JPH041931B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH041931B2 JPH041931B2 JP58196583A JP19658383A JPH041931B2 JP H041931 B2 JPH041931 B2 JP H041931B2 JP 58196583 A JP58196583 A JP 58196583A JP 19658383 A JP19658383 A JP 19658383A JP H041931 B2 JPH041931 B2 JP H041931B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- electrode
- crystal semiconductor
- optical memory
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 56
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 21
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 11
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
- G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
- G11B7/242—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers
- G11B7/243—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising inorganic materials only, e.g. ablative layers
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
- G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
- G11B7/242—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers
- G11B7/243—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising inorganic materials only, e.g. ablative layers
- G11B2007/24318—Non-metallic elements
- G11B2007/2432—Oxygen
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
- G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
- G11B7/252—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers
- G11B7/254—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of protective topcoat layers
- G11B2007/25408—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of protective topcoat layers consisting essentially of inorganic materials
- G11B2007/25417—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of protective topcoat layers consisting essentially of inorganic materials containing Group 14 elements (C, Si, Ge, Sn)
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
- G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
- G11B7/252—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers
- G11B7/257—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers
- G11B2007/25705—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers consisting essentially of inorganic materials
- G11B2007/2571—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers consisting essentially of inorganic materials containing group 14 elements except carbon (Si, Ge, Sn, Pb)
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアモルフアス（無定形）構造を含む非
単結晶半導体を用いた不揮発性の光メモリを構成
せしめるための半導体メモリ装置に関する。
単結晶半導体を用いた不揮発性の光メモリを構成
せしめるための半導体メモリ装置に関する。
この発明は水素および酸素が添加されたゲルマ
ニユームまたは珪素を主成分とするとともに、周
期律表の族または族より選ばれた不純物が５
×1016〜１×1021cm-3添加された非単結晶半導体
であつて、600nｍ以下の短波長光を照射して、
この半導体の電気伝導度を小さくして記憶の書き
込みを行う工程と、逆に5μ以上（〜50μ）の赤外
または120〜300℃の熱処理によりこの半導体の電
気伝導度を向上させ、記憶の書き換えを行う工程
とを有する書き換えが可能な不揮発性半導体メモ
リ装置を提案するにある。
ニユームまたは珪素を主成分とするとともに、周
期律表の族または族より選ばれた不純物が５
×1016〜１×1021cm-3添加された非単結晶半導体
であつて、600nｍ以下の短波長光を照射して、
この半導体の電気伝導度を小さくして記憶の書き
込みを行う工程と、逆に5μ以上（〜50μ）の赤外
または120〜300℃の熱処理によりこの半導体の電
気伝導度を向上させ、記憶の書き換えを行う工程
とを有する書き換えが可能な不揮発性半導体メモ
リ装置を提案するにある。
この発明は従来ステブラ・ロンスキ効果（光照
射効果）として知られている光照射による電気伝
導度の減少、即ち一般の半導体デイバイス特に光
電変換装置としてはもつとも悪い劣化現象を逆に
積極的に利用して書き換え可能なメモリ装置を設
けることを特徴としている。即ち、従来、光電変
換装置等アモルフアス（非晶質）珪素を用いて作
らんとすると、その光電変換装置が光照射により
劣化してしまい、電気伝導度が減少してしまうこ
とが知られている。この要因を本発明人が詳しく
調べた結果、珪素、ゲルマニユーム主成分とする
族の非単結晶半導体において、そのエネルギバ
ンド（Egという）の禁止帯（Eg内という）に存
在する再結合中心密度（以下RCという）の増加
または減少に起因することが判明した。さらにこ
の半導体例えば珪素半導体中において、酸素と水
素がOH基を作り、これが珪素不対結合手と結合
したり、または分離したりして、再結合中心を増
加または減少させていることを明らかにすること
ができた。
射効果）として知られている光照射による電気伝
導度の減少、即ち一般の半導体デイバイス特に光
電変換装置としてはもつとも悪い劣化現象を逆に
積極的に利用して書き換え可能なメモリ装置を設
けることを特徴としている。即ち、従来、光電変
換装置等アモルフアス（非晶質）珪素を用いて作
らんとすると、その光電変換装置が光照射により
劣化してしまい、電気伝導度が減少してしまうこ
とが知られている。この要因を本発明人が詳しく
調べた結果、珪素、ゲルマニユーム主成分とする
族の非単結晶半導体において、そのエネルギバ
ンド（Egという）の禁止帯（Eg内という）に存
在する再結合中心密度（以下RCという）の増加
または減少に起因することが判明した。さらにこ
の半導体例えば珪素半導体中において、酸素と水
素がOH基を作り、これが珪素不対結合手と結合
したり、または分離したりして、再結合中心を増
加または減少させていることを明らかにすること
ができた。
そのモデルとして、
の可逆反応過程を提案している。即ち短波長光の
照射によりD0レベルがD-またはD+に変化する。
即ち上式で左方向に反応が変化する。その結果、
Eg内に深いRCが形成される。このRCにより電
気伝導度が低下する。しかしD-，D+は遠赤外光
または加熱処理でD0に可逆的に変化する。本発
明はかかるRCが可逆的に増加したり減少したり
する特性を積極的に利用している。
照射によりD0レベルがD-またはD+に変化する。
即ち上式で左方向に反応が変化する。その結果、
Eg内に深いRCが形成される。このRCにより電
気伝導度が低下する。しかしD-，D+は遠赤外光
または加熱処理でD0に可逆的に変化する。本発
明はかかるRCが可逆的に増加したり減少したり
する特性を積極的に利用している。
このため本発明の真性の半導体または実質的に
真性の半導体（以下単に層または型半導体と
いう）には、酸素および水素を積極的に添加して
いる。具体的には酸素は１×1020〜５×1021cm-3
例えば５×1020cm-3、また水素は５〜30原子％例
えば15原子％を含有せしめた。
真性の半導体（以下単に層または型半導体と
いう）には、酸素および水素を積極的に添加して
いる。具体的には酸素は１×1020〜５×1021cm-3
例えば５×1020cm-3、また水素は５〜30原子％例
えば15原子％を含有せしめた。
さらにかかる可逆反応にはそのフエルミレベル
をある程度伝導帯より移しN-化することがその
D-，D+，D0間の可逆過程をとらしめて有効であ
ることが判明した。即ち、活性エネルギとしてア
モルフアス珪素としては0.3〜0.7eV好ましくは
0.4〜0.6eVとした。このため周期律表の族（ナ
トリユーム、カリユーム等）、族（窒素、リン、
砒素、アンチモン等）を用いた。代表的にはNa，
Ｋ，Ｎ，Ｐである。
をある程度伝導帯より移しN-化することがその
D-，D+，D0間の可逆過程をとらしめて有効であ
ることが判明した。即ち、活性エネルギとしてア
モルフアス珪素としては0.3〜0.7eV好ましくは
0.4〜0.6eVとした。このため周期律表の族（ナ
トリユーム、カリユーム等）、族（窒素、リン、
砒素、アンチモン等）を用いた。代表的にはNa，
Ｋ，Ｎ，Ｐである。
本発明において、記憶された情報の読み出しは
この電気伝導度の大小を特定の番地に対し特定の
強さの可視光（100〜10000 lx）を１〜100μφ例
えば5μφのスポツト、例えばArレーザ（514.5n
ｍ、488nｍ）、He−Neレーザ（632.8nｍを利用）
により照射させ、番地の電気抵抗の大小により
「０」、「１」を読み出している。
この電気伝導度の大小を特定の番地に対し特定の
強さの可視光（100〜10000 lx）を１〜100μφ例
えば5μφのスポツト、例えばArレーザ（514.5n
ｍ、488nｍ）、He−Neレーザ（632.8nｍを利用）
により照射させ、番地の電気抵抗の大小により
「０」、「１」を読み出している。
即ち、本発明の半導体装置においては、第１お
よび第２の電極を面電極とし、電気エネルギはこ
の半導体の全面に印加する。しかしその番地の特
定化のため、その所定の番地に光照射をスポツト
状（１〜100μφ例えば5μφ）に行い、その番地の
電気伝導度の感度を他部（光照射が行われないデ
イスクの領域）に比べて102〜104とした。
よび第２の電極を面電極とし、電気エネルギはこ
の半導体の全面に印加する。しかしその番地の特
定化のため、その所定の番地に光照射をスポツト
状（１〜100μφ例えば5μφ）に行い、その番地の
電気伝導度の感度を他部（光照射が行われないデ
イスクの領域）に比べて102〜104とした。
そしてその場所の電気伝導度を調べることによ
り、任意の番地の記憶の読み出しを可能としたも
のである。かかる構成とすることにより、光でア
シストさせて電気信号の読み出しができる不揮発
メモリを作ることが可能となつた。このためこの
光スポツトの大きさを小さくすることにより、１
〜104Gbitのメモリも可能となり、光デイスク等
への応用が大きく、特にその成分が珪素で安価で
あり、かつ、公害材料ではなく、また酸化テルル
または光磁気デイスク用等の高価な材料を用いな
いことにより、低コスト化、光信頼性化を実施す
ることができるという大きな特長を有す。
り、任意の番地の記憶の読み出しを可能としたも
のである。かかる構成とすることにより、光でア
シストさせて電気信号の読み出しができる不揮発
メモリを作ることが可能となつた。このためこの
光スポツトの大きさを小さくすることにより、１
〜104Gbitのメモリも可能となり、光デイスク等
への応用が大きく、特にその成分が珪素で安価で
あり、かつ、公害材料ではなく、また酸化テルル
または光磁気デイスク用等の高価な材料を用いな
いことにより、低コスト化、光信頼性化を実施す
ることができるという大きな特長を有す。
さらに本発明の半導体メモリ装置の記憶の書き
込みは600nｍ以下の短波長光、例えば窒素レー
ザ（337nｍ）を１〜100μφのスポツトにて所定の
番地に照射し、最初「０」であつたものを選択的
に「１」に変更した。また記憶の書き換えはこの
デイスクのすべてを「０」とするには120〜300℃
の熱アニール例えば150℃、30分の加熱処理で安
定に「０」を作ることができた。また選択的に書
き換えを行うには5μ以上の長波長光（１〜30μ好
ましくは10.8μ）を照射して所定の番地のみ局部
加熱をしてアニールを行えばよい。かくして記憶
の書き込み、書き換えを光照射のみで行うことが
でき、大容量処理が可能となるという特徴を有す
る。
込みは600nｍ以下の短波長光、例えば窒素レー
ザ（337nｍ）を１〜100μφのスポツトにて所定の
番地に照射し、最初「０」であつたものを選択的
に「１」に変更した。また記憶の書き換えはこの
デイスクのすべてを「０」とするには120〜300℃
の熱アニール例えば150℃、30分の加熱処理で安
定に「０」を作ることができた。また選択的に書
き換えを行うには5μ以上の長波長光（１〜30μ好
ましくは10.8μ）を照射して所定の番地のみ局部
加熱をしてアニールを行えばよい。かくして記憶
の書き込み、書き換えを光照射のみで行うことが
でき、大容量処理が可能となるという特徴を有す
る。
本発明はかくのごとく半導体の電気伝導度の増
大、減少を利用して、光読み出しを可能とした非
接触型方式の半導体メモリ装置を提案するにあ
る。
大、減少を利用して、光読み出しを可能とした非
接触型方式の半導体メモリ装置を提案するにあ
る。
以下に図面に従つてその内容を記す。
第１図は透光性絶縁性基板４上に透光性導電膜
（CTOという）電極３をハロゲン元素が添加され
た酸化スズを主成分として、また酸化スズが10重
量％以下添加された酸化インジユーム（以下ITO
という）と酸化スズとの２層膜にて選択的に（Ｅ
１という）形成した。さらに第１の非単結晶半導
体（ここではＮ型）５と第２の非単結晶半導体
（ここではＩ型）６、さらに第３の非単結晶半導
体（ここではＰ型）７と積層してPIN構造を有す
る半導体１（Ｓという）およびITO等の透明透光
性を有する第２の電極の対抗電極２（以下Ｅ２と
いう）の構成をさせたＥ１ ３−Ｓ１−Ｅ２ ２
構造の縦断面図を示している。
（CTOという）電極３をハロゲン元素が添加され
た酸化スズを主成分として、また酸化スズが10重
量％以下添加された酸化インジユーム（以下ITO
という）と酸化スズとの２層膜にて選択的に（Ｅ
１という）形成した。さらに第１の非単結晶半導
体（ここではＮ型）５と第２の非単結晶半導体
（ここではＩ型）６、さらに第３の非単結晶半導
体（ここではＰ型）７と積層してPIN構造を有す
る半導体１（Ｓという）およびITO等の透明透光
性を有する第２の電極の対抗電極２（以下Ｅ２と
いう）の構成をさせたＥ１ ３−Ｓ１−Ｅ２ ２
構造の縦断面図を示している。
図面において、半導体１は、まずシラン
（SinH）ｎ＞１の珪化物気体をプラズマグロー放
電法（PCVD法）光プラズマCVD法により0.1〜
10μ例えば3μの厚さに形成した。図面では第１の
半導体５はＰ型であり、H2Si（CH3）2／（SiH4＋
H2Si（CH3）2）＝0.2〜0.7例えば0.5として同時にＢ
をB2H6等により1016〜１×1022cm-3例えば
B2H6／SiH4＝0.5％の量添加して、SixC1-X ０
＜ｘ＜１ ｘ＝0.8とした。第２の半導体はＩ型
半導体であり、Ｂの不純物の変化を少なくするに
加えてNa、Ｋ、Ｐ、Ｎを５×1016〜１×1021cm-3
添加した。例えばＮを５×1019cm-3添加した。さ
らにこの半導体をNaまたはＫをNaCl、KCl
（0.1N水温は100℃）に約10分間浸漬し、添加不
純物を例えば１×1020cm-3とした。これを乾燥さ
せてこの上面にＮ型半導体を形成した。
（SinH）ｎ＞１の珪化物気体をプラズマグロー放
電法（PCVD法）光プラズマCVD法により0.1〜
10μ例えば3μの厚さに形成した。図面では第１の
半導体５はＰ型であり、H2Si（CH3）2／（SiH4＋
H2Si（CH3）2）＝0.2〜0.7例えば0.5として同時にＢ
をB2H6等により1016〜１×1022cm-3例えば
B2H6／SiH4＝0.5％の量添加して、SixC1-X ０
＜ｘ＜１ ｘ＝0.8とした。第２の半導体はＩ型
半導体であり、Ｂの不純物の変化を少なくするに
加えてNa、Ｋ、Ｐ、Ｎを５×1016〜１×1021cm-3
添加した。例えばＮを５×1019cm-3添加した。さ
らにこの半導体をNaまたはＫをNaCl、KCl
（0.1N水温は100℃）に約10分間浸漬し、添加不
純物を例えば１×1020cm-3とした。これを乾燥さ
せてこの上面にＮ型半導体を形成した。
また第３の半導体をＮ型とし、H2Si（CH3）2／
（SiH4＋H2Si（CH3）2）＝0.05〜0.5例えば0.1として
同時にＰをPH3により1016〜×1022cm-3例えばPH
３／SiH4＝１％添加して形成し、半導体１内に
PIN接合を構成させた。
（SiH4＋H2Si（CH3）2）＝0.05〜0.5例えば0.1として
同時にＰをPH3により1016〜×1022cm-3例えばPH
３／SiH4＝１％添加して形成し、半導体１内に
PIN接合を構成させた。
この半導体膜はスパツタ法、真空蒸着法、光プ
ラズマCVD法、LT（低温）CVD法（HOMO
CVD法ともいう）、減圧CVD法を用いてもよい。
ラズマCVD法、LT（低温）CVD法（HOMO
CVD法ともいう）、減圧CVD法を用いてもよい。
さらにこの半導体を形成する工程の前後工程に
て透光電極による電極３，２を公知の真空蒸着
法、プラズマCVD法または減圧CVD法により形
成して第１図の構造を得た。
て透光電極による電極３，２を公知の真空蒸着
法、プラズマCVD法または減圧CVD法により形
成して第１図の構造を得た。
第１図の構造に対応してエネルギバンド図を第
２図に示す。
２図に示す。
このエネルギバンド図において、Ｉ型半導体は
活性エネルギ領域１４は0.3〜0.7eV例えば0.5eV
を有しており、Ｎ型の導電型を有する。さらにこ
の半導体６の伝導帯１１に流れる電子１９と価電
子帯１２を流れるホール１８とはＩ型半導体６中
に存在するRC１３を介して互いに再結合する。
活性エネルギ領域１４は0.3〜0.7eV例えば0.5eV
を有しており、Ｎ型の導電型を有する。さらにこ
の半導体６の伝導帯１１に流れる電子１９と価電
子帯１２を流れるホール１８とはＩ型半導体６中
に存在するRC１３を介して互いに再結合する。
このRCは前記した光照射効果により発生、消
滅するものと、いわゆる変化をしない珪素の不対
結合によるRCとがある。しかしこのRC１７，Ｂ
が多くなると、電子・ホールは再結合１３をして
しまうため、電気伝導度も悪くなる。この電気伝
導度の変化を第３図に示す。
滅するものと、いわゆる変化をしない珪素の不対
結合によるRCとがある。しかしこのRC１７，Ｂ
が多くなると、電子・ホールは再結合１３をして
しまうため、電気伝導度も悪くなる。この電気伝
導度の変化を第３図に示す。
図面において「１」は熱アニールして高い電気
伝導度を有し、「０」は短波長光の照射による低
い電気伝導度を示す。さらに曲線１３″は暗伝導
度であり、曲線１５″はAM１（100ｍＷ／cm2）の
光伝導度である。１４はアルゴンレーザを用いて
光照射した時の電気伝導度を示す。さらに図面よ
り明らかなごとく、さらにここにリンを添加して
増加させると曲線１３，１５を得ることができ
た。
伝導度を有し、「０」は短波長光の照射による低
い電気伝導度を示す。さらに曲線１３″は暗伝導
度であり、曲線１５″はAM１（100ｍＷ／cm2）の
光伝導度である。１４はアルゴンレーザを用いて
光照射した時の電気伝導度を示す。さらに図面よ
り明らかなごとく、さらにここにリンを添加して
増加させると曲線１３，１５を得ることができ
た。
即ちその光照射により「０」「１」のＳ／Ｎ比
を１桁近くも大きくするこのができた。４４，４
５がそれぞれ読み出し時における「１」、「０」を
有しており、その可逆的な変化より書き出しが可
能であることがわかる。
を１桁近くも大きくするこのができた。４４，４
５がそれぞれ読み出し時における「１」、「０」を
有しており、その可逆的な変化より書き出しが可
能であることがわかる。
この第１図はアモルフアス珪素の場合である
が、Ge、GexSi1-X（０＜ｘ＜１）のごとき非単結
晶化合物または混合物半導体であつても同様に可
逆変化をさせることが可能である。
が、Ge、GexSi1-X（０＜ｘ＜１）のごとき非単結
晶化合物または混合物半導体であつても同様に可
逆変化をさせることが可能である。
本発明のいう半導体とは電流を流し得る程度に
おける半導縁体をも含むことはいうまでもない。
また本発明において、高い電圧のパルス光を加え
ると、第１図において電極２，３と半導体５，７
との界面における反応も長期使用において起き、
界面では絶縁性酸化珪素ができ、特性劣化をさせ
てしまう。そのため半導体５，７はSixC1-X（０
＜ｘ＜１）とし、信頼性の向上を図つた。
おける半導縁体をも含むことはいうまでもない。
また本発明において、高い電圧のパルス光を加え
ると、第１図において電極２，３と半導体５，７
との界面における反応も長期使用において起き、
界面では絶縁性酸化珪素ができ、特性劣化をさせ
てしまう。そのため半導体５，７はSixC1-X（０
＜ｘ＜１）とし、信頼性の向上を図つた。
即ち、酸化スズを主成分とする電極３、Ｐ型
SixC1-X ０＜ｘ＜１ ｘ＝0.8（100〜500Å例え
ば200Å）−Ｉ型Si（Si：Ｏ：Ｈ＋Na、Ｋ、Ｐ、Ｎ
0.1〜3μ例えば0.5μ）−Ｎ型Si（500Å〜1μ例えば
0.2μ）Ｎ型SixC1-X（０＜ｘ＜1x＝0.9）（100〜500
Å例えば200Å）−ITOを主成分とする電極２の構
成とした。かかるエネルギバンド的にヘテロ接合
とすることにより、150〜300℃の高温度にて電極
と半導体との界面で絶縁性酸化珪素の発生を防ぐ
ことができ、高信頼性を有せしめることができ
た。
SixC1-X ０＜ｘ＜１ ｘ＝0.8（100〜500Å例え
ば200Å）−Ｉ型Si（Si：Ｏ：Ｈ＋Na、Ｋ、Ｐ、Ｎ
0.1〜3μ例えば0.5μ）−Ｎ型Si（500Å〜1μ例えば
0.2μ）Ｎ型SixC1-X（０＜ｘ＜1x＝0.9）（100〜500
Å例えば200Å）−ITOを主成分とする電極２の構
成とした。かかるエネルギバンド的にヘテロ接合
とすることにより、150〜300℃の高温度にて電極
と半導体との界面で絶縁性酸化珪素の発生を防ぐ
ことができ、高信頼性を有せしめることができ
た。
実施例 １
この実施例は第４図にその概要を示すが、光電
気プログラム書き換え可能な光読み出し方式の
ROMの不揮発性メモリである。この光メモリは
オフイス・オートメイシヨン用の光メモリデイス
クとして使用し、任意にプログラムをして利用す
る場合にきわめて有効である。
気プログラム書き換え可能な光読み出し方式の
ROMの不揮発性メモリである。この光メモリは
オフイス・オートメイシヨン用の光メモリデイス
クとして使用し、任意にプログラムをして利用す
る場合にきわめて有効である。
即ち、第４図においてＡは記憶の書き込みを示
し、Ｂは読み出しを示す。図面においてガラス、
セラミツク、有機フイルム等の絶縁基板４（100
〜500μの厚さ）上に第１の導電型電極３を反射
性電極（例えばアルミユーム）、９、CTO（例え
ば酸化ズス）８とにより0.5〜1μの厚さに形成し
た。さらにこの上に前記したごときPIN接合を有
してＩ層中に酸素、水素およびNa、Ｋ、Ｐ、Ｎ
より少なくとも１つは１×1016〜１×1021cm-3例
えばＮ−×1019、Ｎ×1020cm-3が添加された
珪素を主成分とした非単結晶半導体１を0.7μの厚
さに形成した。さらにその上側にITOのCTO２
を全面に形成した。この基板はレコード板と同様
のデイスク形状を有している。マイクロ・コンピ
ユータ３２により番地を制御させて窒素レーザ光
３５（発光波長337nｍ）を発光源３５より照射
してビーム径は１〜100μφ例えば5μφとした。か
かる500nｍ以下の短波長光の紫外光を100〜2000
ｍＷ／cm2の強度で加えることにより、再結合中心
を生成し、電気伝導度は第３図における「０」を
有せしめた。かくして例えば２４，２６に「０」
を書き込んだ。結果として他の番地２５は「１」
となつた。
し、Ｂは読み出しを示す。図面においてガラス、
セラミツク、有機フイルム等の絶縁基板４（100
〜500μの厚さ）上に第１の導電型電極３を反射
性電極（例えばアルミユーム）、９、CTO（例え
ば酸化ズス）８とにより0.5〜1μの厚さに形成し
た。さらにこの上に前記したごときPIN接合を有
してＩ層中に酸素、水素およびNa、Ｋ、Ｐ、Ｎ
より少なくとも１つは１×1016〜１×1021cm-3例
えばＮ−×1019、Ｎ×1020cm-3が添加された
珪素を主成分とした非単結晶半導体１を0.7μの厚
さに形成した。さらにその上側にITOのCTO２
を全面に形成した。この基板はレコード板と同様
のデイスク形状を有している。マイクロ・コンピ
ユータ３２により番地を制御させて窒素レーザ光
３５（発光波長337nｍ）を発光源３５より照射
してビーム径は１〜100μφ例えば5μφとした。か
かる500nｍ以下の短波長光の紫外光を100〜2000
ｍＷ／cm2の強度で加えることにより、再結合中心
を生成し、電気伝導度は第３図における「０」を
有せしめた。かくして例えば２４，２６に「０」
を書き込んだ。結果として他の番地２５は「１」
となつた。
この記憶の書き込みは基板全体を超高圧水銀灯
（2537Å）を照射して「０」の絶縁性としておき、
逆にCOレーザ（ウエーブガイド型）にて10.6μの
遠赤外光を照射して特定の領域を「１」としても
よい。
（2537Å）を照射して「０」の絶縁性としておき、
逆にCOレーザ（ウエーブガイド型）にて10.6μの
遠赤外光を照射して特定の領域を「１」としても
よい。
かかる方式の方が読み出し時におけるノイズマ
ージンを向上させることができるという特徴を有
する。
ージンを向上させることができるという特徴を有
する。
記憶の読み出しは第４図Ｂに示してあるが、所
定の番地に弱い（記憶情報が変化しない範囲で強
い）光照射をアルゴンレーザ（488nｍ、515nｍ）
３３を読み出しを行う番地に照射して指定した。
その番地をコンピユータ３２にインプツトし、そ
の信号に同期して電気パルス２９を加えた。そし
てこの光照射された検出番地の情報を抵抗２６に
より検出３１した。
定の番地に弱い（記憶情報が変化しない範囲で強
い）光照射をアルゴンレーザ（488nｍ、515nｍ）
３３を読み出しを行う番地に照射して指定した。
その番地をコンピユータ３２にインプツトし、そ
の信号に同期して電気パルス２９を加えた。そし
てこの光照射された検出番地の情報を抵抗２６に
より検出３１した。
このタイムチヤートは第５図に示してある。
即ち、第５図Ａ，Ｂが記憶の書込みである。
強光パルス照射４７，４８により光デイスクの
一部に選択的に高抵抗領域４４，４６が第５図Ｂ
のごとく形成される。４４，４５，４６は第４図
Ａの２４，２５，２６に対応している。
一部に選択的に高抵抗領域４４，４６が第５図Ｂ
のごとく形成される。４４，４５，４６は第４図
Ａの２４，２５，２６に対応している。
また読み出しは第５図Ｃ，Ｄに示されている
が、電圧２９を光に同期して印加し、その出力電
位を第５図Ｄに示すごとく３８，３９として得る
ことができた。
が、電圧２９を光に同期して印加し、その出力電
位を第５図Ｄに示すごとく３８，３９として得る
ことができた。
即ちこの光メモリ（プログラムROM）は光に
よりレコード板状のデイスクの一部を高抵抗領域
または低抵抗領域とし、他部を逆に相対的に低抵
抗領域または高抵抗領域としたもので、また読み
出しも番地の指定を光にて非接触で行い、読み出
しを電気伝導とするため、非接触の高電気読み出
しを可能とした。このためいわゆる光電気書込み
の書き換え可能なROMを作ることができた。こ
の発明は、従来より知られた基板の一部を選択的
に除去して形成させる書き換え不可能な光デイス
クメモリとはまつたく原理を異にしている。さら
にその記憶情報の書き換えが可能であり、不揮発
性であることより大容量の光デイスクメモリとし
て理想的であることが判明した。
よりレコード板状のデイスクの一部を高抵抗領域
または低抵抗領域とし、他部を逆に相対的に低抵
抗領域または高抵抗領域としたもので、また読み
出しも番地の指定を光にて非接触で行い、読み出
しを電気伝導とするため、非接触の高電気読み出
しを可能とした。このためいわゆる光電気書込み
の書き換え可能なROMを作ることができた。こ
の発明は、従来より知られた基板の一部を選択的
に除去して形成させる書き換え不可能な光デイス
クメモリとはまつたく原理を異にしている。さら
にその記憶情報の書き換えが可能であり、不揮発
性であることより大容量の光デイスクメモリとし
て理想的であることが判明した。
以上の説明より明らかなごとく、本発明は非晶
質珪素に水素、酸素等の不純物を多量に添加しそ
の可逆的な電気伝導度の変化を制御することによ
り不揮発性メモリとしたもので、同一半導体中に
設けることはその実施態様であるこのPN接合を
１つではなくPNIPN接合等によりその「０」
「１」のコントラストを増大させることも有効で
あり、さらに同一技術思想に基づく多くの応用が
可能である。
質珪素に水素、酸素等の不純物を多量に添加しそ
の可逆的な電気伝導度の変化を制御することによ
り不揮発性メモリとしたもので、同一半導体中に
設けることはその実施態様であるこのPN接合を
１つではなくPNIPN接合等によりその「０」
「１」のコントラストを増大させることも有効で
あり、さらに同一技術思想に基づく多くの応用が
可能である。
第１図は本発明のPIN接合を用いた半導体装置
の断面図である。第２図は本発明の理論を説明す
るためのエネルギバンド図である。第３図は非単
結晶半導体の電気伝導度の変化特性を示す。第４
図は本発明の半導体メモリ装置の実施例を示す。
第５図は第４図の実施例に用いられたタイムチヤ
ートを示す。
の断面図である。第２図は本発明の理論を説明す
るためのエネルギバンド図である。第３図は非単
結晶半導体の電気伝導度の変化特性を示す。第４
図は本発明の半導体メモリ装置の実施例を示す。
第５図は第４図の実施例に用いられたタイムチヤ
ートを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 導電性基板または絶縁性を有する基板上の導
電層よりなる第１の電極上に水素および酸素が添
加された珪素または珪素を主成分とする非単結晶
半導体と、該非単結晶半導体上に第２の電極とを
設け、前記第１または第２の電極の少なくとも一
方が透光性を有する不揮発性光メモリと、該光メ
モリに光ビームを局部的に照射して低電気伝導領
域を形成する手段と、局部的または部分的に赤外
線または熱エネルギを照射して高電気伝導領域を
形成する手段と、前記低電気伝導領域および高電
気伝導領域とに第１または第２の電極側から光を
照射し、光照射された番地の電気伝導の多少を検
出する手段とを具備することを特徴とする光メモ
リ装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、非単結晶半
導体はNa、Ｋ、Ｐ、Ｎ等の周期律表の族およ
び族より選ばれた不純物が５×1016〜１×1021
cm-3添加されたことを特徴とする光メモリ装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、PIN接合を
有する非単結晶半導体に逆バイアスを加えて光ビ
ームを照射することで、低電気伝導度領域を形成
することを特徴とする光メモリ装置。 ４ 導電性基板または絶縁性を有する基板上の導
電層よりなる第１の電極上に水素および酸素が添
加された珪素または珪素を主成分とする非単結晶
半導体と、該非単結晶半導体上に第２の電極とを
設け、前記第１または第２の電極の少なくとも一
方が透光性を有する不揮発性光メモリと、該光メ
モリに光ビームを局部的に照射して前記半導体に
低電気伝導領域を形成する工程と、前記半導体に
局部的または部分的に赤外線または熱エネルギを
照射して高電気伝導領域を形成する工程と、前記
光メモリ上の低電気伝導領域と高電気伝導領域と
に第１または第２の電極側から光を照射し、光照
射された番地の電気伝導の多少を検出することに
より、記憶されたメモリ情報を読み出す工程を有
することを特徴とする光メモリ装置書込み読み出
し方式。 ５ 特許請求の範囲第４項において、非単結晶半
導体はNa、Ｋ、Ｐ、Ｎ等の周期律表の族およ
び族より選ばれた不純物が５×1016〜１×1021
cm-3添加されたことを特徴とする光メモリ装置書
込み読み出し方式。 ６ 特許請求の範囲第４項において、PIN接合を
有する非単結晶半導体に逆バイアスを加えて光ビ
ームを照射することで、低電気伝導度領域を形成
することを特徴とする光メモリ装置書込み読み出
し方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196583A JPS6087444A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 光メモリ装置およびその書込み読み出し方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196583A JPS6087444A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 光メモリ装置およびその書込み読み出し方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6087444A JPS6087444A (ja) | 1985-05-17 |
| JPH041931B2 true JPH041931B2 (ja) | 1992-01-14 |
Family
ID=16360152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58196583A Granted JPS6087444A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 光メモリ装置およびその書込み読み出し方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6087444A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62298942A (ja) * | 1986-06-19 | 1987-12-26 | Canon Inc | 記録媒体への記録再生方法および記録再生装置 |
-
1983
- 1983-10-20 JP JP58196583A patent/JPS6087444A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6087444A (ja) | 1985-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5335219A (en) | Homogeneous composition of microcrystalline semiconductor material, semiconductor devices and directly overwritable memory elements fabricated therefrom, and arrays fabricated from the memory elements | |
| JP2764043B2 (ja) | 紫外線透過窒化シリコン | |
| JPH0432554B2 (ja) | ||
| CN102280365A (zh) | 包括硅纳米晶体的多层结构及光感测单元的制作方法 | |
| US20040042265A1 (en) | Method and apparatus for controlling metal doping of a chalcogenide memory element | |
| US4855950A (en) | Optical storage apparatus including a reversible, doping modulated, multilayer, amorphous element | |
| JPH041931B2 (ja) | ||
| Matsushita et al. | Photovoltaic Effect of Amorphous In x Se1-x Film–SnO2 Structure | |
| JPS6059594A (ja) | 半導体メモリ装置 | |
| US4900691A (en) | Method of fabrication for optical storage apparatus | |
| JPH0575154A (ja) | 光起電力装置 | |
| JP2000106401A (ja) | メモリ素子およびその製造方法ならびに集積回路 | |
| JPS58122783A (ja) | 光起電力装置 | |
| JPH041930B2 (ja) | ||
| JPS6059593A (ja) | 光記録及び光読出し方法 | |
| JPS6184074A (ja) | 半導体装置 | |
| US4747077A (en) | Method of detecting the conductance state of a non-volatile memory device | |
| JP2541576B2 (ja) | イメ−ジ光メモリデバイス、光記録方法および光メモリの製法 | |
| JPH0424878B2 (ja) | ||
| Pascual Sánchez | Crystalline silicon Heterojunction solar cells | |
| Chen et al. | Reliable BiI3-Based Resistive Random-Access Memory Devices with a High On/Off Ratio | |
| JPS6055675A (ja) | 半導体メモリ装置 | |
| JP3172365B2 (ja) | 光起電力装置及びその製造方法 | |
| Qi et al. | Interface Fermi‐Level Engineering for Selective Hole Extraction Without p‐Type Doping In Cdte Solar Cells to Reach High Open Circuit Voltage (> 1 V) | |
| JPH0584065B2 (ja) |