(57)【要約】【課題】本発明の第一の目的は、信頼性の高い相変化記録媒体を提供することにある。また、本発明の第二の目的は、繰返し耐性の高い相変化記録媒体を提供することにある。本発明の第三の目的は、信頼性の高い相変化メモリを提供することにある。【解決手段】基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と、前記第一誘電体膜に接触して形成された記録膜と、前記記録膜に接触して形成された第二誘電体膜を備えた相変化記録媒体において、前記記録膜に引張ひずみを与える。【選択図】図１
2004348906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と前記第一誘電体膜の上に形成された第二誘電体膜と、前記第一誘電体膜と前記第二誘電体膜に挟まれる位置に形成された記録膜とを備え、前記記録膜が少なくともＧｅおよびＳｂおよびＴｅを構成元素として含み、前記記録膜のひずみ量が引張側に０．２５％以上であることを特徴とする相変化記録媒体。
【請求項２】
基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と前記第一誘電体膜の上に形成された第二誘電体膜と、前記第一誘電体膜と前記第二誘電体膜に挟まれる位置に形成された記録膜とを備え、前記記録膜が少なくともＧｅおよびＳｂおよびＴｅを構成元素として含み、前第二誘電体膜が酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜であることを特徴とする相変化記録媒体。
【請求項３】
基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と、前記第一誘電体膜に隣接する位置に形成された記録膜と、前記記録膜に隣接する位置に形成された第二誘電体膜を備え、前記記録膜の主構成材料がＧｅＳｂ２Ｔｅ４であり、前記記録膜の原子数密度が２．６２×１０２９個／ｍ２以下、より好ましくは２．６０×１０２９個／ｍ２以下であることを特徴とする相変化記録媒体。
【請求項４】
請求項３において、前第二誘電体膜が酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜であり、前記第一誘電体膜と前記第二誘電体膜の少なくとも一方がＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏを主構成材料とすることを特徴とする相変化記録媒体。
【請求項５】
基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と、前記第一誘電体膜に隣接する位置に形成された記録膜と、前記記録膜に隣接する位置に形成された第二誘電体膜を備え、前記記録膜の主構成材料がＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５であり、前記記録膜の原子数密度が２．６８×１０２９個／ｍ２以下、より好ましくは２．６４×１０２９個／ｍ２以下であることを特徴とする相変化記録媒体。
【請求項６】
請求項５において、前第二誘電体膜が酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜であり、前記第一誘電体膜と前記第二誘電体膜の少なくとも一方がＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏを主構成材料とすることを特徴とする相変化記録媒体。
【請求項７】
基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と、前記第一誘電体膜に隣接する位置に形成された記録膜と、前記記録膜に隣接する位置に形成された第二誘電体膜を備え、前記記録膜の主構成材料がＧｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９であり、前記記録膜の原子数密度が２．８１×１０２９個／ｍ２以下、より好ましくは２．７７×１０２９個／ｍ２以下であることを特徴とする相変化記録媒体。
【請求項８】
請求項７において、前第二誘電体膜が酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜であり、前記第一誘電体膜と前記第二誘電体膜の少なくとも一方がＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏを主構成材料とすることを特徴とする相変化記録媒体。
【請求項９】
基板と、前記基板の一主面側に形成された第一電極膜と前記第一電極膜の上に形成される第二電極膜と、前記第一電極膜と前記第二電極膜とに挟まれる位置に形成された記録膜と、
前記第一電極膜或いは第二電極膜に電気的に連絡する配線膜とを備え、前記記録膜の主構成材料がＧｅＳｂ２Ｔｅ４、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９の少なくとも一つであり、前第二電極膜が酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜である相変化メモリ。
【請求項１０】
基板と、前記基板の一主面側に形成された第一電極膜と、前記第一電極膜に接触して形成された記録膜と、前記記録膜に接触して形成された第二電極膜と、前記記録膜に結晶相−アモルファス相の相変化を与える記録システムと、前記記録膜の結晶状態またはアモルファス状態を判定する読取りシステムを備え、前記記録膜の主構成材料がＧｅＳｂ２Ｔｅ４、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９の少なくとも一つであり、前第二電極膜が酸化処理を受けて形成されたＲｕＯ２膜あるいはＩｒＯ２膜である相変化メモリ。
【請求項１１】
基板と、前記基板の一主面側に形成された第一電極膜と、前記第一電極膜に接触して形成された記録膜と、前記記録膜に接触して形成された第二電極膜と、前記記録膜に結晶相−アモルファス相の相変化を与える記録システムと、前記記録膜の結晶状態またはアモルファス状態を判定する読取りシステムを備え、前記記録膜の主構成材料がＧｅＳｂ２Ｔｅ４、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９の少なくとも一つであり、前第二電極膜が窒化処理を受けて形成されたＴｉＮ膜あるいはＷＮ膜である相変化メモリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相変化を用いて情報を記録することが可能な情報記録媒体および相変化メモリに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば応用物理Ｖｏｌ．  ７１，Ｎｏ．５（２００２年）の５６２ページから５６５ページまでに記載されているように、相変化記録方式では、記録膜材料が結晶相−アモルファス相の相変化を起こすことを利用して書き込みを行い、結晶相かアモルファス相かを判定することによって読取りを行う。
【非特許文献１】
応用物理Ｖｏｌ．  ７１，Ｎｏ．５（２００２年）の５６２ページから５６５ページ
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この方式で最もよく使用されているＧｅＳｂＴｅ系の記録膜材料は、アモルファス相−結晶相の体積変動率が大きい場合に、書換えの繰返しによって特性が劣化してしまうという問題がある。格子欠損濃度の高い組成ほど書換えの際の体積変動が小さく、繰返し耐性が高い。
【０００４】
そこで、本発明の第一の目的は、信頼性の高い相変化記録媒体を提供することにある。また、本発明の第二の目的は、繰返し耐性の高い相変化記録媒体を提供することにある。本発明の第三の目的は、信頼性の高い相変化メモリを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、より格子欠損濃度の高い組成を用いることによって繰返し耐性を向上しようとした場合、格子欠損が多いことによる副作用として、結晶状態（消去状態）における原子配列の規則性が悪くなり、アモルファス相との区別が難しくなることを明らかにした。
【０００６】
そこで、発明者らは、格子欠損濃度の高い組成を用いずに繰返し耐性を向上させる手段を得るために鋭意研究を行った結果、記録膜に引張ひずみを持たせることが有効であることを見出した。
【０００７】
本願発明の課題は例えば、下記の構成を備えた相変化記録媒体および相変化メモリにより解決される。これにより、相変化を用いて情報を記録、消去、書き換え、再生することが可能な情報記録媒体および相変化メモリを提供できる。
（１）：基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と前記第一誘電体膜の上に形成された第二誘電体膜と、前記第一誘電体膜と前記第二誘電体膜に挟まれる位置に形成された記録膜とを備え、前記記録膜が少なくともＧｅおよびＳｂおよびＴｅを構成元素として含み、前記記録膜のひずみ量が引張側に０．２５％以上である。なお、より好ましくは０．５％以上であることを特徴とする相変化記録媒体である。
【０００８】
例えば、前記記録膜は少なくとも前記第一誘電体膜或いは前記第二誘電体膜に接触して形成される。或いは両誘電体膜に接触して形成される。
（２）：基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と前記第一誘電体膜の上に形成された第二誘電体膜と、前記第一誘電体膜と前記第二誘電体膜に挟まれる位置に形成された記録膜とを備え、前記記録膜が少なくともＧｅおよびＳｂおよびＴｅを構成元素として含み、前第二誘電体膜が酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜であることを特徴とする相変化記録媒体である。
（３）：基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と、前記第一誘電体膜に接触して形成された記録膜と、前記記録膜に接触して形成された第二誘電体膜を備えた相変化記録媒体において、前記記録膜の主構成材料がＧｅＳｂ２Ｔｅ４、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９の少なくとも一つであり、前第二誘電体膜が酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜であること。
（４）：基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と、前記第一誘電体膜に隣接する位置に形成された記録膜と、前記記録膜に隣接する位置に形成された第二誘電体膜を備え、前記記録膜の主構成材料がＧｅＳｂ２Ｔｅ４であり、前記記録膜の原子数密度が２．６２×１０２９個／ｍ２以下、より好ましくは２．６０×１０２９個／ｍ２以下であることを特徴とする相変化記録媒体である。
（５）：基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と、前記第一誘電体膜に接触して形成された記録膜と、前記記録膜に接触して形成された第二誘電体膜を備えた相変化記録媒体において、前記記録膜の主構成材料がＧｅＳｂ２Ｔｅ４であり、前記記録膜の原子数密度が２．６２×１０２９個／ｍ２以下、より好ましくは２．６０×１０２９個／ｍ２以下であり、前第二誘電体膜が酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜であり、前記第一誘電体膜と前記第二誘電体膜の少なくとも一方がＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏを主構成材料とすること。
（６）：基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と、前記第一誘電体膜に隣接する位置に形成された記録膜と、前記記録膜に隣接する位置に形成された第二誘電体膜を備え、前記記録膜の主構成材料がＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５であり、前記記録膜の原子数密度が２．６８×１０２９個／ｍ２以下、より好ましくは２．６４×１０２９個／ｍ２以下であることを特徴とする相変化記録媒体である。
（７）：基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と、前記第一誘電体膜に接触して形成された記録膜と、前記記録膜に接触して形成された第二誘電体膜を備えた相変化記録媒体において、前記記録膜の主構成材料がＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５であり、前記記録膜の原子数密度が２．６８×１０２９個／ｍ２以下、より好ましくは２．６４×１０２９個／ｍ２以下であり、前第二誘電体膜が酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜であり、前記第一誘電体膜と前記第二誘電体膜の少なくとも一方がＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏを主構成材料とすること。
（８）：基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と、前記第一誘電体膜に隣接する位置に形成された記録膜と、前記記録膜に隣接する位置に形成された第二誘電体膜を備え、前記記録膜の主構成材料がＧｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９であり、前記記録膜の原子数密度が２．８１×１０２９個／ｍ２以下、より好ましくは２．７７×１０２９個／ｍ２以下であることを特徴とする相変化記録媒体である。
（９）：基板と、前記基板の一主面側に形成された第一誘電体膜と、前記第一誘電体膜に接触して形成された記録膜と、前記記録膜に接触して形成された第二誘電体膜を備えた相変化記録媒体において、前記記録膜の主構成材料がＧｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９であり、前記記録膜の原子数密度が２．８１×１０２９個／ｍ２以下、より好ましくは２．７７×１０２９個／ｍ２以下であり、前第二誘電体膜が酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜であり、前記第一誘電体膜と前記第二誘電体膜の少なくとも一方がＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏを主構成材料とすること。
（１０）：基板と、前記基板の一主面側に形成された第一電極膜と前記第一電極膜の上に形成される第二電極膜と、前記第一電極膜と前記第二電極膜とに挟まれる位置に形成された記録膜と、
前記第一電極膜或いは第二電極膜に電気的に連絡する配線膜とを備え、前記記録膜の主構成材料がＧｅＳｂ２Ｔｅ４、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９の少なくとも一つであり、前第二電極膜が酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜である相変化メモリである。
（１１）：基板と、前記基板の一主面側に形成された第一電極膜と、前記第一電極膜に接触して形成された記録膜と、前記記録膜に接触して形成された第二電極膜と、前記記録膜に結晶相−アモルファス相の相変化を与える記録システムと、前記記録膜の結晶状態またはアモルファス状態を判定する読取りシステムを備えた相変化メモリにおいて、前記記録膜の主構成材料がＧｅＳｂ２Ｔｅ４、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９の少なくとも一つであり、前第二電極膜が酸化処理を受けて形成されたＲｕＯ２膜あるいはＩｒＯ２膜であること。
（１２）：基板と、前記基板の一主面側に形成された第一電極膜と、前記第一電極膜に接触して形成された記録膜と、前記記録膜に接触して形成された第二電極膜と、前記記録膜に結晶相−アモルファス相の相変化を与える記録システムと、前記記録膜の結晶状態またはアモルファス状態を判定する読取りシステムを備えた相変化メモリにおいて、前記記録膜の主構成材料がＧｅＳｂ２Ｔｅ４、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９の少なくとも一つであり、前第二電極膜が酸化処理を受けて形成されたＴｉＮ膜あるいはＷＮ膜であること。
【０００９】
なお、ここで、主構成材料とは、最も大きな濃度で存在する材料のことを意味する。また、例えば、ＧｅＳｂ２Ｔｅ４の正確な組成比はＧｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝１：２：４であるが、１：２．２：４のように、１０％以内でずれているものも実質的に同等とみなす。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に示した実施例により詳細に説明する。
【００１１】
なお、本発明は、明細書に記載の形態に限定するものではなく、周知技術及び今後周知技術となる技術に基く変更を許容するものである。
まず、本発明における第一の実施例である相変化記録媒体における主要部分の断面構造を図１に示す。本実施例の相変化記録媒体は、図１に示すように、ポリカーボネイト基板１の上に下部誘電体膜２、記録膜３、上部誘電体膜４、反射膜５、オーバーコート膜６、ポリカーボネイト膜７がこの順序で形成されることによって構成されている。記録膜３は、少なくともＧｅおよびＳｂおよびＴｅを構成元素として含み、例えば、ＧｅＳｂ２Ｔｅ４、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９のいずれかを主構成元素とする。下部誘電体膜２、上部誘電体膜４は、例えば、ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３等のいずれかを主構成材料とする。
【００１２】
なお、ここで主構成材料とは、原子数をもとにして比率を表した場合に最も多くを占めている材料をいう。
下部誘電体膜２、上部誘電体膜４は例えばスパッタ法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて形成する。この際、書換繰返し耐性を向上させるために、上部誘電体膜４には圧縮ひずみを持たせることによって、記録膜３に引張ひずみを持たせるようにする。これは、例えば、上部誘電体膜４を形成する際に酸化、窒化、酸窒化等の処理を行うことによって達成される。この理由は、酸化、窒化、酸窒化等の処理を行うと、上部誘電体膜４に酸素や窒素が入り込んで体積膨張を起こそうとするが、拘束されて自由に体積膨張を起こすことができないため、上部誘電体膜４に圧縮ひずみが発生するというメカニズムによって説明できる。上部誘電体膜４に発生した圧縮ひずみは、記録膜３に引張ひずみを発生させる効果がある。記録膜３が引張ひずみを持つと、書き込みにより記録膜が結晶相からアモルファス相に相変化を起こした場合に、圧縮応力が発生しにくく、上部誘電体膜４を押し広げる作用が弱くなる。これによって、記録膜３の構成元素が上部誘電体膜４に拡散していく現象が抑制されるので、書換えの繰返しによる特性劣化が抑制される。
【００１３】
本実施例の効果について以下に説明する。本実施例の効果を詳しく説明するために、分子動力学シミュレーションによる解析例を示す。分子動力学シミュレーションとは、例えばジャーナルオブアプライドフィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ）の第５４巻（１９８３年発行）の４８７７ページに記述されているように、原子間ポテンシャルを通して各原子に働く力を計算し、この力を基にニュートンの運動方程式を解くことによって各時刻における各原子の位置を算出する方法である。なお、本実施例では、上記の分子動力学法に電荷移動を取り入れて異種元素間の相互作用を計算することにより、後述の関係を求めることができた。
【００１４】
本実施例の主な効果は、記録膜３、上部誘電体膜４のひずみ状態を制御することによって記録膜３の構成元素の上部誘電体膜４への拡散を抑制し、結果として書換繰返し耐性を向上できることである。そこで、記録膜３の構成元素が上部誘電体膜４へ拡散する際の拡散係数を計算し、そのひずみ状態への依存性を解析することによってこの効果を示すことができる。分子動力学シミュレーションにより拡散係数を計算する方法は、例えばフィジカルレビューＢ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ）の第２９巻（１９８４年発行）の５３６７ページから５３６９ページまでに記述されている。
【００１５】
ＧｅＳｂ２Ｔｅ４を記録膜３として用い、ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３のいずれかを下部誘電体膜２および上部誘電体膜４として用いた場合について、アモルファス相の記録膜３から上部誘電体膜４へ拡散するＧｅの拡散係数のひずみ依存性を図２示す。Ｄ０は、結晶相でのひずみがゼロの記録膜３がアモルファス相に変化した場合における拡散係数を示す。図２の横軸は、記録膜３の結晶相での引張ひずみを表す。図２より、引張ひすみが０．２５％以上において急激に拡散係数が減少し、拡散が抑制されることがわかる。これにより、拡散に起因した組成の変化が抑制されるので、安定した組成が保たれる。したがって、引張ひずみは０．２５％以上が好ましい。また、図２より、引張ひずみは０．５％以上あることがより好ましく、この場合、拡散係数は無ひずみの場合のＤ０と比べて１０分の１以下に抑制される。引張ひずみが０．２５％以上のＧｅＳｂ２Ｔｅ４を原子数密度で表現すると、原子数密度が２．６２×１０２９個／ｍ２以下の状態といえる。また、引張ひずみが０．５％以上のＧｅＳｂ２Ｔｅ４を原子数密度で表現すると、原子数密度が２．６０×１０２９個／ｍ２以下の状態といえる。したがって、ＧｅＳｂ２Ｔｅ４を主構成材料とする記録膜の原子数密度は２．６２×１０２９個／ｍ２以下が好ましく、より好ましくは２．６０×１０２９個／ｍ２以下といえる。図２より、拡散を抑制するためには、下部誘電体膜２および上部誘電体膜４の主構成材料は、ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏのいずれかであることが好ましく、さらに好ましくは。ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５のいずれかであるといえる。
【００１６】
なお、ひずみの測定は、例えばＸ線回折により、回折ピークのずれにもとづいて求めることもできる。よりシャープな回折ピークを得るために、例えばシンクロトロン放射光のような微細照射光を用いることもできる。
【００１７】
次に、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５を記録膜３として用い、ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３のいずれかを下部誘電体膜２および上部誘電体膜４として用いた場合について、アモルファス相の記録膜３から上部誘電体膜４へ拡散するＧｅの拡散係数のひずみ依存性を図３示す。Ｄ０は、結晶相でのひずみがゼロの記録膜３がアモルファス相に変化した場合における拡散係数を示す。図３の横軸は、記録膜３の結晶相での引張ひずみを表す。図３より、引張ひすみが０．５％以上において急激に拡散係数が減少し、拡散が抑制されることがわかる。これにより、拡散に起因した組成の変化が抑制されるので、安定した組成が保たれる。したがって、引張ひずみは０．５％以上が好ましい。
【００１８】
また、図３より、引張ひずみは１％以上あることがより好ましく、この場合、拡散係数は無ひずみの場合のＤ０と比べて１０分の１以下に抑制される。引張ひずみが０．５％以上のＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５を原子数密度で表現すると、原子数密度が２．６８×１０２９個／ｍ２以下の状態といえる。また、引張ひずみが１％以上のＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５を原子数密度で表現すると、原子数密度が２．６４×１０２９個／ｍ２以下の状態といえる。したがって、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５を主構成材料とする記録膜の原子数密度は２．６８×１０２９個／ｍ２以下が好ましく、より好ましくは２．６４×１０２９個／ｍ２以下といえる。図３より、拡散を抑制するためには、下部誘電体膜２および上部誘電体膜４の主構成材料は、ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏのいずれかであることが好ましく、さらに好ましくは。ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５のいずれかであるといえる。
【００１９】
なお、原子数密度も上述のひずみ同様Ｘ線回折などでもとめることができる。さらに、Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９を記録膜３として用い、ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３のいずれかを下部誘電体膜２および上部誘電体膜４として用いた場合について、アモルファス相の記録膜３から上部誘電体膜４へ拡散するＧｅの拡散係数のひずみ依存性を図４示す。Ｄ０は、結晶相でのひずみがゼロの記録膜３がアモルファス相に変化した場合における拡散係数を示す。図４の横軸は、記録膜３の結晶相での引張ひずみを表す。図４より、図３と同様に、引張ひすみが０．５％以上において急激に拡散係数が減少し、拡散が抑制されることがわかる。これにより、拡散に起因した組成の変化が抑制されるので、安定した組成が保たれる。したがって、引張ひずみは０．５％以上が好ましい。また、図４より、引張ひずみは１％以上あることがより好ましく、この場合、拡散係数は無ひずみの場合のＤ０と比べて１０分の１以下に抑制される。引張ひずみが０．５％以上のＧｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９を原子数密度で表現すると、原子数密度が２．８１×１０２９個／ｍ２以下の状態といえる。また、引張ひずみが１％以上のＧｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９を原子数密度で表現すると、原子数密度が２．７７×１０２９個／ｍ２以下の状態といえる。したがって、Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９を主構成材料とする記録膜の原子数密度は２．８１×１０２９個／ｍ２以下が好ましく、より好ましくは２．７７×１０２９個／ｍ２以下といえる。図４より、拡散を抑制するためには、下部誘電体膜２および上部誘電体膜４の主構成材料は、ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏのいずれかであることが好ましく、さらに好ましくは。ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５のいずれかであるといえる。
【００２０】
好ましいひずみ状態を達成させるための一つの要件としては、上部誘電体膜４が、酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜であることがあげられる。この効果を、酸化処理を例として示した図が、図５〜図７である。横軸は、上部誘電体膜において酸化処理を受けた部分の厚さを示している。この厚さは、酸素原子が侵入した最大の深さとして定義した。図５より、ＧｅＳｂ２Ｔｅ４の場合には、酸化処理を受けた部分の厚さが０．５  ｎｍ以上の場合に拡散抑制効果が現れ、より好ましくは１  ｎｍ以上の厚さが良いといえる。一方、図６、図７より、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、或いはＧｅ６Ｓｂ２Ｔｅの場合には、酸化処理を受けた部分の厚さが１  ｎｍ以上の場合に拡散抑制効果が現れ、より好ましくは２  ｎｍ以上の厚さが良いといえる。これらの例のように、酸化、窒化、酸窒化のような処理は、上部誘電体膜に圧縮ひずみを発生させ、記録膜４には引張ひずみを発生させるので、好ましいひずみ状態を達成させることができるといえる。
【００２１】
なお、前記ひずみ量はあまり大きすぎて記録膜の耐熱性が低くならない程度にする。例えば、３．０％以下程度にすることが好ましい。
【００２２】
ひずみ３．０％以下を原子数密度で表現すると、例えばＧｅＳｂ２Ｔｅ４の場合には原子数密度２．４１×１０２９個／ｍ２以下となり、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５の場合には原子数密度２．４８×１０２９個／ｍ２以下となり、Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９の場合には原子数密度２．６０×１０２９個／ｍ２以下となる。
【００２３】
このような相変化記録媒体を用いて、相変化記録媒体を収容する収容部と、収容した相変化記録媒体の記録膜の記録膜材料が結晶相−アモルファス相の相変化を起こすことを利用して書き込みを行う記録システムと、結晶相かアモルファス相かを判定することによって読取りを行う読み取りシステムとを備える情報記録装置を構成することができる。
【００２４】
次に、本発明における第二の実施例である相変化メモリにおける主要部分の断面構造を図８に示す。基本的な形態は前述の実施例の形態を備えることができる。相変化メモリの概要は、例えば、応用物理Ｖｏｌ．  ７１，Ｎｏ．１２（２００２年）の１５１３ページから１５１７ページまでに記載されている。本実施例の相変化記録媒体は、図８に示すように、例えばガラス基板１０１の上に下部電極膜１０２、下部電極膜１０２を覆う絶縁膜１０３、絶縁膜１０３の上に形成され下部電極膜１０２と電気的に接続する記録膜１０４、記録膜１０４の上に形成される上部電極膜１０５、上部電極膜１０５の上に形成される絶縁膜１０６、絶縁膜１０６の上に形成される絶縁膜１０７、絶縁膜１０７の上の形成される配線膜１０８、その上に形成される絶縁膜１０９がこの順序で形成されることによって構成されている。記録膜４は、少なくともＧｅおよびＳｂおよびＴｅを構成元素として含み、例えば、ＧｅＳｂ２Ｔｅ４、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９の何れかを主構成材料とする。拡散抑制効果を得るためには、記録膜４は、図２〜図４を用いた前記の説明と同様な引張ひずみを持つことが好ましい。図５〜図７で示した効果の場合と同様に、拡散抑制効果を得るためには、上部電極膜１０５は、酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜であることが好ましい。特に、酸化処理の場合には、酸化膜でありながら導電体であるＲｕＯ２膜あるいはＩｒＯ２膜を上部電極膜１０５として用いることが好ましい。また、窒化処理の場合には、窒化膜でありながら導電体であるＴｉＮ膜あるいはＷＮ膜を上部電極膜１０５として用いることが好ましい。
【００２５】
次に、本発明における第三の実施例である相変化メモリにおける主要部分の断面構造を図９に示す。基本的には前述の第二実施例と同様の形態を備えることができる。第二の実施例との主な違いは、上部電極膜が、上部電極膜２０５ａと上部電極膜１０５ｂの二層構造となっている点である。拡散抑制効果を得るために、上部電極膜２０５ａは、例えば酸化処理を受けて形成されたＲｕＯ２膜あるいはＩｒＯ２膜であることが好ましい。この場合、上部電極膜５ｂは電気抵抗の低いＲｕ膜あるいはＩｒ膜であることが好ましい。また、これらと別の組合せとしては、上部電極膜２０５ａに例えば窒化処理を受けて形成されたＴｉＮ膜あるいはＷＮ膜を用い、上部電極膜２０５ｂに電気抵抗の低いＴｉ膜あるいはＷ膜を用いることが好ましい。
【００２６】
次に、本発明における第四の実施例である相変化メモリについて説明する。これは、図８に示したような相変化メモリ主要部と、図１０に示すようなＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）主要部が同じ基板１の一主面側に形成された構造を持つ。図１０のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）主要部は、例えばガラス基板１０１ａの上に、導電性膜１０２ａと、絶縁膜１０３ａと、導電性膜１０４ａと、ドレイン電極膜とソース電極膜としての導電性膜１０５ａと、絶縁膜１０６ａ、絶縁膜１０７ａ、配線膜１０８ａ、絶縁膜１０９ａが形成されたＴＦＴ構造を持つ。この例において、図１０に示した番号と図８に示した番号が一致しているものは、同一の材料であることが好ましい。これは、一括形成ができるため、製造が簡単になるという効果が得られるからである。また、これらの全てが同じでなくても、材料が一致する部分があればその部分を一括形成することにより製造は簡単になるといえる。基板と、前記基板の一主面側に形成された第一電極膜と前記第一電極膜の上に形成される第二電極膜と、前記第一電極膜と前記第二電極膜とに挟まれる位置に形成された記録膜と、前記第一電極膜或いは第二電極膜に電気的に連絡する配線膜と共に、前述した図１０の構成を備えるる。そして記録膜の主構成材料がＧｅＳｂ２Ｔｅ４、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９の少なくとも一つであり、前第二電極膜が酸化処理、窒化処理、酸窒化処理の少なくとも一つを受けて形成された膜である形態を有することができる。
【００２７】
基板上に前述した相変化記録媒体と、その相変化記録媒体の記録膜の記録膜材料が結晶相−アモルファス相の相変化を起こすことを利用して書き込みを行う記録システムと、結晶相かアモルファス相かを判定することによって読取りを行う読み取りシステムとを備える情報記録装置を構成することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、信頼性の高い相変化記録媒体を提供することができる。また、信頼性の高い相変化メモリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第一の実施例である相変化記録媒体の主要部の断面図である。
【図２】ＧｅＳｂ２Ｔｅ４を記録膜３として用いた場合について、アモルファス相の記録膜３から上部誘電体膜４へ拡散するＧｅの拡散係数のひずみ依存性を示した図である。
【図３】Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５を記録膜３として用いた場合について、アモルファス相の記録膜３から上部誘電体膜４へ拡散するＧｅの拡散係数のひずみ依存性を示した図である。
【図４】Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９を記録膜３として用いた場合について、アモルファス相の記録膜３から上部誘電体膜４へ拡散するＧｅの拡散係数のひずみ依存性を示した図である。
【図５】ＧｅＳｂ２Ｔｅ４を記録膜３として用いた場合について、アモルファス相の記録膜３から上部誘電体膜４へ拡散するＧｅの拡散係数の酸化処理厚依存性を示した図である。
【図６】Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５を記録膜３として用いた場合について、アモルファス相の記録膜３から上部誘電体膜４へ拡散するＧｅの拡散係数の酸化処理厚依存性を示した図である。
【図７】Ｇｅ６Ｓｂ２Ｔｅ９を記録膜３として用いた場合について、アモルファス相の記録膜３から上部誘電体膜４へ拡散するＧｅの拡散係数の酸化処理厚依存性を示した図である。
【図８】本発明における第二の実施例である相変化メモリの主要部の断面図である。
【図９】本発明における第三の実施例である相変化メモリの主要部の断面図である。
【図１０】本発明における第四の実施例である相変化メモリの主要部の断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…下部誘電体膜、３…記録膜、４…上部誘電体膜、５…反射膜、６…オーバーコート膜、７…ポリカーボネイト膜、１０１…基板、１０２…下部電極膜、１０３…絶縁膜、１０４…記録膜、１０５…上部電極膜、１０６…絶縁膜、１０７…絶縁膜、１０８…配線膜、１０９…絶縁膜、１０１ａ…基板、１０２ａ…導電性膜、１０３ａ…絶縁膜、１０４ａ…導電性膜、１０５ａ…導電性膜、１０６ａ…絶縁膜、１０７ａ…絶縁膜、１０８ａ…配線膜、１０９ａ…絶縁膜、２０５ａ…上部電極膜、２０５ｂ…上部電極膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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