JPH08148588A

JPH08148588A - 光記憶装置およびそれに用いる書込み装置ならびに読出し装置

Info

Publication number: JPH08148588A
Application number: JP28844894A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kayama; 聡香山
Original assignee: Hitachi ULSI Engineering Corp; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Solutions Technology Ltd
Priority date: 1994-11-22
Filing date: 1994-11-22
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】高速でランダムな情報の書換えが可能な光記
憶装置を提供する。【構成】電荷蓄積層であるメモリセルのフローティン
グゲート５は、コントロールゲート７よりも面積が大き
く、その一部がコントロールゲート７と重なる部分から
はみ出した構造になっており、この部分に基板１中を通
ってその裏面の光反射層１５に終端する電界が発生す
る。メモリセルへの情報の書込みは、選択回路により選
択された所定のメモリセルのドレイン領域３およびコン
トロールゲート７をソース領域２に対して正電位とし、
発生したホットエレクトロンをフローティングゲート５
に注入して行う。情報の読出し（再生）は、フローティ
ングゲート５に光を照射し、その端部で発生するフリン
ジ電界Ｅf の影響による偏光の変化を読み取ることによ
って行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光を使って情報の再生
（読出し）を行う記憶装置に関し、特に、高速でランダ
ムな情報の書換えが可能な光記憶装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】光を使って情報の読出しを行う記憶装置
として、ＣＤ（コンパクト・ディスク）が一般に知られ
ている。ＣＤは、ディスクの表面に形成したピット列
（凹凸面）にレーザ光を照射し、凹凸による反射率の差
を情報として読み取るものであり、現在多量に普及して
いるものは再生専用である。

【０００３】情報の書換えが可能な光ディスクについて
は、例えば「書換え可能光ディスク材料」（１９８９
年、工業調査会発行）などに紹介されている。

【０００４】書換え型光ディスクには磁気光学効果を利
用した光磁気ディスクや、相変化を利用した光ディスク
などがある。光磁気ディスクは、垂直磁化膜を用い、磁
界とレーザ光の熱により磁化の方向を変化させて情報を
記録するものであり、再生には、レーザ光を照射して光
の偏光面の回転を検出する方法が用いられる。他方、相
変化型光ディスクは、レーザ光による加熱によりディス
ク材料を相変化させて情報を記録するものであり、再生
には、レーザ光を照射して相による反射率の差を読み取
る方法が用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の書換え型光ディスクは、再生の場合と同様に、機械的
な機構により順次記憶単位（ビット）をアクセスして書
換えを行っているため、ランダムな書換えに時間がかか
るという欠点があった。

【０００６】本発明の目的は、高速でランダムな情報の
書換えが可能な光記憶装置を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、上記光記憶装置に情
報を書き込むための書込み装置を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、上記光記憶装置に書
き込まれた情報を再生するための読出し装置を提供する
ことにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。

【００１１】本発明の光記憶装置は、電気光学効果を有
する材料の一部に電気的に書き込み可能な電荷蓄積層を
設け、前記電荷蓄積層に注入された電荷の有無に対応す
るフリンジ電界による偏光の変化を情報として読み取る
ものである。

【００１２】本発明の光記憶装置は、電気的に書き込み
可能な電荷蓄積層を形成した第１の基板と、電気光学効
果を有する材料で構成された第２の基板とを対向して配
置し、前記第１の基板の電荷蓄積層に注入された電荷の
有無に対応するフリンジ電界による偏光の変化を情報と
して読み取るものである。

【００１３】本発明の光記憶装置は、基板上に一対の電
極とそれらの間に挟まれた強誘電体層とを形成し、極性
の異なる電圧の印加による前記強誘電体層の自発分極の
方向の変化を情報として読み取るものである。

【００１４】

【作用】上記した手段によれば、電気光学効果を有する
材料の中あるいはそれに近接して設けた電荷蓄積層の電
荷によりその近傍に電界が発生し、その電界によりその
近傍の電気光学効果材料の屈折率にわずかな異方性が生
じ、レーザ光の偏向面を回転させる。例えば、電荷があ
るときの偏向面に合わせて、そのときに光の強度が最大
で電荷がないときに最小となるように検光子を回転させ
ておくと、電荷の有無に応じた光強度の変化が検出可能
になる。

【００１５】電荷蓄積層の電荷の有無を情報単位とする
ことにより、情報の書換えを電気的に行うことができ
る。強誘電体の分極を利用する場合もほぼ同様に、情報
の電気的書換えと光による読み取りが行える。以上によ
り、特に高速でランダムな情報の書換えが可能となる。

【００１６】電荷の注入の別の方法としては、電荷蓄積
層に電子線を照射しても可能である。この場合、基板は
特に半導体でなくとも良く、基板上に書き込みのための
回路を集積する必要もなくなる。

【００１７】電荷蓄積層と対向する近接位置にそれと電
位差を持つ別の導電層を設けることによりその間に発生
する電界強度を大きくし、光に対する効果を強力にする
ことができる。

【００１８】電気光学効果を有する材料を基板に接近さ
せれば、特に電気光学効果を持たない基板上に電荷蓄積
層を配置した場合にも、電荷の有無に対応するフリンジ
電界による偏光の変化を情報として読み取ることが可能
である。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、実施例を説明するための全図におい
て同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り
返しの説明は省略する。

【００２０】（実施例１）図１は、本発明の実施例１で
ある光記憶装置のメモリセル（４ビット分）を示す平面
図、図２は、図１のII−II’線における断面図である。

【００２１】この光記憶装置のメモリセルは、電場の中
で光学的性質が変化する、いわゆる電気光学効果を備え
たＧａＡｓなどの化合物半導体からなる基板１の主面上
に形成される。

【００２２】メモリセルは、半導体メモリの一種のＥＥ
ＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programable Read On
ly Memory)などと同じように、基板１に形成されたソー
ス領域２およびドレイン領域３と、基板１上に第１ゲー
ト絶縁膜４を介して形成されたフローティングゲート
（電荷蓄積層）５およびこのフローティングゲート５上
に第２ゲート絶縁膜６を介して形成されたコントロール
ゲート７とで構成されており、１個のメモリセルが１ビ
ット(bit) の情報を記憶する。

【００２３】各メモリセルのソース領域２は、絶縁膜８
に開孔された接続孔９内のオーミック電極１０を介して
配線１１に接続されており、ドレイン領域３は、絶縁膜
８に開孔された他の接続孔９内のオーミック電極１０を
介して配線１２に接続されている。また、各メモリセル
のコントロールゲート７は、上記配線１１、１２と直交
する方向に延在し、コントロールゲート７と一体に形成
された配線（ワード線）１３に接続されている。図示は
省略するが、これらの配線１１、１２、１３は、メモリ
セルを選択する選択回路（ＸアドレスデコーダおよびＹ
アドレスデコーダ）、電源回路などに接続されている。

【００２４】基板１の主面には、上記のようなメモリセ
ルがマトリクス状に多数形成されてメモリアレイを構成
している。また、基板１の表面には、メモリセルおよび
配線１１、１２、１３を覆う表面保護膜１４が形成され
ており、さらに、基板１の裏面には、金属膜を被着して
形成した光反射層１５が形成されている。

【００２５】図３および図４は、上記メモリセル１個分
の拡大斜視図である。なお、これらの図は、前記配線１
１、１２、１３の図示を省略してある。

【００２６】メモリセルへの情報の書込みは、半導体メ
モリのＥＥＰＲＯＭなどと同じように、選択回路により
選択された所定のメモリセルのドレイン領域３およびコ
ントロールゲート７をソース領域２に対して正電位と
し、発生したホットエレクトロンをフローティングゲー
ト５に注入して行う。また、情報の消去は、コントロー
ルゲート７を接地すると共に、基板１に正の高電圧を印
加し、フローティングゲート５からエレクトロンを引き
出して行う。

【００２７】本実施例の光記憶装置は、情報の読出し
（再生）の際に利用する物理現象が従来の光ディスクな
どと異なり、電気光学効果を利用する。

【００２８】図３に示すように、電荷蓄積層であるフロ
ーティングゲート５は、コントロールゲート７よりも面
積が大きく、その一部がコントロールゲート７と重なる
部分から水平方向にはみ出した構造になっており、図５
に示すように、この部分に基板１中を通ってその裏面の
光反射層１５に終端する電界が発生する。情報の読出し
（再生）は、この部分に基板１の上方から光を照射し、
フローティングゲート５の端部で発生するフリンジ電界
Ｅf の影響による偏光の変化を読み取ることによって行
う。

【００２９】図６は、本実施例の光記憶装置の情報の再
生に用いる読出し装置の一例を示す構成図である。

【００３０】この読出し装置は、特に制限はされない
が、光源であるレーザダイオード７１、平行レンズ７
２、偏光子７３、ハーフミラー７４、対物レンズ７５、
検光子７７、フォトダイオード７８、増幅器７９などか
ら構成される。

【００３１】情報の読み取りは、基板１の主面に形成さ
れたメモリセルの電荷蓄積層（フローティングゲート
５）の横に偏光子７３により直線偏光としたレーザ光Ｌ
₁を照射し、ハーフミラー７４を通して戻った反射光Ｌ
₂の偏光状態が電荷の有無に対応するフリンジ電界によ
って変化しているのを検光子７７で検出し、これをフォ
トダイオード７８で電気信号Ｓに変換する。

【００３２】次に、本実施例の光記憶装置の製造方法の
一例を図７〜図１４（メモリセル２ビット分の断面図）
を用いて説明する。

【００３３】まず、図７に示すように、ｐ^-型のＧａＡ
ｓからなる基板１上にＣＶＤ法で酸化シリコン膜を堆積
して第１ゲート絶縁膜４を形成した後、この第１ゲート
絶縁膜４上にＣＶＤ法で多結晶シリコン膜５Ａを堆積す
る。

【００３４】次に、図８に示すように、フォトレジスト
１８Ａをマスクにしたドライエッチングで多結晶シリコ
ン膜５Ａをパターニングすることにより、メモリセルの
フローティングゲート（電荷蓄積層）５を形成する。

【００３５】次に、フォトレジスト１８Ａを除去した
後、図９に示すように、基板１上にＣＶＤ法で酸化シリ
コン膜を堆積して第２ゲート絶縁膜６を形成し、次い
で、フローティングゲート５および新たなフォトレジス
ト１８Ｂをマスクにして基板１にｎ型不純物（例えばＳ
ｉ）をイオン注入する。

【００３６】次に、フォトレジスト１８Ｂを除去した
後、図１０に示すように、基板１をアニールして上記不
純物を活性化することにより、メモリセルのソース領域
２およびドレイン領域３を形成し、次いで、基板１上に
ＣＶＤ法で多結晶シリコン膜７Ａを堆積する。

【００３７】次に、図１１に示すように、フォトレジス
ト１８Ｃをマスクにしたドライエッチングで多結晶シリ
コン膜７Ａ、第２ゲート絶縁膜６をパターニングするこ
とにより、メモリセルのコントロールゲート７（および
図１１には示さない配線１３）を形成する。

【００３８】次に、フォトレジスト１８Ｃを除去した
後、図１２に示すように、ソース領域２およびドレイン
領域３の上部の第１ゲート絶縁膜４をエッチングで除去
し、露出したソース領域２およびドレイン領域３の表面
に電子ビーム蒸着法などでＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕなどの
オーミック金属膜を堆積してオーミック電極１０を形成
する。

【００３９】次に、図１３に示すように、基板１上にＣ
ＶＤ法で酸化シリコンなどの絶縁膜８を堆積した後、オ
ーミック電極１０の上部の絶縁膜８をエッチングで除去
して接続孔９を形成し、次いで図１４に示すように、基
板１上にスパッタ法などでＡｕまたはＡｌなどの金属膜
を堆積し、これをパターニングして配線１１、１２を形
成する。また、このとき基板１の裏面にも同じ金属膜を
堆積して光反射層１５を形成する。その後、基板１上に
ＣＶＤ法で酸化シリコンなどの絶縁膜を堆積して表面保
護膜１４を形成することにより、前記図１、２に示す光
記憶装置のメモリセルが完成する。

【００４０】なお、メモリセルのフローティングゲート
５やコントロールゲート７は、多結晶シリコンの他、Ｗ
Ｓｉx などの高融点金属シリサイドやＡｌ、あるいはそ
れらと多結晶シリコンとの重ね膜で構成してもよい。

【００４１】本実施例では、電荷蓄積層をフローティン
グゲート５で構成したが、例えばメモリセルをＭＮＯＳ
(Metal Nitride Oxide Semiconductor) 構造で構成し、
酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との界面に電荷を蓄積
するようにしてもよい。

【００４２】また、電気光学効果を持たない材料（例え
ばＳｉなど）で構成した基板の主面にＥＥＰＲＯＭ類似
の集積回路を形成し、その表面に電気光学効果を持つ第
２の基板（例えばＧａＡｓ基板）を接近させて光を照射
することにより、本実施例と同様の光記憶装置を得るこ
とができる。電気光学効果を持つ第２の基板材料として
は、ＧａＡｓの他、例えばＬｉＮｂＯ₃などの無機系電
気光学材料や、各種の有機系電気光学材料を使用するこ
ともできる。

【００４３】また、電気光学効果を持たない材料（例え
ばＳｉなど）で構成した基板上に電気光学効果を持った
材料（例えばＧａＡｓなど）で構成した基板を貼り合わ
せるか、ＭＯＣＶＤ，ＭＢＥなどでＧａＡｓ結晶を成長
させてもよい。

【００４４】（実施例２）図１５は、本発明の実施例２
である光記憶装置のメモリセル（６ビット分）を示す平
面図、図１６は、図１５のXVI −XVI ’線における断面
図である。

【００４５】本実施例の光記憶装置のメモリセルは、前
記実施例１と同様、電気光学効果を備えたＧａＡｓから
なる基板１の主面上に形成されているが、前記実施例１
のメモリセルと異なり、ソース領域２、ドレイン領域３
を分離して設けず、これらを一つのｎ⁺型半導体領域１
７で一体に形成することにより、高集積化を実現してい
る。

【００４６】情報の書込みは、ｎ⁺型半導体領域１７を
接地すると共に、コントロールゲート７を正電位とし、
ファウラー・ノルドハイム(Fowler-Nordoheim)トンネル
を利用してエレクトロンをフローティングゲート５に注
入する。また、情報の消去は、ｎ⁺型半導体領域１７、
コントロールゲート７を共に正電位とし、フローティン
グゲート５中のエレクトロンをファウラー・ノルドハイ
ムトンネルで引き抜く。情報の読出し（再生）は、前記
実施例１と同じ方法で行う。

【００４７】（実施例３）図１７は、本発明の実施例３
である光記憶装置のメモリセルを示す平面図、図１８
は、図１７のXVIII −XVIII ’線における断面図であ
る。

【００４８】前記実施例１、２の光記憶装置は、電気光
学効果を備えた基板１を使用し、電荷蓄積部の端部で発
生するフリンジ電界の影響による偏光の変化を読み取る
ことで情報の読出し（再生）を行うものであるが、本実
施例の光記憶装置は、電場内における強誘電体の自発分
極を利用して情報の読出しを行う。

【００４９】本実施例の光記憶装置のメモリセルＭＣ
は、例えばＳｉ、ＧａＡｓなどからなる基板２０の主面
上に形成された一対の電極（下部電極２１および上部電
極２２）とそれらに挟まれた強誘電体層２３とで構成さ
れ、１個のメモリセルが１ビット(bit) の情報を記憶す
る。

【００５０】強誘電体層２３は、（Ｂａ，Ｓｒ）Ｔｉ
Ｏ、ＴｉＯ、ＹＯ、ＰＺＴ、ＰＬＺＴなどの強誘電体薄
膜をスパッタ法などを使って基板２０上に堆積して形成
する。また、下部電極２１および上部電極２２は、スパ
ッタ法などを使って基板２０上に堆積したＡｕ、Ａｌな
どの金属膜をパターニングして形成する。図示は省略す
るが、上記下部電極２１および上部電極２２は、メモリ
セルを選択する選択回路（ＸアドレスデコーダおよびＹ
アドレスデコーダ）、電源回路などに接続されている。

【００５１】図１７に示すように、基板２０の主面に
は、下部電極２１および上部電極２２が互いに交差する
方向に延在し、それらの交差部にメモリセルが一個ずつ
形成されている。また、図１８に示すように、基板２０
の表面には、下部電極２１、上部電極２２および強誘電
体層２３を覆う表面保護膜１４が形成されている。

【００５２】情報の書込みは、メモリセルの一対の電極
（下部電極２１、上部電極２２）の間に極性を変えた電
圧を印加して行い、読み取り（再生）は、一対の電極間
の強誘電体層２３に光Ｌを照射し、強誘電体層２３の自
発分極方向の違いによる反射光の位相変化を、例えば前
記実施例１の読出し装置（図６参照）を使って読み取る
ことにより行う。

【００５３】（実施例４）図１９は、本発明の実施例４
である光記憶装置のメモリセルを示す平面図、図２０
は、図１９のXX−XX’線における断面図である。

【００５４】本実施例の光記憶装置は、例えばＳｉ、Ｇ
ａＡｓなどからなる基板２０の主面上に電荷の注入を行
う第１電極（電荷蓄積層）３０と第２電極３１とを近接
して配置し、それらを電気光学効果を持った有機膜３２
で覆っている。第２電極は、各メモリセルに共通で、電
荷の注入は行わず、フローティング状態となっている
か、または接地などの固定電位に接続されている。

【００５５】第１電極３０と第２電極３１との間には、
電気光学効果を持った材料である有機膜３２中を通る電
荷蓄積層（第１電極３０）の電荷の有無に応じた電界が
発生するため、そこに光Ｌを照射して反射光の偏光面の
変化を検出することで情報の読み取り（再生）を行うこ
とができる。光Ｌは、基板２０の上方から第１電極３０
上に照射して反射させてもよいが、例えば電気光学効果
材料の上に第１電極３０を設け、基板２０の裏面から光
を照射して情報の読み取りを行ってもよい。

【００５６】図２１は本実施例の光記憶装置に情報を書
き込むための書込み装置の一例を示す構成図である。

【００５７】この書込み装置は、上記光記憶装置とは別
の基板３３の主面にＭＯＳＦＥＴＱ、抵抗３４、書き込
みのための選択可能な電極３５、Ｘアドレスデコーダ４
０、Ｙアドレスデコーダ４１、電源回路４２、４３など
からなる回路を集積した構成になっている。

【００５８】情報を書き込むときは、この基板３３の主
面を光記憶装置の基板２０の主面に密着あるいは１μｍ
程度まで接近させ、書込み装置の電源回路４２、４３の
極性を同期して変化させて電極３５への電圧出力を行
い、光記憶装置の対向する第１電極（電荷蓄積層）３０
に電荷を注入する。

【００５９】書込み装置の基板３３を光記憶装置の基板
２０に接近させるには、例えば基板２０、３３の間にス
ペーサを設けるか、エアー圧などにより基板３３を基板
２０上に浮上させる。書込み装置の電極３５は、図２１
に示すような平板状に限らず、例えば針状にして電界が
集中するようにしてもよい。

【００６０】本実施例の光記憶装置は、電気光学効果を
持った有機膜３２に代えて、例えば酸化シリコンのよう
な通常の絶縁膜で第１電極３０と第２電極３１を覆って
もよく、その場合は、通常の絶縁膜の上に電気光学効果
を持つ材料で構成された基板を接近させて光を照射する
ことにより、同様に情報の読み取りが可能となる。ま
た、その際、電気光学効果を持つ基板に透明電極を被着
しておけば第２電極３１も不要となるので、光記憶装置
の集積度を向上させることができる。

【００６１】（実施例５）図２２は、本発明の実施例５
である光記憶装置を示す平面図、図２３は、図２２のXX
III −XXIII ’線における断面図である。また、図２３
には書込み装置５０、読出し装置６０および位置合わせ
機構６１も同時に示してある。

【００６２】本実施例の光記憶装置は、例えば接地など
の固定電位に接続された電極５２を基板５１の主面の全
面にわたって形成し、この電極５２上に強誘電体層５
３、５４および光反射層５５を多数設けた構成になって
いる。強誘電体層５３、５４は、基板５１の全面に一様
に形成してもよい。

【００６３】情報の書込みは、前記実施例４（図２１参
照）の書込み装置５０を光記憶装置の基板５１上に対向
して配置し、まず、光を用いた読出し装置６０によって
光反射層５５の位置を読み取る。次に、この情報に基づ
いて位置合わせ機構６１を駆動し、書込み装置５０の基
板３３の主面に形成された書込み用の電極３５と光記憶
装置の強誘電体層５３、５４とが対応するように位置合
わせした後、書込み装置５０の回路（Ｘアドレスデコー
ダ４０、Ｙアドレスデコーダ４１）で所定の電極３５を
選択し、光記憶装置の電極５２との間に電界を発生させ
て強誘電体層５３と強誘電体層５４の分極方向を変化さ
せて情報を書き込む。この時、分極変化を容易にするた
めに基板５１の温度を上昇させてもよい。

【００６４】情報の読出しは強誘電体層５３、５４に光
を照射し、分極方向の違いによる反射光の位相変化を読
出し装置６０を使って読み取る。図２４は、読出し装置
６０の構成の一例であり、特に制限されないが、光源で
あるレーザダイオード８１、平行レンズ８２、偏光子８
３、ハーフミラー８４、対物レンズ８５、検光子８６、
レンズ系８７、光検出器集積回路８８、位置合わせ機構
８９などから構成される。

【００６５】この読出し装置６０は、レンズ系８７によ
り光記憶装置の像を拡大し、位置合わせ機構８９を使っ
てこの拡大像を光検出器集積回路８８に結像させるの
で、集積度の低い光検出器集積回路８８であっても、集
積度の高い光記憶装置の読出しが可能となる。

【００６６】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００６７】前記実施例では、基板上に堆積した導電層
をパターニングして電荷蓄積層を形成したが、電気光学
効果を有する材料の一部にイオン注入法で不純物を打ち
込んで電荷蓄積層を形成することもできる。

【００６８】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。

【００６９】本発明の光記憶装置によれば、電荷蓄積層
の電荷の有無を情報単位としたことにより、高速でラン
ダムな情報の書換えが可能となる。

【００７０】また、本発明の光記憶装置によれば、強誘
電体の分極を情報単位としたことにより、高速でランダ
ムな情報の書換えが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１である光記憶装置の要部を示
す平面図である。

【図２】図１のII−II’線における断面図である。

【図３】実施例１の光記憶装置のメモリセル１個分を示
す拡大斜視図である。

【図４】実施例１の光記憶装置のメモリセル１個分を示
す拡大斜視図である。

【図５】実施例１の光記憶装置のメモリセル１個分を示
す拡大斜視図である。

【図６】実施例１の光記憶装置に用いる読出し装置の構
成図である。

【図７】実施例１の光記憶装置の製造方法を示す基板の
断面図である。

【図８】実施例１の光記憶装置の製造方法を示す基板の
断面図である。

【図９】実施例１の光記憶装置の製造方法を示す基板の
断面図である。

【図１０】実施例１の光記憶装置の製造方法を示す基板
の断面図である。

【図１１】実施例１の光記憶装置の製造方法を示す基板
の断面図である。

【図１２】実施例１の光記憶装置の製造方法を示す基板
の断面図である。

【図１３】実施例１の光記憶装置の製造方法を示す基板
の断面図である。

【図１４】実施例１の光記憶装置の製造方法を示す基板
の断面図である。

【図１５】本発明の実施例２である光記憶装置の要部を
示す平面図である。

【図１６】図１５のXVI −XVI ’線における断面図であ
る。

【図１７】本発明の実施例３である光記憶装置の要部を
示す平面図である。

【図１８】図１７のXVIII −XVIII ’線における断面図
である。

【図１９】本発明の実施例４である光記憶装置の要部を
示す平面図である。

【図２０】図１９のXX−XX’線における断面図である。

【図２１】実施例４の光記憶装置に用いる書込み装置の
構成図である。

【図２２】本発明の実施例５である光記憶装置の要部を
示す平面図である。

【図２３】図２２のXXIII −XXIII ’線における断面図
である。

【図２４】実施例５の光記憶装置に用いる読出し装置の
構成図である。

【符号の説明】

１基板２ソース領域３ドレイン領域４第１ゲート絶縁膜５フローティングゲート（電荷蓄積層）５Ａ多結晶シリコン膜６第２ゲート絶縁膜７コントロールゲート７Ａ多結晶シリコン膜８絶縁膜９絶縁膜１０オーミック電極１１配線１２配線１３配線１４表面保護膜１５光反射層１７ｎ⁺型半導体領域１８Ａフォトレジスト１８Ｂフォトレジスト１８Ｃフォトレジスト２０基板２１下部電極２２上部電極２３強誘電体層３０第１電極３１第２電極３２有機膜３３基板３４抵抗３５電極４０Ｘアドレスデコーダ４１Ｙアドレスデコーダ４２電源回路４３電源回路５０書込み装置５１基板５２電極５３強誘電体層５４強誘電体層５５光反射層６０読出し装置６１位置合わせ機構７１レーザダイオード７２平行レンズ７３偏光子７４ハーフミラー７５対物レンズ７７検光子７８フォトダイオード７９増幅器８１レーザダイオード８２平行レンズ８３偏光子８４ハーフミラー８５対物レンズ８６検光子８７レンズ系８８光検出器集積回路８９位置合わせ機構Ｅ電気信号Ｌ₁ レーザ光Ｌ₂ 反射光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光によって情報が読み取られる記憶装置
であって、電気光学効果を有する材料の一部に電気的に
書き込み可能な電荷蓄積層を設け、前記電荷蓄積層に注
入された電荷の有無に対応するフリンジ電界による偏光
の変化を情報として読み取るように構成したことを特徴
とする光記憶装置。
【請求項２】請求項１記載の光記憶装置であって、電
気光学効果を有する半導体材料で構成され、その裏面に
光反射層を形成した基板の主面に、ソース領域、ドレイ
ン領域、電荷蓄積層を構成するフローティングゲートお
よびコントロールゲートで構成されたメモリセルと、前
記メモリセルの電荷蓄積層に書込みを行うための回路と
を集積して形成したことを特徴とする光記憶装置。
【請求項３】請求項２記載の光記憶装置であって、前
記ソース領域、ドレイン領域を一つの半導体領域で一体
に構成したことを特徴とする光記憶装置。
【請求項４】請求項１記載の光記憶装置であって、電
荷蓄積層を構成する第１の電極と、フローティング状態
または固定電位に接続された第２の電極とを対向して配
置し、前記第１の電極および第２の電極を電気光学効果
を有する材料で被覆したことを特徴とする光記憶装置。
【請求項５】光によって情報が読み取られる記憶装置
であって、電気的に書き込み可能な電荷蓄積層を形成し
た第１の基板と、電気光学効果を有する材料で構成され
た第２の基板とを対向して配置し、前記第１の基板の電
荷蓄積層に注入された電荷の有無に対応するフリンジ電
界による偏光の変化を情報として読み取るように構成し
たことを特徴とする光記憶装置。
【請求項６】光によって情報が読み取られる記憶装置
であって、基板上に一対の電極とそれらの間に挟まれた
強誘電体層とを形成し、極性の異なる電圧の印加による
前記強誘電体層の自発分極の方向の変化を情報として読
み取るように構成したことを特徴とする光記憶装置。
【請求項７】請求項６記載の光記憶装置であって、前
記強誘電体層に光を照射し、自発分極の方向の違いによ
る反射光の位相変化を情報として読み取ることを特徴と
する光記憶装置。
【請求項８】請求項１に記載の光記憶装置の電荷蓄積
層に電荷を注入するための書込み装置であって、請求項
１に記載の記憶装置とは別の基板上に記憶装置の電荷蓄
積層と対応する位置に電荷を注入するための電極、その
電極を選択するための回路を設けてなることを特徴とす
る書込み装置。
【請求項９】請求項１に記載の光記憶装置の情報を読
み出しするための装置であって、レーザ光源からの光を
直線偏光に変換する変換手段と、直線偏光とされたレー
ザ光を光記憶装置に照射し、その反射光の偏光状態が電
荷の有無に対応するフリンジ電界によって変化するのを
検出する検出手段とを備えてなることを特徴とする読出
し装置。
【請求項１０】光によって情報が読み取られる記憶装
置であって、基板上に固定電位に接続された電極を形成
すると共に、前記電極上に強誘電体層と光反射層とを形
成し、極性の異なる電圧の印加による前記強誘電体層の
自発分極の方向の変化を情報として読み取るように構成
したことを特徴とする光記憶装置。
【請求項１１】請求項１０に記載の光記憶装置の情報
を読み出しするための装置であって、前記光記憶装置の
強誘電体層に光を照射する光源と、前記光の反射光を拡
大して検出する手段とを備えてなることを特徴とする読
出し装置。