【手続補正書】
【提出日】平成21年6月23日(2009.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
少なくとも２種類の陽イオン元素を有する複合化合物であって、前記陽イオン元素の少なくともいずれかは電子が不完全に満たされたｄ軌道を有する遷移元素であり、隣接する前記陽イオン元素間の最短距離は０．３２ｎｍ以下である第１化合物を含む第１の層を有する記録層と、
前記記録層に電圧を印加する電極層と、
前記記録層と前記電極層との間に設けられ、前記記録層の配向を制御する配向制御層と、
を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記第１化合物は、ＡｘＭｙＸ４（０．１≦ｘ≦２．２、１．５≦ｙ≦２）で表されるスピネル構造を有し、前記Ａと前記Ｍは互いに異なる元素であり、前記ＸはＯ（酸素）、Ｎ（窒素）よりなる群から選択された少なくともいずれかを含む元素であり、
前記第１化合物のａ軸またはｃ軸が膜面に対して水平方向あるいは水平方向から４５度以内の範囲に配向していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の情報記録再生装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記配向制御層は、
（１００）、（００１）、若しくは（１１０）配向したＩｒの酸化物若しくはＲｕの酸化物、
または、
（１００）、（１１０）、若しくは（１１１）配向したＴｉの窒化物、Ｖの窒化物、若しくはＷの窒化物、
または、
（１００）若しくは（１１０）配向したＺｒの酸化物若しくはＨｆの窒化物、
または、
（１００）、（００１）、若しくは（１１０）配向したＳｉの窒化物、
を含むことを特徴とする請求項１記載の情報記録再生装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
前記配向制御層は、
（１００）若しくは（１１０）配向したＩｒの酸化物若しくはＲｕの酸化物、
または、
（１００）、（１１０）、若しくは（１１１）配向したＴｉの窒化物、Ｖの窒化物、若しくはＷの窒化物、
または、
（１１０）配向したＺｒの窒化物若しくはＨｆの窒化物、
または、
（１００）若しくは（１１０）配向したＳｉの窒化物、
を含むことを特徴とする請求項１記載の情報記録再生装置。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記第１化合物は、ＡｘＭｙＸ２（０．１≦ｘ≦１．１、０．９≦ｙ≦１．１）で表されるデラフォサイト構造を有し、前記Ａと前記Ｍは互いに異なる元素であり、前記ＸはＯ（酸素）、Ｎ（窒素）よりなる群から選択された少なくともいずれかを含む元素であり、
前記第１化合物のｃ軸が膜面に対して水平方向あるいは水平方向から４５度以内の範囲に配向していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の情報記録再生装置。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
前記配向制御層は、
（１００）、（００１）、若しくは（１１０）配向したＩｒの酸化物若しくはＲｕの酸化物、
または、
（１１０）若しくは（１１１）配向したＴｉの窒化物、Ｖの窒化物、若しくはＷの窒化物、
または、
（１００）、（１１０）、若しくは（１１１）配向したＺｒの窒化物若しくはＨｆの窒化物、
または、
（１００）、（００１）、若しくは（１１０）配向したＳｉの窒化物、
を含むことを特徴とする請求項１記載の情報記録再生装置。
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
前記第１化合物は、
（１１０）配向、または、ａｃ面配向、
していることを特徴とする請求項８記載の情報記録再生装置。
【手続補正８】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
前記第１化合物は、ＡｘＭｙＸ４（０．５≦ｘ≦１．１、０．７≦ｙ≦１．１）で表されるウルフラマイト構造を有し、前記Ａと前記Ｍは互いに異なる元素であり、前記ＸはＯ（酸素）、Ｎ（窒素）よりなる群から選択された少なくともいずれかを含む元素であり、
前記第１化合物のａ軸が膜面に対して水平方向あるいは水平方向から４５度以内の範囲に配向していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の情報記録再生装置。
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
前記配向制御層は、（１００）配向したＴｉの窒化物、Ｖの窒化物、もしくはＷの窒化物を含むことを特徴とする請求項１１記載の情報記録再生装置。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
前記第１化合物は、ＡｘＭｙＸ３（０．５≦ｘ≦１．１、０．９≦ｙ≦１）で表されるイルメナイト構造を有し、前記Ａと前記Ｍは互いに異なる元素であり、前記ＸはＯ（酸素）、Ｎ（窒素）よりなる群から選択された少なくともいずれかを含む元素であり、
前記第１化合物のｃ軸が膜面に対して水平方向あるいは水平方向から４５度以内の範囲に配向していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の情報記録再生装置。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１７】
前記第１化合物は、
（１１０）配向、または、ａｃ面配向、
していることを特徴とする請求項１５記載の情報記録再生装置。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１８】
前記記録層は、前記第１の層に接して設けられた第２の層をさらに有し、
前記第２の層は、前記陽イオンを収容可能な空隙サイトを有することを特徴とする請求項１記載の情報記録再生装置。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１９】
前記記録層の記録単位に対して前記電圧を局所的に印加するためのプローブを含み、前記記録層に電圧を印加して前記記録層に相変化を発生させて情報を記録する電圧印加部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１つに記載の情報記録再生装置。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２０】
前記記録層を挟んだワード線及びビット線を含み、前記記録層に電圧を印加して前記記録層に相変化を発生させて情報を記録する電圧印加部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の情報記録再生装置。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２１】
ゲート電極とゲート絶縁膜とを有するＭＩＳトランジスタを含み、前記記録層に電圧を印加して前記記録層に相変化を発生させて情報を記録する電圧印加部をさらに備え、
前記記録層は、前記ＭＩＳトランジスタの前記ゲート電極と前記ゲート絶縁層との間に設けられたことを特徴とする請求項１〜１８のいずれかの１つに記載の情報記録再生装置。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２２】
第１導電型半導体基板内に設けられた２つの第２導電型拡散層と、  前記２つの第２導電型拡散層の間の前記第１導電型半導体基板上の第１導電型半導体層と、
前記２つの第２導電型拡散層間における導通／非導通を制御するゲート電極と、
を含み、前記記録層に電圧を印加して前記記録層に相変化を発生させて情報を記録する電圧印加部をさらに備え、
前記記録層は、前記ゲート電極と前記第１導電型半導体層との間に配置されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１つに記載の情報記録再生装置。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の一態様によれば、少なくとも２種類の陽イオン元素を有する複合化合物であって、前記陽イオン元素の少なくともいずれかは電子が不完全に満たされたｄ軌道を有する遷移元素であり、隣接する前記陽イオン元素間の最短距離は０．３２ｎｍ以下である第１化合物を含む第１の層を有する記録層と、前記記録層に電圧を印加する電極層と、前記記録層と前記電極層との間に設けられ、前記記録層の配向を制御する配向制御層と、が設けられていることを特徴とする情報記録再生装置が提供される。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
以上のような記録層を所望の方向に配向させて使用することで、原理的には、Ｐｂｐｓｉ（peta bit per square inch）級の記録密度を実現することができ、さらに、低消費電力化も達成できる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
記録層１２を（１１０）配向させるためには、後述のように、単位格子が直行し、単位格子長の比が例えば約１：２１／２（１：√２）程度である材料を配向制御層１１Ａとして用いるとよい。すなわち、記録層１２を所望の方向に配向させる手段として、記録層１２の格子定数と整数倍の関係にある格子定数を有する層である配向制御層１１Ａを記録層１２と電極層１１との間に形成するとよい。配向制御層１１Ａは、単純な結晶構造を有し、記録層１２よりも配向制御が容易である層を用いることが好ましい。また、配向制御層１１Ａの導電性が低すぎると、記録層１２への電圧印加が困難になるので、配向制御層１１Ａの抵抗率は絶縁体状態の記録層１２の抵抗率と例えば約同程度以上であることが好ましい。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
ここで、配向面の定義に関して説明する。  
図２８は、配向面の定義を説明するための模式図である。  
図２８（ａ）に表したように、結晶軸のａ軸、ｂ軸、ｃ軸と、それぞれ、３、２、２で交わる平面は、これらの数の逆数１／３、１／２、１／２を用いて（３２２）面と定義する。また、表面に（３２２）面が現れる配向方向を（３２２）配向と定義する。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
このためには、後述のように、単位格子が直行し、単位格子長の比が約例えば１：１程度、または例えば約１：２１／２（１：√２）程度である材料を配向制御層として用いるとよい。  
まず、ａ軸が記録層１２の膜面と平行方向に配向するには、ａ軸長とｂ軸長とが、あるいはａ軸長とｃ軸長とが、配向制御層１１Ａの単位格子と一致していればよい。図３１に表した計算結果より、このために好適な配向制御層１１Ａとしては、例えば以下の組成および配向が挙げられる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
（第２の実施の形態）
次に、本実施形態の第２の実施の形態に係る情報記録再生装置における情報の記録／消去／再生の基本原理について説明する。  
図２は、本実施形態の記録部の構造を表す概念図である。  
この記録部は、記録層１２の両側を電極層１１、1 ３Ａにより挟んだ構造を有する。さらに、記録層１２と電極層１１との間に配向制御層１１Ａが設けられている。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６４】
ＭＯＳトランジスタＲＳＷのゲートには、１本のワード線（ロウ）を選択するための選択信号Ｒｉ−１，Ｒｉ，Ｒｉ＋１が入力され、ＭＯＳトランジスタＣＳＷのゲートには、１本のビット線（カラム）を選択するための選択信号Ｃｉ−１，Ｃｉ，Ｃｉ＋１が入力される。  
メモリセル３３は、ワード線ＷＬｉ−１，ＷＬｉ，ＷＬｉ＋１とビット線ＢＬｊ−１，ＢＬｊ，ＢＬｊ＋１との交差部に配置される。いわゆるクロスポイント型セルアレイ構造である。  
メモリセル３３には、記録／再生時における回り込み電流（sneak current）を防止するためのダイオード３４が付加される。また、記録層２２とダイオード３４との間には配向制御層３４Ａが設けられる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８３】
半導体基板４１の表面領域には、拡散層４２が形成される。拡散層４２の間のチャネル領域上には、ゲート絶縁層４３が形成される。ゲート絶縁層４３上には、配向制御層４３Ａと、第１〜第２実施形態のいずれかの記録層が有する記録層（ＲＲＡＭ：Resistive  ＲＡＭ）４４と、が形成される。記録層４４上には、コントロールゲート電極４５が形成される。  
半導体基板４１は、ウェル領域でもよく、また、半導体基板４１と拡散層４２とは、互いに逆の導電型を有する。コントロールゲート電極４５は、ワード線となり、例えば、導電性ポリシリコンから構成される。  
記録層４４は、第１〜第２実施形態に関して前述した記録層１２を構成する材料により形成される。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる情報記録再生装置における情報の記録／再生の基本原理を説明するための概念図である。
【図２】第２実施形態の記録部の構造を表す概念図である。
【図３】記録層１２を構成する第１及び第２の層１２Ａ，１２Ｂを交互に積層させた具体例を表す模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係るプローブメモリを表す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係るプローブメモリを表す模式図である。
【図６】記録（セット動作）時の状態を説明するための概念図である。
【図７】記録について表した模式図である。
【図８】再生について表した模式図である。
【図９】記録する状態を表した模式図である。
【図１０】再生時の状態を表す模式図である。
【図１１】第１〜第２実施形態のいずれかの記録層を備えたクロスポイント型半導体メモリを表す模式図である。
【図１２】図１１の半導体メモリのメモリセルアレイ部の構造を表す模式図である。
【図１３】メモリセル３３の構造を例示する模式図である。
【図１４】メモリセルアレイの他の具体例を表す模式図である。
【図１５】メモリセルアレイの他の具体例を表す模式図である。
【図１６】フラッシュメモリのメモリセルを表す模式断面図である。
【図１７】ＮＡＮＤセルユニットの回路図である。
【図１８】本発明の実施形態に係るＮＡＮＤセルユニットの構造を表す模式図である。
【図１９】通常のＭＩＳトランジスタを用いた具体例を表す模式図である。
【図２０】ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの変形例を表す模式図である。
【図２１】ＮＯＲセルユニットの回路図である。
【図２２】本発明の実施形態に係るＮＯＲセルユニットの構造を表す模式図である。
【図２３】２トランジスタ型セルユニットの回路図である。
【図２４】本発明の実施形態に係る２トラセルユニットの構造を表す模式図である。
【図２５】通常のＭＩＳトランジスタを用いた具体例を表す模式図である。
【図２６】結晶が膜厚方向に分断された第１実施形態の記録部の構造を表す概念図である。
【図２７】記録層と配向制御層との結晶軸であるａ軸、ｂ軸、ｃ軸の方向を例示した模式図である。
【図２８】配向面の定義を説明するための模式図である。
【図２９】スピネル構造を有する材料を第１化合物として用いた記録層の格子定数と配向制御層の格子定数との差の計算結果をまとめた表である。
【図３０】デラフォサイト構造を有する材料を第１化合物として用いた記録層の格子定数と配向制御層の格子定数との差の計算結果をまとめた表である。
【図３１】ウルフラマイト構造を有する材料を第１化合物として用いた記録層の格子定数と配向制御層の格子定数との差の計算結果をまとめた表である。
【図３２】イルメナイト構造を有する材料を第１化合物として用いた記録層の格子定数と配向制御層の格子定数との差の計算結果をまとめた表である。
【図３３】第１化合物を含む記録層の格子定数と第２化合物を含む記録層の格子定数との差の計算結果をまとめた表である。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2008310859.tif 000001