專利名稱：非易失性存儲(chǔ)器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種非易失性存儲(chǔ)器，詳細(xì)地講，是涉及能夠由通電而控制電阻值的變化，進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄(寫入)及消去的非易失性存儲(chǔ)器及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為非易失性存儲(chǔ)器，目前已知的有閃存、FeRAM、MRAM、相變存儲(chǔ)器等。最近，由于對(duì)攜帶式信息終端用等的存儲(chǔ)器提出了高密度化的要求，所以相變型的非易失性存儲(chǔ)器受到注目，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行了多種改良(國際公開第98/19350號(hào)單行本(特表2001-502848號(hào)公報(bào))等)。
例如，在特開平9-282723號(hào)公報(bào)中，公開了使導(dǎo)電性探針與包含非晶半導(dǎo)體薄膜的記錄介質(zhì)的表面相接觸，進(jìn)行信息寫入-消去的信息記錄裝置。
而且，在國際公開第98/336446號(hào)單行本(特表2001-504279號(hào)公報(bào))中，公開了如圖10所示的，在下部電極81與上部電極82之間形成相變材料層83，通過下部電極81及上部電極82使相變材料層83構(gòu)成為可通電的相變型的非易失性存儲(chǔ)器。相變材料層83由在高電阻的非晶(非晶質(zhì))狀態(tài)與低電阻的晶體狀態(tài)之間能夠可逆地進(jìn)行相變化的硫族化物材料所構(gòu)成，能夠由通電而變?yōu)榉蔷B(tài)或晶體態(tài)，從而控制電阻值。例如，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(寫入)時(shí)，相變材料層83從非晶態(tài)變?yōu)榫w態(tài)，降低電阻值。另一方面，是數(shù)據(jù)的消去時(shí)，相變材料層83從晶體態(tài)變?yōu)榉蔷B(tài)，提高電阻值。通過讀取電阻值的差，能夠?qū)崿F(xiàn)存儲(chǔ)器的功能。
在圖10所示的結(jié)構(gòu)中，下部電極81與相變材料層83的連接部81a，由絕緣層84所隔離，作為絕緣層84的材料，表示出優(yōu)選氧化硅。然而，在由如氧化硅等熱傳導(dǎo)率較大的無機(jī)介電體進(jìn)行連接部81a的絕緣的情況下，由于寫入與消去需要的大的電力，所以存在難以省電力的問題。
與此相對(duì)，在使用有機(jī)介電體作為絕緣層84的材料的情況下，不僅能夠以小的電力進(jìn)行寫入與消去，而且還有廉價(jià)-輕量、以及能夠?qū)?yīng)于彎曲變形等特點(diǎn)。
然而，單純由有機(jī)介電體構(gòu)成絕緣層84時(shí)，存在有由有機(jī)介電體的耐熱溫度比相變材料的熔點(diǎn)低所引起的數(shù)據(jù)的改寫次數(shù)不夠的問題。就是說，在數(shù)據(jù)的消去中，由下部電極81與相變材料層83的連接部81a的瞬間發(fā)熱，會(huì)將相變材料層83加熱到熔點(diǎn)(例如600℃以上)。與此相對(duì)，在使用有機(jī)介電體中耐熱性優(yōu)異的聚酰亞胺作為絕緣層84的情況下，即使是瞬間發(fā)熱也只能承受到500℃左右。其結(jié)果是，在重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的改寫中，連接部81a附近的絕緣層84分解，產(chǎn)生下部電極81及相變材料層83的電氣特性與機(jī)械穩(wěn)定性惡化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出，其的目的在于，提供一種能夠節(jié)省電力、且能夠增大數(shù)據(jù)的可改寫次數(shù)的非易失性存儲(chǔ)器及其制造方法。
為了達(dá)到本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器包括具有貫通正反面的第一電極的絕緣基板；在上述絕緣基板的一面?zhèn)壬闲纬傻牡诙姌O；和以及夾持在上述第一電極與第二電極之間、通過對(duì)上述第一電極與第二電極之間施加電脈沖而改變電阻值的記錄層。上述絕緣基板包括有機(jī)介電體薄膜和厚度小于該有機(jī)介電體薄膜的無機(jī)介電體層的疊層結(jié)構(gòu)，在形成上述無機(jī)介電體層的一側(cè)形成上述記錄層。
該非易失性存儲(chǔ)器，例如可以由權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的制造方法制造，就是由具有在形成細(xì)孔的上述有機(jī)介電體薄膜的一側(cè)的面上，堆積無機(jī)介電體，形成無機(jī)介電體層的步驟；在上述無機(jī)介電體層的表面上按照順序疊層記錄層及第二電極，由上述記錄層覆蓋上述細(xì)孔一端側(cè)的步驟；以及在上述細(xì)孔內(nèi)形成第一電極的步驟的非易失性存儲(chǔ)器的制造方法所制造。
而且，上述非易失性存儲(chǔ)器可以適用于具有以下結(jié)構(gòu)的信息記錄裝置或表示裝置。
(1)設(shè)置有非易失性存儲(chǔ)器，夾持該非易失性存儲(chǔ)器的第一夾持部件與第二夾持部件，以及存在于上述非易失性存儲(chǔ)器與上述第一夾持部件之間的第一彈性部件；上述非易失性存儲(chǔ)器設(shè)置有具有貫通正反面的第一電極的絕緣基板，在上述絕緣基板的一面?zhèn)壬闲纬傻牡诙姌O，以及夾持在上述第一電極與第二電極之間、通過對(duì)上述第一電極與第二電極之間施加電脈沖而改變電阻值的記錄層；上述絕緣基板設(shè)置有有機(jī)介電體薄膜與厚度小于該有機(jī)介電體薄膜的無機(jī)介電體層的疊層結(jié)構(gòu)，在形成上述無機(jī)介電體層的一側(cè)形成上述記錄層，在形成上述有機(jī)介電體薄膜的一側(cè)露出上述第一電極；上述第一電極及第二電極設(shè)置有在平面視圖上重合的區(qū)域內(nèi)形成的多個(gè)存儲(chǔ)器單元，上述第二夾持部件在夾持面上設(shè)置有與對(duì)應(yīng)于各存儲(chǔ)器單元的上述第一電極各自相電連接的多個(gè)第一導(dǎo)電體；進(jìn)而設(shè)置有控制對(duì)各存儲(chǔ)器的通電的開關(guān)元件的信息記錄裝置。
(2)在(1)所示的信息記錄裝置中，上述第一夾持部件通過第二彈性部件在夾持面上設(shè)置有與上述第二電極分別電氣連接的第二導(dǎo)電體的信息記錄裝置。
(3)設(shè)置有非易失性存儲(chǔ)器，夾持該非易失性存儲(chǔ)器的第一夾持部件與第二夾持部件；上述非易失性存儲(chǔ)器的設(shè)置有具有貫通正反面的第一電極的絕緣基板，在上述絕緣基板一面?zhèn)壬闲纬傻牡诙姌O，以及夾持在上述第一電極與第二電極之間、通過對(duì)上述第一電極與第二電極之間施加電脈沖而改變電阻值的記錄層的兩個(gè)副存儲(chǔ)器分別與上述第二電極相對(duì)、通過第一彈性部件所構(gòu)成；上述絕緣基板設(shè)置有有機(jī)介電體薄膜與厚度小于該有機(jī)介電體薄膜的無機(jī)介電體層的疊層結(jié)構(gòu)，在形成無機(jī)介電體層的一側(cè)形成上述記錄層，在形成有機(jī)介電體薄膜的一側(cè)露出上述第一電極；上述第一電極及第二電極設(shè)置有在平面視圖上重合的區(qū)域內(nèi)形成的多個(gè)存儲(chǔ)器單元，上述第一夾持部件及第二夾持部件在夾持面上設(shè)置有與對(duì)應(yīng)于各存儲(chǔ)器單元的上述第一電極分別相電氣連接的多個(gè)第一導(dǎo)電體；進(jìn)而設(shè)置有控制對(duì)各存儲(chǔ)器的通電的開關(guān)元件的信息記錄裝置。
(4)在(3)所示的信息記錄裝置中，上述第一夾持部件及第二夾持部件通過第二彈性部件在夾持面上設(shè)置有與夾持面相對(duì)面的上述第二電極分別電連接的第二導(dǎo)電體的信息記錄裝置。
(5)設(shè)置有非易失性存儲(chǔ)器，與對(duì)應(yīng)于該非易失性存儲(chǔ)器能夠相對(duì)移動(dòng)而構(gòu)成的導(dǎo)電性探針；上述非易失性存儲(chǔ)器設(shè)置有具有貫通正反面的第一電極的絕緣基板，在上述絕緣基板的一面?zhèn)壬闲纬傻牡诙姌O，以及夾持在上述第一電極與第二電極之間、通過對(duì)上述第一電極與第二電極之間施加電脈沖而改變電阻值的記錄層；上述絕緣基板設(shè)置有有機(jī)介電體薄膜與厚度小于該有機(jī)介電體薄膜的無機(jī)介電體層的疊層結(jié)構(gòu)，在形成上述無機(jī)介電體層的一側(cè)形成上述記錄層，在形成上述有機(jī)介電體薄膜的一側(cè)露出上述第一電極；上述第一電極及第二電極設(shè)置有在平面視圖上重合的區(qū)域內(nèi)形成的多個(gè)存儲(chǔ)器單元，上述導(dǎo)電性探針與對(duì)應(yīng)于所希望的存儲(chǔ)器單元的上述第一電極相接觸，能夠?qū)ι鲜鲇涗泴油姷男畔⒂涗浹b置。
(6)由設(shè)置有非易失性存儲(chǔ)器的紙型顯示器所構(gòu)成的表示裝置；上述非易失性存儲(chǔ)器設(shè)置有具有貫通正反面的第一電極的絕緣基板，在上述絕緣基板一面?zhèn)壬闲纬傻牡诙姌O，以及夾持在上述第一電極與第二電極之間、通過對(duì)上述第一電極與第二電極之間施加電脈沖而改變電阻值的記錄層；上述絕緣基板設(shè)置有有機(jī)介電體薄膜與厚度小于該有機(jī)介電體薄膜的無機(jī)介電體層的疊層結(jié)構(gòu)，在形成上述無機(jī)介電體層的一側(cè)形成上述記錄層的表示裝置。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中非易失性存儲(chǔ)器的主要部分的截面圖。
圖2是本發(fā)明的另一實(shí)施方式中非易失性存儲(chǔ)器的主要部分的截面圖。
圖3是本發(fā)明的另一其它實(shí)施方式中非易失性存儲(chǔ)器的主要部分的截面圖。
圖4是為了說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中非易失性存儲(chǔ)器的制造方法的圖。
圖5是為了說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中非易失性存儲(chǔ)器的制造方法的圖。
圖6是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中信息處理裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖7是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式中信息處理裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖8是表示本發(fā)明的另一其它實(shí)施方式中信息處理裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖9是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中信息處理裝置的概略結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖10是表示現(xiàn)有的非易失性存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的主要部分截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
(非易失性存儲(chǔ)器)圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中非易失性存儲(chǔ)器的主要部分的截面圖。如圖1所示，非易失性存儲(chǔ)器1包括無機(jī)介電體層111與有機(jī)介電體層112疊層構(gòu)成的絕緣基板11；在絕緣基板11的無機(jī)介電體層111一側(cè)形成的記錄層12及上部電極13；在絕緣基板11的有機(jī)介電體層112一側(cè)形成的下部電極14。
無機(jī)介電體層111由對(duì)于發(fā)熱時(shí)的記錄層12呈惰性的絕緣體所構(gòu)成，可以列舉出SiOx等氧化膜，SiNx等氮化膜，此外還有SiO2-ZnS、SiO2-ZnSe等。例如，在由SiO2∶ZnS＝約0.2∶約0.8的混合層作為無機(jī)介電體層111的材料的情況下，能夠取得在無機(jī)介電體層111上疊層的層不易剝落的效果。
作為有機(jī)介電體層112，可以列舉出聚酰亞胺、聚碳酸酯等絕緣性聚合物，有機(jī)介電體層112的厚度比無機(jī)介電體層111大，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入與消去時(shí)的省電力化，且基板11容易彈性彎曲變形。
記錄層12由具有兩個(gè)以上的穩(wěn)定狀態(tài)，且各狀態(tài)之間能夠可逆變化的相變材料所構(gòu)成，由可通過通電而控制電阻值變化的材料構(gòu)成。具體地，可以列舉出Ge2Sb2Te5、Ge1Sb2Te4等Ge-Sb-Te化合物、Ag5In5Sb70Te20等Ag-In-Sb-Te化合物、Te80Sb5As15等Te-Sb-As化合物、Te81Ge15Sb2S2等Te-Ge-Sb-S化合物、Te93Ge5As2等Te-Ge-As化合物、Te80Ge5Sn15等Te-Ge-Sn化合物、Te60Ge4Sn11Au25等Te-Ge-Sn-Au化合物、GeTe化合物等硫族化物系材料。記錄層12夾持在后述的中間電極(第一電極)18與上部電極(第二電極)13之間，可以通電。
上部電極13及下部電極14由金(Au)等金屬材料所構(gòu)成，上部電極13及下部電極14形成等間隔的條紋狀，上部電極13及下部電極14的長度方向在平面視圖上相互垂直而配置。而且，上部電極13與下部電極14在平面視圖上重合的區(qū)域構(gòu)成各存儲(chǔ)器單元MC。各存儲(chǔ)器單元MC，為了防止電氣干擾，可以使用選擇晶體管或二極管等進(jìn)行電氣分離。上部電極13及下部電極14形成條紋狀的帶狀體的寬度，可以由設(shè)計(jì)規(guī)則所決定，例如為15μm以上100μm以下。當(dāng)然，也可以采用光或電子線的光刻法(lithography)及FIB(Focused Ion Beam)形成比上述寬度更窄的帶狀體。而且，優(yōu)選帶狀體的間隔是其寬度的2倍以上10倍以下。
絕緣基板11在對(duì)應(yīng)于各存儲(chǔ)器單元MC的位置具有貫穿正反面的多個(gè)細(xì)孔16。在細(xì)孔16的內(nèi)壁上，通過一部分無機(jī)介電體層111的放入并附著，形成與無機(jī)介電體層111相連續(xù)的環(huán)狀耐熱保護(hù)膜17。在下方端由下部電極14所覆蓋的細(xì)孔16的內(nèi)部，填充例如由銠(Rh)所構(gòu)成的中間電極18，由該中間電極18使記錄層12與下部電極14電連接。而且，存儲(chǔ)器單元MC中中間電極18的上方由上部電極13所覆蓋，中間電極18通過記錄層12與上部電極13電連接。
根據(jù)這樣結(jié)構(gòu)的非易失性存儲(chǔ)器1，通過選擇與所希望的存儲(chǔ)器單元MC相對(duì)應(yīng)的上部電極13及下部電極14，施加適當(dāng)?shù)碾娒}沖，就能夠進(jìn)行對(duì)存儲(chǔ)器單元MC的寫入、讀出與消去。也就是說，在寫入時(shí)，通過由規(guī)定的電壓施加電脈沖而產(chǎn)生焦耳熱，記錄層12從非晶狀態(tài)變?yōu)榫w狀態(tài)，電阻值下降。另一方面，在消去時(shí)，施加比寫入時(shí)的脈沖寬度小的電脈沖，從高溫狀態(tài)急冷，記錄層12從晶體狀態(tài)變?yōu)榉蔷顟B(tài)，電阻值上升。讀出時(shí)，施加比寫入時(shí)及消去時(shí)更低的電壓，檢測(cè)出基于電阻值變化的電流值。
在本實(shí)施方式中，由于在基板11上無機(jī)介電體層111形成的一側(cè)形成了記錄層12，所以由用來記錄或消去的通電而在記錄層12與中間電極18的連接部附近所發(fā)生的熱，就難于傳遞到有機(jī)介電體層112。因此，能夠防止伴隨著有機(jī)介電體層112的溫度上升的分解，能夠防止記錄層12或中間電極18的品質(zhì)惡化，能夠增加存儲(chǔ)器單元MC的記錄-消去的重復(fù)次數(shù)。進(jìn)而，由于在細(xì)孔16的內(nèi)壁面上形成了由無機(jī)介電體所構(gòu)成的耐熱保護(hù)膜17，所以由此也能夠抑制記錄層12與中間電極18的連接部附近所發(fā)生的熱向有機(jī)介電體層112的傳遞。
關(guān)于無機(jī)介電體層111的厚度，過薄時(shí)對(duì)有機(jī)介電體層112的熱保護(hù)的效果不充分，而過厚時(shí)又使得通過有機(jī)介電體層112而省電力的效果不充分，所以優(yōu)選為2nm以上50nm以下。另一方面，有機(jī)介電體層112的厚度優(yōu)選為100nm以上10000nm以下。
非易失性存儲(chǔ)器1的結(jié)構(gòu)貝寧不限于上述，可以進(jìn)行多種變更。例如，如圖2、圖3所示，可以使用隨機(jī)配置有多個(gè)細(xì)孔16的基板11，在各存儲(chǔ)器單元MC的區(qū)域內(nèi)配置一個(gè)或多個(gè)中間電極18的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，形成記錄層12的位置不易受到制約，能夠提高設(shè)計(jì)的自由度。而且，還可以使上部電極13及記錄層12以存儲(chǔ)器單元MC為單位分離，提高存儲(chǔ)器單元MC的絕緣性。上部電極13及下部電極14還可以不形成條紋狀，例如，可以是上部電極13在基板一面上整體形成，另一方面，下部電極14形成矩陣狀。
而且，在本實(shí)施方式中，是通過在絕緣基板11的正反面分別設(shè)置上部電極13及下部電極14，而使記錄層12能夠存取，但如果是夾持在中間電極(第一電極)與上部電極(第二電極)之間的結(jié)構(gòu)，就并非一定要設(shè)置后述的下部電極。
(非易失性存儲(chǔ)器的制造方法)接著，對(duì)上述非易失性存儲(chǔ)器的制造方法，以圖2所示的非易失性存儲(chǔ)器為例加以說明。
首先，如圖4(a)所示，準(zhǔn)備對(duì)于表面大體垂直地形成多個(gè)直徑為100nm的細(xì)孔16的、由聚碳酸酯所構(gòu)成的厚度為6μm的有機(jī)介電體層112。薄膜上形成多個(gè)細(xì)孔的方法，例如在美國專利第6060743號(hào)公報(bào)(特開平11-40809號(hào)公報(bào))、特開平11-170378號(hào)公報(bào)中公開。在本實(shí)施方式中，是將離子束垂直照射到有機(jī)介電體薄膜的表面而形成離子痕跡，之后將該薄膜浸漬于蝕刻液對(duì)離子痕跡進(jìn)行選擇性蝕刻，隨即形成多個(gè)微細(xì)的細(xì)孔。根據(jù)這樣的形成方法，由于不使用光刻法技術(shù)，所以能夠廉價(jià)地形成直徑約為100nm的微細(xì)孔。優(yōu)選通過蝕刻時(shí)間的調(diào)整等而控制所希望的值，從而使細(xì)孔16的直徑得到后述的所希望的縱橫比。
接著，如圖4(b)所示，將該有機(jī)介電體薄膜112放置于濺射裝置的基座(susceptor)S上，通過堆積無機(jī)介電體的SiO2而在有機(jī)介電體薄膜112上疊層無機(jī)介電體層111，形成絕緣基板11。無機(jī)介電體的堆積量為不完全堵塞細(xì)孔16的程度，在本實(shí)施方式中，在細(xì)孔16的開口徑窄到從100nm到50nm的狀態(tài)下SiO2的堆積終了。此時(shí)無機(jī)介電體層111的厚度約為30nm。
有機(jī)介電體薄膜112上無機(jī)介電體的堆積狀態(tài)因細(xì)孔16的縱橫比(aspect ratio細(xì)孔16的高度/細(xì)孔16的直徑)而異。如本實(shí)施方式，在縱橫比為10以上100以下的情況下，如圖4(b)所示，無機(jī)介電體在有機(jī)介電體薄膜112上堆積的同時(shí)，在細(xì)孔16的內(nèi)壁面的開口附近也有附著，形成環(huán)狀耐熱保護(hù)膜17。在細(xì)孔16的縱橫比為10以上100以下的情況下，在細(xì)孔16的內(nèi)部，耐熱保護(hù)膜17的厚度向著下方向(圖1中從上部電極(第二電極)113向中間電極(第一電極)118及下部電極14的方向)而變小。換言之，由于其周圍的耐熱保護(hù)膜17，存在細(xì)孔16的內(nèi)徑從上向下而變大的部分。
該耐熱保護(hù)膜17能夠有效地抑制后述的工序中形成的記錄層12與中間電極18的界面附近因通電所發(fā)生的熱向有機(jī)介電體層112傳遞。進(jìn)而，由于由耐熱保護(hù)膜17在中間電極18的一部分中形成了電流狹窄部，所以能夠提高電流密度，達(dá)到制品的省電力的目的。
另一方面，在細(xì)孔16的縱橫比為1以上、但不到10的情況下，由于無機(jī)介電體容易進(jìn)入細(xì)孔16的內(nèi)部，所以如圖4(b)所示的環(huán)狀耐熱保護(hù)膜17就不僅在細(xì)孔16的開口附近，而且在細(xì)孔16的內(nèi)壁全體上形成幾乎一樣的厚度。換言之，在細(xì)孔16的縱橫比為1以上、但不到10的情況下，細(xì)孔16的內(nèi)徑將與其周圍的耐熱保護(hù)膜17無關(guān)，自上到下大體一致。
在這種情況下，雖然在中間電極18中未形成上述的電流狹窄部，但由耐熱保護(hù)膜能夠使有機(jī)介電體薄膜112的熱保護(hù)效果進(jìn)一步提高。
在這樣的堆積無機(jī)介電體的工序中，少量的有機(jī)介電體進(jìn)入細(xì)孔16堆積在基座S上，在將有機(jī)介電體層112從基座S取下時(shí)，細(xì)孔16內(nèi)有殘留物R。因此，在無機(jī)介電體層111形成后，將有機(jī)介電體層112從基座S取下，必需從無機(jī)介電體層111側(cè)向細(xì)孔16內(nèi)供給氣體流，去除殘留物R。在這種情況下，由于在后述的工序中必需再一次將有機(jī)介電體層112安裝于基座S，所以工序煩瑣。
因此，在無機(jī)介電體層111的形成工序中，不是直接將有機(jī)介電體層112安裝于基座S，而是如圖5所示，在有機(jī)介電體層112與基座S之間通過隔板SP形成間隙。由于進(jìn)入細(xì)孔16內(nèi)的無機(jī)介電體不在細(xì)孔16的內(nèi)部殘留，而是到達(dá)基座S的表面，所以在無機(jī)介電體的堆積工序終了后沒有必要將有機(jī)介電體層112從基座S取下，能夠迅速地開始下一工序。
接著，如圖4(c)所示，使用金屬罩將由Ge2Sb2Te5構(gòu)成的存儲(chǔ)器材料對(duì)無機(jī)介電體層111一側(cè)進(jìn)行濺射蒸鍍，形成記錄層12，之后，進(jìn)而濺射蒸鍍Au，在基板一側(cè)的整體上形成上部電極13。作為存儲(chǔ)器材料，例如使用改變了組成比的GeSb2Te4時(shí)，由于熔點(diǎn)略有降低，所以對(duì)制品的長壽是有效的。由無機(jī)介電體層111的形成而使直徑變小的細(xì)孔16的開口部，通過存儲(chǔ)器材料的蒸鍍而被記錄層12所覆蓋。
接著，在細(xì)孔16的內(nèi)部形成中間電極。中間電極的形成可以是由濺射法或電鍍法等所形成，在本實(shí)施方式中是由電鍍法所形成。如圖4(d)所示，在電鍍金屬離子溶解于酸性溶液中的電鍍液L中，對(duì)于該電鍍液，不溶性的Au等所構(gòu)成的金屬板M作為正極，以細(xì)孔16內(nèi)露出表面的記錄層12作為負(fù)極，接通電源，在負(fù)極面上實(shí)施電鍍。如圖4(d)所示，優(yōu)選與由上部電極13與金屬板M等所構(gòu)成的導(dǎo)電板平行配置。由此，細(xì)孔16的內(nèi)部由電鍍金屬緩慢地填埋并完全埋上，在形成中間電極18的時(shí)刻，電鍍終了。作為電鍍金屬優(yōu)選Rh、Ru、Pt、Au、Cu等，特別是Cu等，在ULSI的多層配線中使用的材料，便宜且容易得到。
電鍍終了的時(shí)刻可以預(yù)先測(cè)定電鍍量與電鍍時(shí)間的關(guān)系，通過推定細(xì)孔16內(nèi)部被電鍍金屬所填充的時(shí)間來決定?；蛘呤牵怖秒婂兞恳鸬碾婂兠娴淖兩鴽Q定電鍍的終了。就是說，由于在細(xì)孔16的內(nèi)部由電鍍金屬填埋之前，電鍍面的可視區(qū)域?yàn)楹谏?，而?dāng)細(xì)孔16的內(nèi)部完全被電鍍金屬填埋時(shí)，電鍍面沿絕緣基板11的表面擴(kuò)散時(shí)，電鍍面由黑色變?yōu)榘咨?，所以在電鍍面變?yōu)榘咨珪r(shí)終了電鍍即可。進(jìn)而，還可以在電鍍面變色的同時(shí)，利用在進(jìn)行定電壓電鍍的情況下電流值的時(shí)間變化(進(jìn)行定電壓電鍍的情況下電壓值的時(shí)間變化)中所發(fā)生的紐結(jié)，而得知電鍍終了的時(shí)刻。
最后，在絕緣基板11的背面?zhèn)?有機(jī)介電體層112一側(cè))，通過使用金屬罩濺射蒸鍍Au而形成矩陣狀的下部電極14，完成圖2所示的非易失性存儲(chǔ)器。關(guān)于該非易失性存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)改寫次數(shù)的調(diào)查結(jié)果為104次以上，因而得到了良好的改寫壽命。
還有，圖3所示結(jié)構(gòu)的情況，能夠在形成下部電極14之后由電鍍形成中間電極18，之后形成記錄層12及上部電極13。由于電鍍可以對(duì)金屬的下部電極14而進(jìn)行，所以具有電鍍的控制性高的優(yōu)點(diǎn)。
(信息記錄裝置)圖6是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中信息處理裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。圖6所示的信息處理裝置包括非易失性存儲(chǔ)器31；夾持非易失性存儲(chǔ)器31的一對(duì)夾持部件(第一夾持部件321第二夾持部件322)；以及非易失性存儲(chǔ)器31與第一夾持部件321之間存在的橡膠等彈性部件(第一彈性部件331第二彈性部件332)。第一彈性部件331露出非易失性存儲(chǔ)器31的上部電極13的一部分，固定于該上部電極13的表面。還有，在第一彈性部件331的表面，還可以貼附能夠記載非易失性存儲(chǔ)器31的特征(制造公司名及記錄內(nèi)容等)的標(biāo)簽。
非易失性存儲(chǔ)器31是圖2所示的非易失性存儲(chǔ)器1中不設(shè)置下部電極14所構(gòu)成，其它結(jié)構(gòu)與圖2所示的非易失性存儲(chǔ)器1相同。所以，同樣的結(jié)構(gòu)部分都賦予同樣的符號(hào)，其詳細(xì)說明予以省略。
第一夾持部件321及第二夾持部件322，由高剛性的塑料所構(gòu)成，在夾持面上分別設(shè)置有第二導(dǎo)電體323及第一導(dǎo)電體324。在一對(duì)夾持部件321、322之間，存在有作為夾持非易失性存儲(chǔ)器31的賦能裝置的彈簧部件325、326。
第二導(dǎo)電體323通過第二彈性部件332安裝于第一夾持部件321的夾持面，與全部的上部電極13的露出部可電連接而形成。而且，第一導(dǎo)電體324安裝在第二夾持部件322的夾持面上，形成多個(gè)矩陣狀，與中間電極18可電連接而構(gòu)成。第一導(dǎo)電體324上連接有開關(guān)元件328，具有能夠通過第一導(dǎo)電體324而控制向記錄層12的通電的ON/OFF的結(jié)構(gòu)。開關(guān)元件328，在本實(shí)施方式中雖然可以采用由硅等所構(gòu)成的選擇晶體管，但也可采用pn結(jié)二極管，肖特基二極管等。
根據(jù)這樣結(jié)構(gòu)的信息記錄裝置，從圖6所示的狀態(tài)，由彈簧部件325、326的作用，第二導(dǎo)電體323連接于上部電極13，在第一導(dǎo)電體324連接于中間電極18的狀態(tài)下，非易失性存儲(chǔ)器31夾持在一對(duì)夾持部件321、322之間。
由于在第一夾持部件321與非易失性存儲(chǔ)器31之間存在有第一彈性部件331及第二彈性部件332，所以由這些彈性部件的推壓力能夠得到非易失性存儲(chǔ)器31與第二夾持部件322之間的均勻緊密的接觸，能夠可靠地進(jìn)行第一導(dǎo)電體324與中間電極18之間的電接觸。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，由于是容易彈性彎曲變形的有機(jī)介電體層112與第二夾持部件322的夾持面緊密結(jié)合的結(jié)構(gòu)，所以能夠進(jìn)一步提高非易失性存儲(chǔ)器31與第二夾持部件322之間的密和性。第一彈性部件331還可以設(shè)置于第一夾持部件321，取代非易失性存儲(chǔ)器31。在這種情況下，第一彈性部件331及第二彈性部件332可以一體構(gòu)成。
對(duì)存儲(chǔ)器元件的存取，可以使與選擇的存儲(chǔ)器元件相對(duì)應(yīng)的開關(guān)元件328為ON狀態(tài)而進(jìn)行。數(shù)據(jù)的寫入，通過向存取的存儲(chǔ)器元件的記錄層12供給電力發(fā)熱，從非晶狀態(tài)變化為晶體狀態(tài)，降低電阻而進(jìn)行。數(shù)據(jù)的讀出是測(cè)定存取的存儲(chǔ)器元件的記錄層12的電阻值。數(shù)據(jù)的消去是通過向存取的存儲(chǔ)器元件的記錄層12供給電力發(fā)熱后急冷，從晶體狀態(tài)變化為非晶狀態(tài)，升高電阻而進(jìn)行。
信息記錄裝置的具體結(jié)構(gòu)，并不限于上述實(shí)施方式，可以進(jìn)行種種變更。例如，圖7所示的信息記錄裝置包括有非易失性存儲(chǔ)器41；夾持非易失性存儲(chǔ)器41的一對(duì)夾持部件(第一夾持部件421、第二夾持部件422)；非易失性存儲(chǔ)器41與第一夾持部件421之間存在的橡膠或軟質(zhì)塑料等彈性部件(第一彈性部件431、第二彈性部件432)。
非易失性存儲(chǔ)器41是在使用兩個(gè)副存儲(chǔ)器作為圖6所示的非易失性存儲(chǔ)器31，使各自的上部電極13吻合地相對(duì)，通過第一彈性部件431的狀態(tài)下一體化的存儲(chǔ)器，各上部電極13的一部分露出而構(gòu)成。
第一夾持部件421及第二夾持部件422由剛性高的塑料所構(gòu)成，在各自夾持面上，雙方設(shè)置有第二導(dǎo)電體423及第一導(dǎo)電體424。在一對(duì)夾持部件421、422之間，存在有作為夾持非易失性存儲(chǔ)器41的壓靠裝置的彈簧部件425、426。
第二導(dǎo)電體423通過第二彈性部件432安裝于各夾持部件421、422的夾持面，分別與對(duì)面的上部電極13的露出部可電連接而形成。而且，第一導(dǎo)電體424安裝在各夾持部件421、422的夾持面上，形成多個(gè)矩陣狀，與中間電極18可電連接而構(gòu)成。第一導(dǎo)電體424上連接有開關(guān)元件428，具有能夠通過第一導(dǎo)電體424而控制向記錄層12的通電的ON/OFF的結(jié)構(gòu)。開關(guān)元件428在本實(shí)施方式中雖然采用由硅等所構(gòu)成的選擇晶體管，但也可以使用pn結(jié)二極管，肖特基二極管等。
采用這樣構(gòu)成的信息記錄裝置，也可以得到與圖6所示信息記錄裝置同樣的效果。進(jìn)而，由于與圖6所示信息記錄裝置相比有2倍以上的存儲(chǔ)器容量，所以能夠適應(yīng)對(duì)于存儲(chǔ)器容量增大的要求。
在上述信息記錄裝置中，所希望的向存儲(chǔ)器單元的存取，也可以做利用上述開關(guān)元件的方法以外的選擇。例如，對(duì)于圖2所示的非易失性存儲(chǔ)器，也可以利用導(dǎo)電性探針進(jìn)行向存儲(chǔ)器單元的存取。
在圖8中，導(dǎo)電性探針51具有由移動(dòng)機(jī)構(gòu)52在圖中上下左右方向上移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。在對(duì)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行存取的情況下，首先，導(dǎo)電性探針51以不接觸的程度向中間電極18的露出面e接近，導(dǎo)電性探針51沿著該露出面e平行地移動(dòng)到所希望的存儲(chǔ)器單元。接著，導(dǎo)電性探針51與露出面e接觸，進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入、讀出與消去，之后，導(dǎo)電性探針51從露出面e離開。在本實(shí)施方式中，由于導(dǎo)電性探針51與容易彈性彎曲變形的有機(jī)介電體薄膜112的表面接觸，所以能夠提高導(dǎo)電性探針51的密和性，可靠地進(jìn)行電接觸。
也可以用在導(dǎo)電性探針51固定的狀態(tài)下移動(dòng)(包含旋轉(zhuǎn)移動(dòng))非易失性存儲(chǔ)器31的結(jié)構(gòu)取代可以移動(dòng)導(dǎo)電性探針51的結(jié)構(gòu)，也可以是導(dǎo)電性探針51及非易失性存儲(chǔ)器31雙方都可以移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。而且，還可以是設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)電性探針51，并可以分別獨(dú)立控制的結(jié)構(gòu)。
(表示裝置)
上述非易失性存儲(chǔ)器，由于能夠減低寫入及消去動(dòng)作時(shí)的消費(fèi)電力，所以可以考慮多種適用，例如可以作為圖9中所示表示裝置的紙型顯示器。
在圖9中，紙型顯示器61在背面?zhèn)仍O(shè)置有非易失性存儲(chǔ)器62，在正面?zhèn)仍O(shè)置有文字及圖像等的表示部63，多枚捆束在一起。紙型顯示器61，例如可以由特表平11-502950號(hào)公報(bào)中所公開的公知技術(shù)來制作。非易失性存儲(chǔ)器62可以使用例如圖1所示的構(gòu)成，紙型顯示器61中所表示的文字及圖像等，作為數(shù)據(jù)收存于非易失性存儲(chǔ)器62，通過由自動(dòng)或手動(dòng)而傳送到表示部63，能夠變化所表示的文字及圖像。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，由于在能夠追蹤可折疊或彎成圓狀的紙型顯示器的變形的非易失性存儲(chǔ)器中收存有表示用數(shù)據(jù)，所以能夠不損傷紙型顯示器的變形能力地變化文字及圖像，同時(shí)，能夠達(dá)到在彎卷頁時(shí)不產(chǎn)生不舒服感覺的效果。
非易失性存儲(chǔ)器62可以是對(duì)于紙型顯示器61裝拆自由的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑷∠碌姆且资源鎯?chǔ)器62安裝在信息再生裝置(未圖示)，將記錄的內(nèi)容及補(bǔ)充表示內(nèi)容的數(shù)碼數(shù)據(jù)放入計(jì)算機(jī)而利用。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性以上，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供省電力，同時(shí)能增大數(shù)據(jù)改寫次數(shù)的非易失性存儲(chǔ)器。
權(quán)利要求
1.一種非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，包括具有貫通正反面的第一電極的絕緣基板；在所述絕緣基板的一面?zhèn)壬闲纬傻牡诙姌O；和以及夾持在所述第一電極與第二電極之間、通過對(duì)所述第一電極與第二電極之間施加電脈沖而改變電阻值的記錄層，所述絕緣基板包括有機(jī)介電體薄膜和厚度小于該有機(jī)介電體薄膜的無機(jī)介電體層的疊層結(jié)構(gòu)，在形成所述無機(jī)介電體層的一側(cè)形成所述記錄層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述第一電極填充于在所述絕緣基板上所形成的細(xì)孔內(nèi)，在所述細(xì)孔的內(nèi)壁面的至少一部分上形成由無機(jī)介電體所構(gòu)成的耐熱保護(hù)膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述耐熱保護(hù)膜與所述無機(jī)介電體層相連續(xù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述無機(jī)介電體層的厚度為2nm以上50nm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述有機(jī)介電體薄膜由聚碳酸酯所構(gòu)成，所述無機(jī)介電體層由氧化硅所構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述記錄層由具有兩個(gè)以上不同電阻值的穩(wěn)定狀態(tài)，各狀態(tài)之間能夠可逆變化的相變材料所構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述相變材料含有硫族化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述細(xì)孔的縱橫比為1以上10以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述耐熱保護(hù)膜在所述細(xì)孔的內(nèi)壁面上整體同樣厚度地形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，所述細(xì)孔的縱橫比為10以上100以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，在所述細(xì)孔內(nèi)，所述耐熱保護(hù)膜的厚度從所述第二電極向所述第一電極的方向變小。
12.一種非易失性存儲(chǔ)器的制造方法，包括具有貫通正反面的第一電極的絕緣基板；在所述絕緣基板的一面?zhèn)壬闲纬傻牡诙姌O；以及夾持在所述第一電極與第二電極之間、通過對(duì)所述第一電極與第二電極之間施加電脈沖而改變電阻值的記錄層，所述絕緣基板包括有機(jī)介電體薄膜與厚度小于該有機(jī)介電體薄膜的無機(jī)介電體層的疊層結(jié)構(gòu)，在形成所述無機(jī)介電體層的一側(cè)形成所述記錄層，其特征在于，包括以下步驟在形成細(xì)孔的所述有機(jī)介電體薄膜的一側(cè)的面上，堆積無機(jī)介電體，形成無機(jī)介電體層的步驟；在所述無機(jī)介電體層的表面上按照順序疊層記錄層及第二電極，由所述記錄層覆蓋所述細(xì)孔一端側(cè)的步驟；以及在所述細(xì)孔內(nèi)形成第一電極的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的非易失性存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，形成所述無機(jī)介電體層的步驟包含在所述細(xì)孔的內(nèi)壁面的至少一部分上形成由無機(jī)介電體所構(gòu)成的耐熱保護(hù)膜的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的非易失性存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述有機(jī)介電體薄膜的所述細(xì)孔的縱橫比為1以上10以下。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的非易失性存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述有機(jī)介電體薄膜的所述細(xì)孔的縱橫比為10以上100以下。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的非易失性存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，形成所述無機(jī)介電體層的步驟包含在基座的表面通過隔板裝載所述有機(jī)介電體薄膜之后堆積無機(jī)介電體的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的非易失性存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，具有在所述細(xì)孔內(nèi)形成第一電極的步驟；具有將形成了細(xì)孔的所述有機(jī)介電體薄膜，在含有構(gòu)成第一電極的金屬離子、同時(shí)具有不溶性導(dǎo)電板的電鍍液中浸漬的步驟；以及在所述第二電極與所述導(dǎo)電板之間流過電流的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非易失性存儲(chǔ)器，包括具有貫通正反面的第一電極(18)的絕緣基板(11)；在絕緣基板(11)的一面?zhèn)壬闲纬傻牡诙姌O(13)；以及夾持在第一電極(18)與第二電極(13)之間、通過對(duì)第一電極(18)與第二電極(13)之間施加電脈沖而改變電阻值的記錄層(12)。絕緣基板(11)包括有機(jī)介電體薄膜(112)與厚度小于有機(jī)介電體薄膜(112)的無機(jī)介電體薄膜(111)的疊層結(jié)構(gòu)，在形成無機(jī)介電體層(111)的一側(cè)形成記錄層(12)。采用該非易失性存儲(chǔ)器，能夠省電力，同時(shí)能夠增大數(shù)據(jù)可改寫(更新)次數(shù)。
文檔編號(hào)G11C16/02GK1639868SQ03804920
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者田中英行, 森本廉 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社