層３（ｍ３図参照）ｔ−形成す
ることからなる。電気的に分極可能な層の形成は、直接
的なレーデ−石版印刷によっても達成され得る。
省き込まれている情報は、いくつかの方法によって睨み
出され得る。第１の方法として、破壊的な読出しが使用
され得る。即ち、例えば、二値情報の７が、書込み電極
／ｂによって永続的に記憶され、そしてこの工程の間に
便用されｆＩ−誉込み電流が記録される。もし実質的に
電流が流れないならば、記憶される情報が、書き込まれ
ている情報に対応する。そうでないならば、零が予め記
憶されていたのであろう。別の方法として、読み出され
るべき領域が、例えば、レーザービームの照射、基板の
選択的なガルヴアニック加熱或いは／ｂによって実行さ
れ得る記憶層の高周波加熱によって、焦電的に活性化さ
れ、そしてこのようにして発生される信号が、例えば、
標準的な電位針（例えば、モンｏ −（Ｍｏｎｒｏｅ）
／ ＩＡ Ｊ″ＭＯ８ＦＥＴ電位計）における超高分
解能電位計プローブによって検出され得る。
出され得る。第１の方法として、破壊的な読出しが使用
され得る。即ち、例えば、二値情報の７が、書込み電極
／ｂによって永続的に記憶され、そしてこの工程の間に
便用されｆＩ−誉込み電流が記録される。もし実質的に
電流が流れないならば、記憶される情報が、書き込まれ
ている情報に対応する。そうでないならば、零が予め記
憶されていたのであろう。別の方法として、読み出され
るべき領域が、例えば、レーザービームの照射、基板の
選択的なガルヴアニック加熱或いは／ｂによって実行さ
れ得る記憶層の高周波加熱によって、焦電的に活性化さ
れ、そしてこのようにして発生される信号が、例えば、
標準的な電位針（例えば、モンｏ −（Ｍｏｎｒｏｅ）
／ ＩＡ Ｊ″ＭＯ８ＦＥＴ電位計）における超高分
解能電位計プローブによって検出され得る。
仮の構成によって観測されたデータ伝送速度は約／ ｋ
Ｈｚであシ、達成された記憶蜜度は約１０１０ビツト／
ｃｒ１１ である。
Ｈｚであシ、達成された記憶蜜度は約１０１０ビツト／
ｃｒ１１ である。
以下、本発明の実施例について説明する。
ＡＩが８１ウエフア上に蒸着させられ（典型的な層の厚
さは／μｔ９＠）、次いで該Ｓ１ウエフアは、商業的に
入手可能なスピン塗布器（コングアツク（ＣＯＮＶＡＣ
） １００／ ）上でＰＶｄＦを塗布される。コノ目的
のために、ＰＶｄＦは僅かな加熱下でＤＭＦ （ジメチ
ルホルムアミド）に溶解させられる。溶液は１０容ｆ％
未満、典型的には／容量−未満で使用した。
さは／μｔ９＠）、次いで該Ｓ１ウエフアは、商業的に
入手可能なスピン塗布器（コングアツク（ＣＯＮＶＡＣ
） １００／ ）上でＰＶｄＦを塗布される。コノ目的
のために、ＰＶｄＦは僅かな加熱下でＤＭＦ （ジメチ
ルホルムアミド）に溶解させられる。溶液は１０容ｆ％
未満、典型的には／容量−未満で使用した。
溶液の粘度に応じて、７分間機シ数百から数千回転の回
転速度で、溶液に遠心作用を加えた。このようＫして塗
布されたウェファは、次に、乾燥室において通常ｔｉ−
ｏ℃〜２１，０℃、好ましくは／♂θ℃〜２２０℃の温
度で６０分間加熱される。薄い層（＜１０Ｑｎｍ）を形
成するために、非常に高い回転速度＜＞５ｏｏｏ）が好
適に使用される。得られた層の厚さは、完全に／ ００
ｎｍ未満であって典型的には約３０ ｎｍで１、層の
厚さは干渉解析法及び偏光解析法の双方によって決定し
た。Ｊ″Ｏｎｍの厚さの場合、中央部と縁部との間の厚
さの変化は、≠インチ（／ ０． ／ ｌｐ ｃｍ ）
のウェファでは１０チ未満であった。表面荒さＲａは、
ブラシ分析器（スローン・テクノロジー・コーポレーシ
ョン（８１ｏａｎ Ｔ＠ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ））によｊ５ 、０．０２μｍ未満で測定
された。本方法によって形成されたＰＶｄＦ記憶層は強
誘電的に不適切な６位相にあシ、所望の強誘電位相！（
β−位相とも呼ばれる）はコロナ分極によって達成され
る。
転速度で、溶液に遠心作用を加えた。このようＫして塗
布されたウェファは、次に、乾燥室において通常ｔｉ−
ｏ℃〜２１，０℃、好ましくは／♂θ℃〜２２０℃の温
度で６０分間加熱される。薄い層（＜１０Ｑｎｍ）を形
成するために、非常に高い回転速度＜＞５ｏｏｏ）が好
適に使用される。得られた層の厚さは、完全に／ ００
ｎｍ未満であって典型的には約３０ ｎｍで１、層の
厚さは干渉解析法及び偏光解析法の双方によって決定し
た。Ｊ″Ｏｎｍの厚さの場合、中央部と縁部との間の厚
さの変化は、≠インチ（／ ０． ／ ｌｐ ｃｍ ）
のウェファでは１０チ未満であった。表面荒さＲａは、
ブラシ分析器（スローン・テクノロジー・コーポレーシ
ョン（８１ｏａｎ Ｔ＠ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ））によｊ５ 、０．０２μｍ未満で測定
された。本方法によって形成されたＰＶｄＦ記憶層は強
誘電的に不適切な６位相にあシ、所望の強誘電位相！（
β−位相とも呼ばれる）はコロナ分極によって達成され
る。
乙ｏ７ｔｔｏ又は７３／２３の組成を有するＰＶｄＦ’
／’ｒｒＦＥの共重合体が、それぞれＤＭＦ及びアセト
ンに僅かな加熱下で溶解させられる。１Ｏｆｂ未満の容
址百分率が典型的に使用された。次に、溶液は、スピン
塗布器により、用意されたウェファ上で遠心作用を加え
られ、次いで、直接的に加熱される。
／’ｒｒＦＥの共重合体が、それぞれＤＭＦ及びアセト
ンに僅かな加熱下で溶解させられる。１Ｏｆｂ未満の容
址百分率が典型的に使用された。次に、溶液は、スピン
塗布器により、用意されたウェファ上で遠心作用を加え
られ、次いで、直接的に加熱される。
ＤＭＦに溶解した試料の場合、／ＱＯ℃超の加熱温度が
使用され、／≠Ｑ〜２２０℃の温度が好適に設定される
。アセトンに溶解した試料の場合、加熱は／ど０℃未満
、好適には６０−／弘Ｏ℃の温度で行われる。加熱時間
は典型的には６０分である。最初の溶液の粘度及び設定
されたスピン塗布器の回転速度に依存する層の厚さは、
２０ｎｍ〜λ０００ ｎｍであった。典型的な／ ００
ｎｍの層の厚さの場合、表面荒さは、ｌ ｎｍであシ
、相対的な厚さの変化は１０％未満であった。
使用され、／≠Ｑ〜２２０℃の温度が好適に設定される
。アセトンに溶解した試料の場合、加熱は／ど０℃未満
、好適には６０−／弘Ｏ℃の温度で行われる。加熱時間
は典型的には６０分である。最初の溶液の粘度及び設定
されたスピン塗布器の回転速度に依存する層の厚さは、
２０ｎｍ〜λ０００ ｎｍであった。典型的な／ ００
ｎｍの層の厚さの場合、表面荒さは、ｌ ｎｍであシ
、相対的な厚さの変化は１０％未満であった。
対向電極としてのＮ１を有する７ＭＮａＯＨ溶液中にお
いてｔＡＶ〜乙Ｖ及び！ ＯＨｚで・眠気的にエツチン
グされたＭｏ針がチップとして使用される。対のチップ
を形成するため、対の針が機械的に製作され、次いで電
気的にエツチングされた。この構成の場合、λつのチッ
プが互いに電気的に分離されるように、対の針が設計さ
れる。第３図に示されている構成の場合に必要な、チッ
プの高さにおける定められた差を得るため、この工程の
最後の段階において、交流電圧がチツ７ｐ／ｂにのみ印
加され、エツチングが短時間続けられる。電気的に減結
合されていないチップによる最初の試験が、／方のチッ
プの不動態化によって成功裏に終了させられ得た。
いてｔＡＶ〜乙Ｖ及び！ ＯＨｚで・眠気的にエツチン
グされたＭｏ針がチップとして使用される。対のチップ
を形成するため、対の針が機械的に製作され、次いで電
気的にエツチングされた。この構成の場合、λつのチッ
プが互いに電気的に分離されるように、対の針が設計さ
れる。第３図に示されている構成の場合に必要な、チッ
プの高さにおける定められた差を得るため、この工程の
最後の段階において、交流電圧がチツ７ｐ／ｂにのみ印
加され、エツチングが短時間続けられる。電気的に減結
合されていないチップによる最初の試験が、／方のチッ
プの不動態化によって成功裏に終了させられ得た。
走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）及びそれに属する調整装
置及び電子評価回路は、従来技術に含まれておシ、そし
て既に文献（例えば、欧州特許第０．０２７．３１７号
参照）に詳細に記載されているので、本明細書において
は、よシ詳細な説明は省略した。
置及び電子評価回路は、従来技術に含まれておシ、そし
て既に文献（例えば、欧州特許第０．０２７．３１７号
参照）に詳細に記載されているので、本明細書において
は、よシ詳細な説明は省略した。
第１図は本発明に係る第１実施例の概略説明図、第２図
は第２実施例の概略説明図、及びＮ３図は第３実施例の
概略説明図である。 ／・・・チップ、λ・・・Ｓｔウェファ、３・・・層、
≠・・・基板、！・・・縁。
は第２実施例の概略説明図、及びＮ３図は第３実施例の
概略説明図である。 ／・・・チップ、λ・・・Ｓｔウェファ、３・・・層、
≠・・・基板、！・・・縁。
Claims (8)
- （１）電気的に分極可能な記憶媒質、特に強誘電性の層
に情報を書き込み且つ読み出す方法において、 該記憶媒質が薄い均一の層の形で基板電極上に形成され
、且つ情報が走査トンネル顕微鏡によって該分極可能な
層に書き込まれ又は該分極可能な層から読み出されるこ
とを特徴とする方法。 - （２）無機の強誘電性の層が前記記憶媒質として使用さ
れる特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （３）高度に分極可能な末端基を有する高分子化合物が
前記記憶媒質として使用される特許請求の範囲第１項記
載の方法。 - （４）ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とＰＶＦ３又
はＴｒＦＥとの共重合体が前記記憶媒質として使用され
る特許請求の範囲第３項記載の方法。 - （５）前記記憶媒質が２５ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましく
は３０ｎｍ〜５０ｎｍの層の厚さで前記基板電極上に形
成される特許請求の範囲第１〜４項のいずれか一項に記
載の方法。 - （６）前記記憶媒質が前記基板電極上の一部の領域に設
けられ、そして該基板電極上の隣接する領域が基準走査
域として構成されており、且つ、１対のチップを有する
改造された走査トンネル顕微鏡が書込み及び読出しのた
めに使用され、該１対のチップの内の一方のチップは該
基準走査域と関連付けられて他方のチップの距離の調節
用としてのみ使用され、該他方のチップは該記憶媒質と
関連付けられて書込み／読出し用として使用される特許
請求の範囲第１〜４項のいずれか一項に記載の方法。 - （７）前記基準走査域が、前記基板電極に接続されてい
るシリコンウェファに、導電性の縁の形で形成される特
許請求の範囲第６項記載の方法。 - （８）前記記憶媒質の一部の領域がエッチングされ、も
って前記基準走査域が形成される特許請求の範囲第６項
記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3701412.9 | 1987-01-20 | ||
| DE19873701412 DE3701412A1 (de) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | Verfahren zum ein- bzw. auslesen von informationen in elektrisch polarisierbare schichten unter verwendung eines rastertunnelmikroskops |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63193349A true JPS63193349A (ja) | 1988-08-10 |
Family
ID=6319089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63007672A Pending JPS63193349A (ja) | 1987-01-20 | 1988-01-19 | 走査トンネル顕微鏡を使用して、電気的に分極可能な層に情報を書き込み且つ読み出す方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0275881A2 (ja) |
| JP (1) | JPS63193349A (ja) |
| DE (1) | DE3701412A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5418029A (en) * | 1992-01-28 | 1995-05-23 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Information recording medium and method |
| US5481527A (en) * | 1992-03-31 | 1996-01-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Information processing apparatus with ferroelectric rewritable recording medium |
| US5985404A (en) * | 1996-08-28 | 1999-11-16 | Tdk Corporation | Recording medium, method of making, and information processing apparatus |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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