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JP2010103390A - Phase change memory selection type electron source and pattern drawing apparatus - Google Patents

Phase change memory selection type electron source and pattern drawing apparatus Download PDF

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JP2010103390A
JP2010103390A JP2008275131A JP2008275131A JP2010103390A JP 2010103390 A JP2010103390 A JP 2010103390A JP 2008275131 A JP2008275131 A JP 2008275131A JP 2008275131 A JP2008275131 A JP 2008275131A JP 2010103390 A JP2010103390 A JP 2010103390A
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phase change
change memory
pattern
layer
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明 小島
Hideyuki Oi
英之 大井
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Abstract

【課題】パターンの輪郭が滑らかに、かつ高い解像度で、パターン描画できる相変化メモリ選択型電子源および描画装置を提供する。
【解決手段】本発明の相変化メモリ選択型電子源は、一の方向に伸びる第1の電極が複数配置された第1の電極群、一の方向と直交する他の方向に伸びる第2の電極が複数配置された第2の電極群および第1の電極群と第2の電極群との間に設けられた抵抗層を備えるマトリクス電極部を有し、マトリクス電極部上に順番に、相変化し、局所的に抵抗値が変化する相変化メモリ層、電子通過層および表面電極が形成されている。マトリクス電極部および表面電極に電圧を印加する第1の電源部と、少なくとも1つの第1の電極と少なくとも1つの第2の電極とに電圧を印加する第2の電源部と、パターンに基づいて第1の電極および第2の電極を選択して第2の電源部により電圧を印加させるパターン生成部とを有する。
【選択図】図1
A phase change memory selection type electron source and a drawing apparatus capable of drawing a pattern with a smooth pattern outline and a high resolution are provided.
A phase change memory selective electron source according to the present invention includes a first electrode group in which a plurality of first electrodes extending in one direction are arranged, a second electrode extending in another direction orthogonal to the one direction. A second electrode group in which a plurality of electrodes are arranged, and a matrix electrode portion including a resistance layer provided between the first electrode group and the second electrode group, and in order on the matrix electrode portion, A phase change memory layer, an electron passage layer, and a surface electrode, which change and locally change in resistance value, are formed. A first power supply for applying a voltage to the matrix electrode and the surface electrode; a second power supply for applying a voltage to at least one first electrode and at least one second electrode; and based on the pattern And a pattern generation unit that selects the first electrode and the second electrode and applies a voltage from the second power supply unit.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、電子線を用いたパターン描画に用いられる相変化メモリ選択型電子源およびこの相変化メモリ選択型電子源を備える描画装置に関し、特に、パターンの輪郭が滑らかに、かつ高い解像度で、パターン描画できる相変化メモリ選択型電子源および描画装置に関する。   The present invention relates to a phase change memory selection type electron source used for pattern drawing using an electron beam and a drawing apparatus provided with this phase change memory selection type electron source, and in particular, the contour of a pattern is smooth and with high resolution. The present invention relates to a phase change memory selection type electron source capable of pattern drawing and a drawing apparatus.

近時、電子線を走査して、所定のパターンを描画することが行われている。しかし、電子線を走査して描画する場合には描画時間がかかる。そこで、電子線を用いて所定のパターンを基板に、等倍で一括に描画することがなされている。
例えば、2次元マトリクス回路により、平面電子源の電子放出領域を駆動する方法を用いた電子線露光装置、電子線描画装置が種々提案されている(特許文献1〜特許文献3参照)。
Recently, an electron beam is scanned to draw a predetermined pattern. However, when drawing by scanning an electron beam, drawing time is required. Therefore, a predetermined pattern is collectively drawn on the substrate at the same magnification using an electron beam.
For example, various electron beam exposure apparatuses and electron beam drawing apparatuses using a method of driving an electron emission region of a planar electron source with a two-dimensional matrix circuit have been proposed (see Patent Documents 1 to 3).

特許文献1には、複数の、多数の格子状に細分化されたセルがマトリクス状に配列され、それぞれが独立して動作する面状の電子放出源と、パターンデータからパターン信号を発生し、この電子放出源に出力するためのパターン発生器と、上記電子放出源から放出された所望のパターンの電子ビームを被露光面に投射するための電子光学系とよりなる電子線露光装置が記載されている。   In Patent Document 1, a plurality of cells subdivided into a plurality of lattices are arranged in a matrix, each generating a pattern signal from a planar electron emission source that operates independently, and pattern data, An electron beam exposure apparatus comprising a pattern generator for outputting to the electron emission source and an electron optical system for projecting an electron beam of a desired pattern emitted from the electron emission source onto an exposed surface is described. ing.

特許文献2には、複数の表面電極の群と複数の下部電極の群とからなるマトリクス(格子)の格子点に対応する部分のみから電子を放出させることが可能な電子源が開示されている(図3参照)。   Patent Document 2 discloses an electron source capable of emitting electrons only from portions corresponding to lattice points of a matrix (lattice) composed of a plurality of surface electrode groups and a plurality of lower electrode groups. (See FIG. 3).

特許文献3には、薄膜型電子源を格子状に2次元配列して作製したマルチ電子線源を搭載した電子線描画装置が記載されており、この特許文献3の電子線描画装置は、描画しようとする集積回路パターンの形状の電子ビームを放出させるものである。   Patent Document 3 describes an electron beam drawing apparatus equipped with a multi-electron beam source produced by two-dimensionally arranging thin film electron sources in a lattice shape. An electron beam having the shape of the integrated circuit pattern to be emitted is emitted.

特開平6−236840号公報JP-A-6-236840 特開2005−317657号公報JP-A-2005-317657 特開2007−12633号公報JP 2007-12633 A

上記特許文献1の電子線露光装置、特許文献2の電子源、特許文献3の電子線描画装置などの2次元マトリクス回路により、平面電子源の電子放出領域を駆動する方法においては、いずれも電子放出領域はマトリクス要素の和集合であるため、描画すべきパターンの輪郭線が曲線パターン等の線の方向が連続的に変化する場合、実際に描画される輪郭が階段状になるという問題点がある。このように、従来では、輪郭が階段状になり、十分な解像度を得ることができないという問題点があった。   In the method of driving the electron emission region of the planar electron source by the two-dimensional matrix circuit such as the electron beam exposure apparatus disclosed in Patent Document 1, the electron source disclosed in Patent Document 2, and the electron beam drawing apparatus disclosed in Patent Document 3, all of them are electrons. Since the emission area is a union of matrix elements, the contour of the pattern to be drawn has a problem that the contour to be actually drawn becomes stepped when the direction of the line such as a curved pattern changes continuously. is there. Thus, conventionally, there has been a problem that the outline is stepped and sufficient resolution cannot be obtained.

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、パターンの輪郭が滑らかに、かつ高い解像度で、パターン描画できる相変化メモリ選択型電子源および描画装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a phase change memory selection type electron source and a drawing apparatus capable of solving the problems based on the above prior art and drawing a pattern with a smooth pattern outline and high resolution.

上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、所定のパターンで電子を放出する相変化メモリ選択型電子源であって、一の方向に伸びる第1の電極が複数平面上に配置されてなる第1の電極群、前記一の方向と直交する他の方向に伸びる第2の電極を複数平面上に配置されてなる第2の電極群、および前記第1の電極群と前記第2の電極群との間に設けられた抵抗層を備える平板状のマトリクス電極部と、前記マトリクス電極部の前記第1の電極側の面に設けられ、加熱することにより、相変化し、局所的に抵抗値が変化する相変化メモリ層と、前記相変化メモリ層に対向して設けられた表面電極と、前記相変化メモリ層と前記表面電極の間に設けられた電子通過層と、前記マトリクス電極部および前記表面電極間に電圧を印加する第1の電源部と、前記マトリクス電極部の前記第1の電極群の少なくとも1つの第1の電極と、前記第2の電極群の少なくとも1つの第2の電極とに電圧を印加する第2の電源部と、前記電子を放出するパターンに基づいて、前記第1の電極群の第1の電極および前記第2の電極群の第2の電極を選択し、前記選択された第1の電極および第2の電極に第2の電源部により電圧を印加させるパターン生成部とを有することを特徴とする相変化メモリ選択型電子源を提供するものである。   To achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a phase change memory selective electron source that emits electrons in a predetermined pattern, wherein a first electrode extending in one direction is formed on a plurality of planes. A first electrode group, a second electrode group in which a second electrode extending in another direction orthogonal to the one direction is arranged on a plurality of planes, and the first electrode group and the A plate-like matrix electrode portion provided with a resistance layer provided between the second electrode group and a surface on the first electrode side of the matrix electrode portion, which changes phase by heating, A phase change memory layer whose resistance value locally changes, a surface electrode provided opposite to the phase change memory layer, an electron passage layer provided between the phase change memory layer and the surface electrode, A voltage is applied between the matrix electrode portion and the surface electrode. A second power supply for applying a voltage to the power supply section, at least one first electrode of the first electrode group of the matrix electrode section, and at least one second electrode of the second electrode group And a first electrode of the first electrode group and a second electrode of the second electrode group based on the pattern and the pattern of emitting electrons, and the selected first electrode and the second electrode And a pattern generation unit that applies a voltage to the two electrodes by a second power supply unit.

本発明においては、前記電子通過層は、前記マトリクス電極から前記表面電極に向かう第1の方向に伸びる量子細線が所定の間隔をあけて複数設けられていることが好ましい。
また、本発明においては、前記相変化メモリ層は、カルコゲナイド半導体により構成されていることが好ましい。
In the present invention, the electron passage layer is preferably provided with a plurality of quantum wires extending in a first direction from the matrix electrode toward the surface electrode at a predetermined interval.
In the present invention, it is preferable that the phase change memory layer is made of a chalcogenide semiconductor.

本発明の第2の態様は、所定のパターンで電子を放出する相変化メモリ選択型電子源であって、一の方向に伸びる第1の電極が複数平面上に配置されてなる第1の電極群、前記一の方向と直交する他の方向に伸びる第2の電極を複数平面上に配置されてなる第2の電極群、および前記第1の電極群と前記第2の電極群との間に設けられた抵抗層を備える平板状のマトリクス電極部と、前記マトリクス電極部の前記第1の電極側の面に設けられ、加熱することにより、相変化し、局所的に抵抗値が変化する相変化メモリ層と、前記相変化メモリ層に対向して設けられた表面電極と、前記相変化メモリ層と前記表面電極の間に設けられた電子通過層と、前記マトリクス電極部および前記表面電極間に電圧を印加する第1の電源部と、前記マトリクス電極部の前記第1の電極群の少なくとも1つの第1の電極と、前記第2の電極群の少なくとも1つの第2の電極とに電圧を印加する第2の電源部と、前記電子を放出するパターンに基づいて、前記第1の電極群の第1の電極および前記第2の電極群の第2の電極を選択し、前記選択された第1の電極および第2の電極に第2の電源部により電圧を印加させるパターン生成部とを有する相変化メモリ選択型電子源と、前記相変化メモリ選択型電子源の前記表面電極に対向して設けられ、描画対象物が表面に載置されるステージとを有することを特徴とする描画装置を提供するものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a phase change memory selection type electron source that emits electrons in a predetermined pattern, wherein the first electrode extending in one direction is arranged on a plurality of planes. A group, a second electrode group in which a second electrode extending in another direction orthogonal to the one direction is arranged on a plurality of planes, and between the first electrode group and the second electrode group A plate-like matrix electrode portion provided with a resistance layer provided on the surface and a surface of the matrix electrode portion on the first electrode side, which changes phase by heating and changes its resistance value locally. A phase change memory layer; a surface electrode provided opposite to the phase change memory layer; an electron passage layer provided between the phase change memory layer and the surface electrode; the matrix electrode portion; and the surface electrode. A first power supply for applying a voltage between the matrix and the matrix A second power supply unit for applying a voltage to at least one first electrode of the first electrode group of the electrode unit and at least one second electrode of the second electrode group; and emitting the electrons A first electrode of the first electrode group and a second electrode of the second electrode group are selected based on a pattern to be transmitted, and a second is selected for the selected first electrode and second electrode. A phase change memory selection type electron source having a pattern generation unit for applying a voltage by a power source unit, and the surface change electrode of the phase change memory selection type electron source. And a stage having a stage.

本発明においては、前記電子通過層は、前記マトリクス電極から前記表面電極に向かう第1の方向に伸びる量子細線が所定の間隔をあけて複数設けられていることが好ましい。
また、本発明においては、前記相変化メモリ層は、カルコゲナイド半導体により構成されていることが好ましい。
In the present invention, the electron passage layer is preferably provided with a plurality of quantum wires extending in a first direction from the matrix electrode toward the surface electrode at a predetermined interval.
In the present invention, it is preferable that the phase change memory layer is made of a chalcogenide semiconductor.

本発明の相変化メモリ選択型電子源および描画装置によれば、描画するパターンの輪郭を滑らかにパターン描画することができ、さらには、高い解像度でパターン描画を行うことができる。   According to the phase change memory selection type electron source and the drawing apparatus of the present invention, the contour of the pattern to be drawn can be drawn smoothly, and further, the pattern drawing can be performed with high resolution.

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の相変化メモリ選択型電子源および描画装置を詳細に説明する。
図1(a)は、本発明の実施形態に係る相変化メモリ選択型電子源を示す模式的断面図であり、(b)は、縦軸に相変化メモリ層の温度をとり、横軸に位置をとって、描画パターンの形成方法を説明するためのグラフである。
図2は、本発明の実施形態に係る相変化メモリ選択型電子源を示す模式的断面図である。図3は、本発明の実施形態に係る相変化メモリ選択型電子源の構成の要部を示すブロック図である。
Hereinafter, a phase change memory selective electron source and a drawing apparatus according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing a phase change memory selection type electron source according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B shows the phase change memory layer temperature on the vertical axis and the horizontal axis on the horizontal axis. It is a graph for taking the position and explaining the formation method of a drawing pattern.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a phase change memory selective electron source according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a main part of the configuration of the phase change memory selection type electron source according to the embodiment of the present invention.

図1に示す相変化メモリ選択型電子源10は、平面状の表面電極12と、平板状のマトリクス電極部14と、相変化メモリ層15と、電子通過層16とを有する。
平板状のマトリクス電極部14の上面に相変化メモリ層15が形成されている。この相変化メモリ層15に対向して表面電極12が設けられている。表面電極12と相変化メモリ層15との間に電子通過層16が形成されている。表面電極12と、相変化メモリ層15と、マトリクス電極部14と、電子通過層16とは、接続されている。
A phase change memory selective electron source 10 shown in FIG. 1 includes a planar surface electrode 12, a planar matrix electrode portion 14, a phase change memory layer 15, and an electron passage layer 16.
A phase change memory layer 15 is formed on the upper surface of the planar matrix electrode portion 14. A surface electrode 12 is provided opposite to the phase change memory layer 15. An electron passage layer 16 is formed between the surface electrode 12 and the phase change memory layer 15. The surface electrode 12, the phase change memory layer 15, the matrix electrode unit 14, and the electron passage layer 16 are connected.

表面電極12は、例えば、チタン薄膜13aと、金薄膜13bにより構成されている。チタン薄膜13aは、金薄膜13bの表面、すなわち、表面電極12の表面12aを平坦にするために形成している。金薄膜13bを平坦化することができれば、チタン薄膜13a以外のものを用いることができる。
また、表面電極12は、平面状であれば、その形状は、特に限定されるものではない。
さらには、表面電極12は、単層構造であってもよく、この場合、表面電極12には、例えば、金属、半導体、炭素、炭素化合物、および導電性材料を用いることができる。
The surface electrode 12 is composed of, for example, a titanium thin film 13a and a gold thin film 13b. The titanium thin film 13a is formed to flatten the surface of the gold thin film 13b, that is, the surface 12a of the surface electrode 12. If the gold thin film 13b can be planarized, a material other than the titanium thin film 13a can be used.
Further, the shape of the surface electrode 12 is not particularly limited as long as it is planar.
Furthermore, the surface electrode 12 may have a single layer structure. In this case, for example, a metal, a semiconductor, carbon, a carbon compound, and a conductive material can be used for the surface electrode 12.

マトリクス電極部14は、全体が略平板状を呈しており、Y方向(一の方向)に伸びる矩形の帯状のY電極30(第1の電極)が絶縁物31を介して複数、同一の平面上に所定の隙間をあけて配置されてなる第1の電極群と、このY方向と直交するX方向(他の方向)に伸びる矩形の帯状のX電極(第2の電極)が絶縁物(図示せず)を介して複数、同一の平面上に所定の隙間をあけて配置されてなる第2の電極群と、このY電極群とX電極群との間に設けられた抵抗層32とを有する。Y電極30とX電極34との交差部分は、矩形状である。
また、Y電極30、X電極34は、例えば、タングステンにより構成される。
The matrix electrode portion 14 has a generally flat plate shape as a whole, and a plurality of rectangular strip-shaped Y electrodes 30 (first electrodes) extending in the Y direction (one direction) are provided on the same plane via an insulator 31. The first electrode group arranged on the upper side with a predetermined gap and the rectangular X-shaped electrode (second electrode) extending in the X direction (other direction) orthogonal to the Y direction are an insulator ( A plurality of second electrode groups arranged on the same plane with a predetermined gap therebetween, and a resistance layer 32 provided between the Y electrode group and the X electrode group, Have The intersection of the Y electrode 30 and the X electrode 34 is rectangular.
The Y electrode 30 and the X electrode 34 are made of tungsten, for example.

抵抗層32は、相変化メモリ層15を加熱するためのヒータとして作用するものである。この抵抗層32に対して、Y電極30、X電極34に印加する電圧の印加方式を、交流または直流とすることにより、誘電加熱、または抵抗加熱とすることができる。
誘電加熱の場合、抵抗層32としては、耐熱性高分子であるポリイミドまたはフェノール樹脂を用いることができる。
また、抵抗加熱の場合、抵抗層32としては、例えば、ニッケル−クロム、銅−ニッケル等のニッケル合金材料、またはアルミナ、窒化アルミ、炭化珪素、もしくは窒化珪素等のセラミック材料を用いる。また、これら抵抗層32中に、鉄、アルミニウムもしくはシリコン等の金属または半導体材料を添加することで、所望の抵抗値を得ることができる。
The resistance layer 32 functions as a heater for heating the phase change memory layer 15. By applying an alternating current or direct current as a method of applying a voltage to the Y electrode 30 and the X electrode 34 with respect to the resistance layer 32, dielectric heating or resistance heating can be performed.
In the case of dielectric heating, the resistance layer 32 can be made of a heat-resistant polymer such as polyimide or phenol resin.
In the case of resistance heating, as the resistance layer 32, for example, a nickel alloy material such as nickel-chromium or copper-nickel or a ceramic material such as alumina, aluminum nitride, silicon carbide, or silicon nitride is used. In addition, a desired resistance value can be obtained by adding a metal such as iron, aluminum or silicon or a semiconductor material to the resistance layer 32.

また、マトリクス電極14において、X電極34側の面には、例えば、窒化シリコンからなる絶縁層40が形成されている。この絶縁層40の表面には接地(GND)として用いる金属層42が、例えば、タングステンにより構成されている。この金属層42の下方に、ガラス基板などの絶縁性基板44が設けられている。
なお、接地(GND)の位置は、金属層42の位置に限定されるものでない。例えば、後述する描画装置60に設けられたステージ64(図4参照)を接地(GND)としてもよい。
In the matrix electrode 14, an insulating layer 40 made of, for example, silicon nitride is formed on the surface on the X electrode 34 side. On the surface of the insulating layer 40, a metal layer 42 used as a ground (GND) is made of, for example, tungsten. An insulating substrate 44 such as a glass substrate is provided below the metal layer 42.
Note that the position of the ground (GND) is not limited to the position of the metal layer 42. For example, a stage 64 (see FIG. 4) provided in the drawing device 60 described later may be grounded (GND).

相変化メモリ層15は、マトリクス電極部14のY電極群30側の面に形成されている。この相変化メモリ層15は、例えば、電気抵抗が異なるアモルファス状態(高抵抗状態)と結晶状態(低抵抗状態)に変化するものであり、例えば、閾値温度を超えると、相変化を起こし、アモルファス化し、電気抵抗値が、例えば、10倍〜100倍と、大きく変化する物質により構成されている。相変化メモリ層15は、局所的に抵抗値を変えることができるものである。また、相変化メモリ層15は、カルコゲナイド化合物の組成比によって、閾値温度を設定することができる。
相変化メモリ層15は、例えば、カルコゲナイド半導体により構成される。相変化メモリ層15は、例えば、GeSbTe(ゲルマニウム・アンチモン・テルル)、AgInSbTe(銀・インジウム・アンチモン・テルル)等のアンチモン・テルル系合金をベースにしたもの、またはBiGeTe(ビスマス・ゲルマニウム・テルル)等のビスマス・テルル系合金をベースにしたものにより構成される。
なお、本実施形態においては、閾値温度を超えると、相変化を起こし、電気抵抗値が、例えば、10倍〜100倍と、大きく変化する物質であれば、相変化メモリ層15を構成する物質は、特に限定されるものではない。
The phase change memory layer 15 is formed on the surface of the matrix electrode portion 14 on the Y electrode group 30 side. The phase change memory layer 15 changes, for example, to an amorphous state (high resistance state) and a crystalline state (low resistance state) having different electrical resistances. For example, when the threshold temperature is exceeded, the phase change memory layer 15 undergoes a phase change and becomes amorphous. Thus, the electrical resistance value is constituted by a substance that varies greatly, for example, 10 times to 100 times. The phase change memory layer 15 can change the resistance value locally. The phase change memory layer 15 can set a threshold temperature depending on the composition ratio of the chalcogenide compound.
The phase change memory layer 15 is made of, for example, a chalcogenide semiconductor. The phase change memory layer 15 is, for example, based on an antimony-tellurium-based alloy such as GeSbTe (germanium / antimony / tellurium), AgInSbTe (silver / indium / antimony / tellurium), or BiGeTe (bismuth / germanium / tellurium). And the like based on bismuth-tellurium-based alloys.
In the present embodiment, a substance that constitutes the phase change memory layer 15 is a substance that causes a phase change when the threshold temperature is exceeded and whose electric resistance value changes greatly, for example, 10 to 100 times. Is not particularly limited.

第1の電源部18は、表面電極12とマトリクス電極部14のY電極群に直流電圧を印加するものであり、表面電極12側がプラスの電位、Y電極群(各Y電極)がマイナスの電位である。この第1の電源部18は、後述するように、第1の制御ユニット50を介してY電極群(各Y電極)に接続されている。この第1の電源部18により、後述するように、表面電極12の表面12aから電子eが放出される。   The first power supply unit 18 applies a DC voltage to the Y electrode group of the surface electrode 12 and the matrix electrode unit 14, and the surface electrode 12 side has a positive potential and the Y electrode group (each Y electrode) has a negative potential. It is. As will be described later, the first power supply unit 18 is connected to the Y electrode group (each Y electrode) via the first control unit 50. As will be described later, electrons e are emitted from the surface 12 a of the surface electrode 12 by the first power supply unit 18.

図2に示すように、電子通過層16は、裏面電極14から表面電極12に向かう第1の方向Dに伸びる量子細線20が所定の間隔sをあけて複数設けられているものである。
電子通過層16において、量子細線20は、相変化メモリ層15の表面15aから表面電極12の裏面12bに亘る長さを有するものであり、量子細線20は、相変化メモリ層15の表面15aおよび表面電極12の裏面12bに対して、それぞれ垂直に接続されている。後述するように、各量子細線20から電子eが放出されるため、電子透過層16における量子細線20の配置状態により、描画する解像度が決定される。
As shown in FIG. 2, the electron passage layer 16 is provided with a plurality of quantum wires 20 extending in the first direction D from the back electrode 14 toward the front electrode 12 with a predetermined interval s.
In the electron passage layer 16, the quantum wire 20 has a length extending from the surface 15 a of the phase change memory layer 15 to the back surface 12 b of the surface electrode 12, and the quantum wire 20 includes the surface 15 a and the surface 15 a of the phase change memory layer 15. Each of the front electrodes 12 is connected perpendicularly to the back surface 12b. As will be described later, since electrons e are emitted from each quantum wire 20, the resolution for drawing is determined by the arrangement state of the quantum wires 20 in the electron transmission layer 16.

本実施形態おいて、量子細線20には、例えば、第1の方向Dにおいて所定の間隔で太さが異なる領域が複数、例えば、3個形成されている。この太さが異なる領域は、第1の方向における太さが細い部分が端部20aになり、各端部20aで区画される量子ドット22を構成するものである。
量子細線20においては、例えば、3個の量子ドット22が形成されており、各量子ドット22における電子のエネルギ準位の値が一致するように、量子細線20の両端に電圧を印加することによって、量子ドット22間での共鳴トンネル効果による電子の伝導が生じる。
In the present embodiment, the quantum wire 20 is formed with, for example, a plurality of, for example, three regions having different thicknesses at predetermined intervals in the first direction D. In the regions having different thicknesses, the thin portions in the first direction become the end portions 20a, and constitute the quantum dots 22 partitioned by the end portions 20a.
In the quantum wire 20, for example, three quantum dots 22 are formed, and by applying a voltage to both ends of the quantum wire 20 so that the energy level values of the electrons in each quantum dot 22 coincide with each other. Electron conduction occurs due to the resonant tunneling effect between the quantum dots 22.

また、量子細線20においては、表面を、例えば、酸素、窒素、炭素、水素、または塩素等の原子で終端することにより、電気伝導の経時的な安定性を図ることもできる。
量子細線20は、太さが量子効果が顕在化する大きさを有する細線状の導電体からなるものであり、量子細線20は、例えば、金属、炭素、炭素化合物、電荷移動錯体、導電性高分子または半導体により構成されるものである。
この量子細線20の太さは、最も太いところで、例えば、10nm以下であり、量子細線20がシリコンにより構成される場合には、最も太いところで、量子細線20の太さは5nm以下である。
また、量子細線20の間隔sは、量子細線20を構成する物質により異なり、例えば、量子細線20を構成する物質の原子間隔以上であり、0.5nm以上であることが好ましい。本実施形態においては、量子細線20の間隔sにより、描画の解像度が決定される。
In addition, the quantum wire 20 can be stabilized over time by terminating the surface with atoms such as oxygen, nitrogen, carbon, hydrogen, or chlorine, for example.
The quantum wire 20 is made of a thin wire-like conductor whose thickness is such that the quantum effect is manifested. The quantum wire 20 is, for example, a metal, carbon, a carbon compound, a charge transfer complex, a high conductivity It is composed of molecules or semiconductors.
The thickness of the quantum wire 20 is 10 nm or less, for example, at the thickest portion. When the quantum wire 20 is made of silicon, the thickness of the quantum wire 20 is 5 nm or less.
The interval s between the quantum wires 20 varies depending on the material constituting the quantum wires 20, and is, for example, not less than the atomic interval of the material constituting the quantum wires 20, and preferably 0.5 nm or more. In the present embodiment, the drawing resolution is determined by the interval s between the quantum wires 20.

なお、本実施形態においては、電子通過層16は、第1の方向Dに伸びる量子細線20が所定の間隔sをあけて複数設けられた量子細線構造としたが、電子通過層16の構成は、これに限定されるものではない。
例えば、描画すべきパターンに対して、電子の直進性が十分になるように、電子が加速されて放出されるのであれば、電子通過層16として、量子細線構造以外のものを用いることができる。電子通過層16として、例えば、MIM(Metal Insulator Metal)構造、MIS(Metal Insulator Semiconductor)構造のものを用いることができる。
In the present embodiment, the electron passage layer 16 has a quantum wire structure in which a plurality of quantum wires 20 extending in the first direction D are provided with a predetermined interval s. However, the configuration of the electron passage layer 16 is as follows. However, the present invention is not limited to this.
For example, if the electrons are accelerated and emitted so that the straightness of the electrons is sufficient for the pattern to be drawn, a material other than the quantum wire structure can be used as the electron passage layer 16. . As the electron passage layer 16, for example, an MIM (Metal Insulator Metal) structure or a MIS (Metal Insulator Semiconductor) structure can be used.

表面電極12は、本実施形態においては、表面12aおよび裏面12bを平坦としているが、これに限定されるものではない。例えば、表面12aから放出された後の電子eの直進性を高めるため、表面電極12について、各量子細線20の上部と整合する領域において局所的に凹面形状とすることもできる。   In the present embodiment, the front surface electrode 12 has a flat front surface 12a and back surface 12b, but is not limited thereto. For example, in order to improve the straightness of the electrons e after being emitted from the surface 12a, the surface electrode 12 can be locally concave in a region aligned with the upper part of each quantum wire 20.

また、各量子細線20は、表面電極12または相変化メモリ層15と接続、すなわち、直接、電気的に接触させることに限定されるものではなく、各量子細線20が、その周囲をナノメートルオーダの絶縁体で覆われており、表面電極12または裏面電極14と各量子細線20の間を、電気的キャリアがトンネル効果によって伝導してもよい。
また、電子通過層16を構成する量子細線20には、量子ドット22を形成することなく、太さが一定のものとしてもよい。この場合、量子細線20の太さdとは、単に量子細線20の太さである。
本発明において、ナノメートルオーダとは、1nm〜100nmのことであり、量子閉じ込め効果が発現する大きさのことをいう。
In addition, each quantum wire 20 is not limited to being connected to the surface electrode 12 or the phase change memory layer 15, that is, directly in electrical contact, and each quantum wire 20 has a nanometer order around it. The electrical carriers may be conducted between the front surface electrode 12 or the back surface electrode 14 and each quantum wire 20 by a tunnel effect.
Further, the quantum wire 20 constituting the electron passage layer 16 may have a constant thickness without forming the quantum dots 22. In this case, the thickness d of the quantum wire 20 is simply the thickness of the quantum wire 20.
In the present invention, the nanometer order is from 1 nm to 100 nm, and refers to the size at which the quantum confinement effect is manifested.

本実施形態の相変化メモリ選択型電子源10は、図3に示すように、マトリクス電極14において、Y電極群(各Y電極30)には第1の制御ユニット50が接続されており、X電極群(各X電極34)には第2の制御ユニット52が接続されている。
第1の制御ユニット50、および第2の制御ユニット52には、第2の電源部54が接続されている。
As shown in FIG. 3, in the phase change memory selection type electron source 10 of the present embodiment, in the matrix electrode 14, the first control unit 50 is connected to the Y electrode group (each Y electrode 30). A second control unit 52 is connected to the electrode group (each X electrode 34).
A second power supply unit 54 is connected to the first control unit 50 and the second control unit 52.

この第2の電源部54は、第1の制御ユニット50、および第2の制御ユニット52を介して、マトリクス電極部14のY電極群の、少なくとも1つのY電極30と、X電極群の、少なくとも1つのX電極34との間に電圧を印加するものである。これにより、抵抗層32が加熱されて、相変化メモリ層15を相変化(アモルファス化)させることができる。
なお、第2の電源部54において印加する電圧は、交流であっても、直流であってもよい。交流の場合には、誘電加熱により抵抗層32を加熱させる。直流の場合には、例えば、パルス状に印加し、抵抗加熱により抵抗層32を加熱させる。
The second power supply unit 54 includes at least one Y electrode 30 of the Y electrode group of the matrix electrode unit 14 and the X electrode group via the first control unit 50 and the second control unit 52. A voltage is applied between at least one X electrode 34. Thereby, the resistance layer 32 is heated, and the phase change memory layer 15 can be phase-changed (amorphized).
Note that the voltage applied in the second power supply unit 54 may be alternating current or direct current. In the case of alternating current, the resistance layer 32 is heated by dielectric heating. In the case of direct current, for example, the resistance layer 32 is heated by resistance application by applying pulses.

第1の制御ユニット50は、Y電極群のY電極30のうち、少なくとも1つ、最大全てのものに、所定の電圧を印加させるためのものであり、各Y電極30と第2の電源部54との接続状態を切り替えるものである。また、第1の制御ユニット50は、Y電極群の全てのY電極30を導通状態とする機能を有する。
この第1の制御ユニット50には、公知の端子選択装置(セレクタ)を用いることができる。
The first control unit 50 is for applying a predetermined voltage to at least one and all of the Y electrodes 30 in the Y electrode group, and each Y electrode 30 and the second power supply unit. 54 is switched. The first control unit 50 has a function of bringing all the Y electrodes 30 of the Y electrode group into a conductive state.
A known terminal selection device (selector) can be used for the first control unit 50.

また、第2の制御ユニット52は、X電極群のX電極34のうち、少なくとも1つ、最大全てのものに、所定の電圧を印加させるためのものであり、各X電極34と第2の電源部54との接続状態を切り替えるものである。また、第2の制御ユニット52は、X電極群の全てのX電極34を導通状態とする機能を有する。
この第2の制御ユニット52には、公知の端子選択装置(セレクタ)を用いることができる。
The second control unit 52 is for applying a predetermined voltage to at least one of the X electrodes 34 of the X electrode group and a maximum of all of them. The connection state with the power supply unit 54 is switched. Further, the second control unit 52 has a function of bringing all the X electrodes 34 of the X electrode group into a conductive state.
A known terminal selection device (selector) can be used for the second control unit 52.

また、第1の制御ユニット50および第2の制御ユニット52、ならびに第2の電源部54にはパターン生成部56が接続されている。
パターン生成部56は、表面電極12の表面12aから放射させる電子線のパターンに基づいて、Y電極群のY電極30およびX電極群のX電極32を選択し、選択されたY電極30およびX電極34に第2の電源部54により電圧を印加させるものである。
ここで、マトリクス電極部14においては、Y電極、X電極の交差部を(X,Y)の座標で表す。この場合、パターン生成部56においては、描画するパターンを交差部の点、すなわち、上記座標に変換し、パターン座標を得る。このパターン座標の座標変換方法としては、例えば、電子ビーム露光装置に用いられている各種の座標変換方法が用いられる。
In addition, a pattern generation unit 56 is connected to the first control unit 50, the second control unit 52, and the second power supply unit 54.
The pattern generation unit 56 selects the Y electrode 30 of the Y electrode group and the X electrode 32 of the X electrode group based on the pattern of the electron beam emitted from the surface 12a of the surface electrode 12, and the selected Y electrode 30 and X A voltage is applied to the electrode 34 by the second power supply unit 54.
Here, in the matrix electrode portion 14, the intersection of the Y electrode and the X electrode is represented by coordinates (X, Y). In this case, the pattern generation unit 56 converts the pattern to be drawn into intersection points, that is, the above coordinates, and obtains pattern coordinates. As the coordinate conversion method of the pattern coordinates, for example, various coordinate conversion methods used in the electron beam exposure apparatus are used.

パターン生成部56においては、このパターンを表した座標から、電子が放出されない領域の座標(以下、非パターン座標という)を求める。この非パターン座標に基づいて、選択されるY電極、およびX電極が決定される。
さらには、パターン生成部56においては、パターン座標のうち、非パターン座標と隣接する座標(以下、隣接座標という)を求める。この隣接座標に基づいて、選択されるY電極、X電極が決定される。このようにして、非パターン部、この非パターン部の隣接領域のY電極、X電極が決定される。なお、初めから非パターン座標を求めてもよい。
The pattern generation unit 56 obtains coordinates of a region where electrons are not emitted (hereinafter referred to as non-pattern coordinates) from the coordinates representing this pattern. Based on the non-pattern coordinates, the selected Y electrode and X electrode are determined.
Further, the pattern generation unit 56 obtains coordinates adjacent to the non-pattern coordinates (hereinafter referred to as adjacent coordinates) among the pattern coordinates. Based on the adjacent coordinates, the selected Y electrode and X electrode are determined. In this way, the non-pattern portion and the Y electrode and the X electrode in the adjacent region of the non-pattern portion are determined. Note that non-pattern coordinates may be obtained from the beginning.

パターン生成部56においては、非パターン部として、選択されたY電極、およびX電極に第2の電源部54から電圧を印加できるように、第1の制御ユニット50において選択されたY電極と第2の電源部54とを接続させ、第2の制御ユニット52において選択されたX電極と第2の電源部54とを接続させるための第1の選択信号を、第1の制御ユニット50および第2の制御ユニット52に出力する機能を有する。
また、パターン生成部56においては、非パターン部の隣接領域として、選択されたY電極、およびX電極に第2の電源部54から電圧を印加できるように、第1の制御ユニット50において選択されたY電極と第2の電源部54とを接続させ、第2の制御ユニット52において選択されたX電極と第2の電源部54とを接続させための第2の選択信号を、第1の制御ユニット50および第2の制御ユニット52に出力する機能を有する。
In the pattern generation unit 56, as the non-pattern unit, the Y electrode selected by the first control unit 50 and the first electrode can be applied to the selected Y electrode and the X electrode from the second power supply unit 54. 2, the first selection signal for connecting the X electrode selected in the second control unit 52 and the second power supply unit 54 to the first control unit 50 and the second power supply unit 54. 2 has a function of outputting to the second control unit 52.
Further, in the pattern generation unit 56, the first control unit 50 selects the Y electrode and the X electrode selected as the adjacent region of the non-pattern unit so that the voltage can be applied from the second power supply unit 54. The second selection signal for connecting the Y electrode to the second power supply unit 54 and connecting the X electrode selected in the second control unit 52 to the second power supply unit 54 It has a function of outputting to the control unit 50 and the second control unit 52.

パターン生成部56においては、パターン描画する場合、第2の選択信号を第1の制御ユニット50、第2の制御ユニット52に出力し、Y電極、X電極を選択させる。その後、抵抗層32が加熱された場合、相変化メモリ層15が、例えば、図1(b)に示す温度プロファイル46aのように、相変化しない閾値温度近くになるように、第2の電源部54から所定のパルス電圧を所定時間、第1の制御ユニット50および第2の制御ユニット52を介してY電極、およびX電極に印加させる。これにより、非パターン部の隣接領域の上方に位置する相変化メモリ層15が局所的に加熱される。   When the pattern is drawn, the pattern generation unit 56 outputs a second selection signal to the first control unit 50 and the second control unit 52 to select the Y electrode and the X electrode. After that, when the resistance layer 32 is heated, the second power supply unit is set so that the phase change memory layer 15 is close to a threshold temperature at which no phase change occurs, for example, as in the temperature profile 46a shown in FIG. A predetermined pulse voltage from 54 is applied to the Y electrode and the X electrode via the first control unit 50 and the second control unit 52 for a predetermined time. Thereby, the phase change memory layer 15 located above the adjacent region of the non-pattern part is locally heated.

次に、パターン生成部56においては、第2の選択信号を第1の制御ユニット50、第2の制御ユニット52に出力し、Y電極、X電極を選択させる。その後、抵抗層32が加熱された場合、相変化メモリ層15が、例えば、図1(b)に示す温度プロファイル46bのように、相変化する閾値温度以上になるように、第2の電源部54から所定のパルス電圧を所定時間、第1の制御ユニット50および第2の制御ユニット52を介してY電極、およびX電極に印加させる。
これにより、非パターン部の上方に位置する相変化メモリ層15の温度が、相変化の閾値温度を超え、アモルファス化して、抵抗値が、例えば、1000倍になり、抵抗値が高くなる。このように、相変化メモリ層15の抵抗値が高い領域上にある電子通過層16には電子eが注入されにくくなり、電子eの放出が抑制される。
Next, the pattern generation unit 56 outputs the second selection signal to the first control unit 50 and the second control unit 52 to select the Y electrode and the X electrode. After that, when the resistance layer 32 is heated, the second power supply unit 15 is set so that the phase change memory layer 15 becomes equal to or higher than the threshold temperature at which the phase change occurs, for example, as in the temperature profile 46b shown in FIG. A predetermined pulse voltage from 54 is applied to the Y electrode and the X electrode via the first control unit 50 and the second control unit 52 for a predetermined time.
Thereby, the temperature of the phase change memory layer 15 located above the non-pattern part exceeds the threshold temperature of the phase change and becomes amorphous, and the resistance value becomes 1000 times, for example, and the resistance value becomes high. Thus, electrons e are less likely to be injected into the electron passage layer 16 on the region where the resistance value of the phase change memory layer 15 is high, and emission of the electrons e is suppressed.

本実施形態においては、例えば、図1(a)に示すように、座標(X,Y)で表されるY電極30bとX電極34の交差部分が、非パターン部の隣接領域であり、座標(X,Yj+1)で表されるY電極30aとX電極34の交差部分が、非パターン部であるとする。
この場合、座標(X,Y)で表されるY電極30aとX電極34で挟まれた領域32aが加熱され、この領域32aの上方の相変化メモリ層15の領域が隣接閾値温度未満ではあるが加熱される。
そして、座標(X,Yj+1)で表されるY電極30bとX電極34で挟まれた領域32bが加熱され、この領域32bの上方の相変化メモリ層15の領域が閾値温度以上に加熱されて、アモルファス化され、すなわち、抵抗値が高くなる。このとき、隣接する領域の温度も閾値温度未満であるものの温度が高いため、アモルファス化する領域15aが、図1(b)に示すように、座標(X,Yj+1)で表される交差部分の幅βよりも、広い幅αに迄及び、領域17(図1(a)参照)に示される、Y電極30a、X電極34との交差部分迄至る領域48となる。
このようにして、パターン生成部56においては、座標(X,Y)で表されるY電極30とX電極34の交差部分の上方の相変化メモリ層15の状態を制御して、描画するパターンに応じて、電子eが放出されない部分を制御することができる。
In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 1A, the intersection of the Y electrode 30b and the X electrode 34 represented by coordinates (X i , Y j ) is an adjacent region of the non-pattern part. Assume that the intersection of the Y electrode 30a and the X electrode 34 represented by coordinates (X i , Y j + 1 ) is a non-pattern part.
In this case, the region 32a sandwiched between the Y electrode 30a and the X electrode 34 represented by coordinates (X i , Y j ) is heated, and the region of the phase change memory layer 15 above this region 32a is less than the adjacent threshold temperature. Although it is heated.
Then, the region 32b sandwiched between the Y electrode 30b and the X electrode 34 represented by coordinates (X i , Y j + 1 ) is heated, and the region of the phase change memory layer 15 above this region 32b is heated to a threshold temperature or higher. As a result, it becomes amorphous, that is, the resistance value becomes high. At this time, since the temperature of the adjacent region is also lower than the threshold temperature, but the temperature is high, the region 15a to be amorphized is an intersection represented by coordinates (X i , Y j + 1 ) as shown in FIG. The region 48 extends to a wider width α than the width β of the portion, and extends to the intersection with the Y electrode 30a and the X electrode 34 shown in the region 17 (see FIG. 1A).
In this way, the pattern generation unit 56 controls the state of the phase change memory layer 15 above the intersection of the Y electrode 30 and the X electrode 34 represented by coordinates (X, Y) to draw a pattern. Accordingly, the portion where the electrons e are not emitted can be controlled.

本実施形態の相変化メモリ選択型電子源10においては、電子eの放出領域は、上述のように、マトリクス電極部14で選択されたX電極とY電極との矩形状の交差部分の集合に限定されるものではなく、抵抗層32の加熱による相変化メモリ層15の生じる温度分布に依存する。
また、本実施形態の相変化メモリ選択型電子源10においては、上述のように、各交差部分の上部の領域のみならず、隣接する交差部の一部の領域も、電子通過層16に電子eが注入されにくくすることができる。これにより、高い解像度のパターンが得られる。しかも、描画するパターンの輪郭を、矩形状の交差部分の集合ではなく、滑らかに接続されたものとすることができる。
In the phase change memory selection type electron source 10 of the present embodiment, the emission region of the electrons e is a set of rectangular intersections of the X electrode and the Y electrode selected by the matrix electrode unit 14 as described above. The temperature distribution is not limited and depends on the temperature distribution generated in the phase change memory layer 15 by heating the resistance layer 32.
Further, in the phase change memory selection type electron source 10 of the present embodiment, as described above, not only the upper region of each intersection part but also a part of the adjacent intersection part has electrons in the electron passage layer 16. e can be less likely to be injected. Thereby, a high resolution pattern is obtained. In addition, the contour of the pattern to be drawn can be smoothly connected instead of a set of rectangular intersections.

なお、本実施形態において、相変化メモリ層15の相変化は、閾値温度により生じるものであるが、この相変化は、X電極34、Y電極30で挟まれる抵抗層32に印加するパルス電圧と時間の関係を予め求めておく。この予め求めたパルス電圧と時間との関係に基づいて、相変化メモリ層15を相変化温度まで加熱させたり、相変化未満に加熱したりする。   In this embodiment, the phase change of the phase change memory layer 15 is caused by the threshold temperature. This phase change is caused by the pulse voltage applied to the resistance layer 32 sandwiched between the X electrode 34 and the Y electrode 30. The time relationship is obtained in advance. Based on the relationship between the pulse voltage and time obtained in advance, the phase change memory layer 15 is heated to the phase change temperature or heated to less than the phase change.

次に、本実施形態の相変化メモリ選択型電子源10の製造方法について説明する。
先ず、絶縁性基板44、例えば、石英基板上に、CVD法により、金属層42として、例えば、タングステン層を形成する。この金属層42(タングステン層)は、相変化メモリ選択型電子源10の接地(GND)として用いられる。
次に、金属層42(タングステン層)上に、例えば、CVD法により、絶縁層40として、例えば、窒化シリコン層を形成する。
Next, a manufacturing method of the phase change memory selection type electron source 10 of the present embodiment will be described.
First, a tungsten layer, for example, is formed as the metal layer 42 on the insulating substrate 44, for example, a quartz substrate, by the CVD method. This metal layer 42 (tungsten layer) is used as the ground (GND) of the phase change memory selection type electron source 10.
Next, a silicon nitride layer, for example, is formed as the insulating layer 40 on the metal layer 42 (tungsten layer) by, eg, CVD.

次に、この絶縁層40(窒化シリコン層)上に、例えば、CVD法により、タングステン膜を、厚さ30nmに形成する。
このタングステン膜上に、電ビーム用レジストを塗布し、レジスト膜を形成する。
次に、X方向(他の方向)に伸びる、幅が30nm、間隔が10nmのストライプ状のX電極用パターンを、電子ビームで描画し、現像する。これにより、X電極用のレジストパターンが形成される。これにより、タングステン膜において、X電極にならない部分が露出される。
次に、ドライエッチングまたはウェットエッチングにより、露出したタングステン膜を除去する。これにより、複数のX電極34が同一平面上に形成される。すなわち、X電極群が形成される。
次に、レジスト膜を除去し、X電極群(各X電極)を覆うように、抵抗層32として、例えば、CVD法により、窒化珪素(SiN)層または炭化珪素(SiO)層を形成する。
Next, a tungsten film is formed to a thickness of 30 nm on the insulating layer 40 (silicon nitride layer) by, eg, CVD.
An electric beam resist is applied on the tungsten film to form a resist film.
Next, a striped X electrode pattern extending in the X direction (other directions) and having a width of 30 nm and a spacing of 10 nm is drawn with an electron beam and developed. Thereby, a resist pattern for the X electrode is formed. As a result, a portion of the tungsten film that does not become the X electrode is exposed.
Next, the exposed tungsten film is removed by dry etching or wet etching. Thereby, a plurality of X electrodes 34 are formed on the same plane. That is, an X electrode group is formed.
Next, the resist film is removed, and a silicon nitride (SiN) layer or a silicon carbide (SiO 2 ) layer is formed as the resistance layer 32 by, eg, CVD so as to cover the X electrode group (each X electrode). .

次に、この抵抗層32(窒化珪素層または炭化珪素層)上に、例えば、CVD法により、タングステン膜を、厚さ30nmに形成する。
このタングステン膜上に、電ビーム用レジストを塗布し、レジスト膜を形成する。
次に、X電極用パターンと直交するY方向(一の方向)に伸びる、幅が30nm、間隔が10nmのストライプ状のY電極用パターンを、電子ビームで描画し、現像する。これにより、Y電極用のレジストパターンが形成される。これにより、タングステン膜において、Y電極にならない部分が露出される。
次に、ドライエッチングまたはウェットエッチングにより、露出したタングステン膜を除去する。これにより、複数のY電極が同一平面上に形成される。すなわち、Y電極群が形成される。
Next, a tungsten film is formed to a thickness of 30 nm on the resistance layer 32 (silicon nitride layer or silicon carbide layer) by, eg, CVD.
An electric beam resist is applied on the tungsten film to form a resist film.
Next, a stripe-shaped Y electrode pattern having a width of 30 nm and an interval of 10 nm extending in the Y direction (one direction) orthogonal to the X electrode pattern is drawn with an electron beam and developed. Thereby, a resist pattern for the Y electrode is formed. As a result, a portion of the tungsten film that does not become the Y electrode is exposed.
Next, the exposed tungsten film is removed by dry etching or wet etching. Thereby, a plurality of Y electrodes are formed on the same plane. That is, a Y electrode group is formed.

次に、レジスト膜を除去し、Y電極群(各Y電極)を覆うように、相変化メモリ層15として、例えば、CVD法、またはスパッタリング法により、カルコゲナイド半導体層(GeSbTe(ゲルマニウム・アンチモン・テルル)、AgInSbTe(銀・インジウム・アンチモン・テルル)等のアンチモン・テルル系合金をベースにしたもの、またはBiGeTe(ビスマス・ゲルマニウム・テルル)等のビスマス・テルル系合金をベースにしたもの)を、厚さ50nm形成する。   Next, the resist film is removed and the chalcogenide semiconductor layer (GeSbTe (germanium antimony tellurium) is formed as the phase change memory layer 15 by, for example, CVD or sputtering so as to cover the Y electrode group (each Y electrode). ), Those based on antimony and tellurium alloys such as AgInSbTe (silver, indium, antimony and tellurium), or those based on bismuth and tellurium alloys such as BiGeTe (bismuth, germanium and tellurium) A thickness of 50 nm is formed.

次に、相変化メモリ層15上に、例えば、CVD法により、厚さが1μmのポリシリコン層を形成する。そして、このポリシリコン層の表面を、例えば、CMP法により平坦化する。   Next, a polysilicon layer having a thickness of 1 μm is formed on the phase change memory layer 15 by, eg, CVD. Then, the surface of the polysilicon layer is planarized by, for example, a CMP method.

次に、ポリシリコン層において、下方に形成されているX電極群、Y電極群が形成された領域に相当する領域をテフロン(登録商標)製の枠で囲む。そして、各Y電極同士を電気的に接続する。
次に、ポリシリコン層に対向した位置に、白金電極を配置する。テフロン枠内にフッ酸溶液を満たし、白金電極も浸す。そして、Y電極をプラス極とし、白金電極をマイナス極として、所定の電圧を印加して、陽極酸化処理を行う。
これにより、ポリシリコン層内に、この層に対して垂直な方向に伸びる量子細線が均一に形成され、量子細線の集合体が得られ、電子通過層16が形成される。量子細線は、1列に結合するナノメートルオーダのシリコン微粒子によって構成される。
Next, in the polysilicon layer, a region corresponding to a region where the X electrode group and the Y electrode group formed below are formed is surrounded by a Teflon (registered trademark) frame. And each Y electrode is electrically connected.
Next, a platinum electrode is disposed at a position facing the polysilicon layer. Fill the Teflon frame with a hydrofluoric acid solution and immerse the platinum electrode. Then, a predetermined voltage is applied with the Y electrode as a positive electrode and the platinum electrode as a negative electrode, and anodization is performed.
Thereby, quantum wires extending in a direction perpendicular to the layer are uniformly formed in the polysilicon layer, an assembly of quantum wires is obtained, and the electron passage layer 16 is formed. The quantum wire is composed of nanometer-order silicon fine particles bonded in one row.

次に、量子細線が形成された後、この量子細線に対向して白金電極を配置し、この状態で、硫酸水溶液に白金電極と共に浸漬し、各Y電極同士を電気的に接続し、Y電極をプラス極とし、白金電極をマイナス極として、所定の電圧を印加して、電気化学的酸化処理を行う。この電気化学的酸化処理により、各量子細線の表面に酸化膜を形成させる。   Next, after the quantum wire is formed, a platinum electrode is disposed opposite to the quantum wire, and in this state, the platinum electrode is immersed in a sulfuric acid aqueous solution to electrically connect the Y electrodes to each other. Is a positive electrode, a platinum electrode is a negative electrode, and a predetermined voltage is applied to perform an electrochemical oxidation treatment. By this electrochemical oxidation treatment, an oxide film is formed on the surface of each quantum wire.

次に、電子通過層の上部、すなわち、全ての量子細線の先端に接するように、表面電極12として、例えば、スパッタリング法により、チタン薄膜13aを形成し、このチタン薄膜13a上に金薄膜13bを形成する。このように、表面電極12を形成する。
なお、チタン薄膜13aは、金薄膜13bを平坦にするために形成しているが、金薄膜13bを平坦にすることができれば、チタン薄膜13aにかえて、チタン薄膜13a以外の他の導電性材料で形成することができる。
Next, a titanium thin film 13a is formed by sputtering, for example, as a surface electrode 12 so as to be in contact with the upper part of the electron passage layer, that is, the tips of all the quantum wires, and a gold thin film 13b is formed on the titanium thin film 13a. Form. Thus, the surface electrode 12 is formed.
The titanium thin film 13a is formed to flatten the gold thin film 13b. However, if the gold thin film 13b can be flattened, another conductive material other than the titanium thin film 13a can be used instead of the titanium thin film 13a. Can be formed.

次に、本実施形態の相変化メモリ選択型電子源を用いた描画装置について説明する。
図4は、本発明の実施形態に係る相変化メモリ選択型電子源を有する描画装置を示す模式的断面図である。
図4に示すように、描画装置60においては、真空チャンバ62内部に、相変化メモリ選択型電子源10が表面電極12の表面12aを、ステージ64の表面64aに対向させて配置されている。
Next, a drawing apparatus using the phase change memory selection type electron source of this embodiment will be described.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a drawing apparatus having a phase change memory selection type electron source according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, in the drawing apparatus 60, the phase change memory selection type electron source 10 is disposed inside the vacuum chamber 62 with the surface 12 a of the surface electrode 12 facing the surface 64 a of the stage 64.

また、相変化メモリ選択型電子源10の表面電極12の表面12a(電子放出面)に対して垂直な方向(以下、単に「垂直な方向」という)に、磁界を印加するための1対の磁石66、68が相変化メモリ選択型電子源10とステージ64とを挟むように設けられている。磁石66は、相変化メモリ選択型電子源10の絶縁基板44の裏面44bに対向して配置されており、磁石68は、ステージ64の裏面64bに対向して配置されている。   Also, a pair of magnetic fields is applied in a direction perpendicular to the surface 12a (electron emission surface) of the surface electrode 12 of the phase change memory selection type electron source 10 (hereinafter simply referred to as “perpendicular direction”). Magnets 66 and 68 are provided so as to sandwich phase change memory selection type electron source 10 and stage 64. Magnet 66 is disposed to face back surface 44 b of insulating substrate 44 of phase change memory selection type electron source 10, and magnet 68 is disposed to face back surface 64 b of stage 64.

また、描画装置60においては、相変化メモリ選択型電子源10から放出された電子eを、ステージ64に向けて加速する加速電源部70が設けられている。この加速電源部70は、表面電極12とステージ64との間に電圧を印加し、表面電極12とステージ64との間に電界を発生させて、この電界により、電子eをステージ64に向けて加速するものである。   In the drawing device 60, an acceleration power supply unit 70 that accelerates the electrons e emitted from the phase change memory selection type electron source 10 toward the stage 64 is provided. The acceleration power supply unit 70 applies a voltage between the surface electrode 12 and the stage 64, generates an electric field between the surface electrode 12 and the stage 64, and directs electrons e toward the stage 64 by the electric field. Accelerate.

また、ステージ64の表面64aに基板(描画対象物)80が載置されている。この基板80は、例えば、4インチ以上のシリコンウエハである。この基板80の表面80aには、電子ビーム用のレジスト膜(描画対象物)82が形成されている。なお、真空チャンバ82には、真空ポンプなどの真空排気装置(図示せず)が設けられており、真空チャンバ82内部を所定の真空度にすることができる。   A substrate (drawing object) 80 is placed on the surface 64 a of the stage 64. The substrate 80 is a silicon wafer of 4 inches or more, for example. On the surface 80 a of the substrate 80, an electron beam resist film (drawing object) 82 is formed. The vacuum chamber 82 is provided with an evacuation device (not shown) such as a vacuum pump, and the inside of the vacuum chamber 82 can be set to a predetermined degree of vacuum.

本実施形態の描画装置60においては、相変化メモリ選択型電子源10により、放出された電子は、垂直磁界B、垂直電界Eによって、螺旋状に運動する。このとき、電子の運動の1周期、または複数の周期において、電子eがレジスト膜82に到達するようにすると、その表面が焦点となり、相変化メモリ選択型電子源10の表面電極12の表面12aから放出された直後の電子eのパターンがレジスト膜82上に再現される。このため、放出された電子eの焦点がレジスト膜82となるように、垂直磁界B、垂直電界E、およびレジスト膜の位置hを調整する。例えば、垂直磁界Bは、磁石66、68を磁力が異なるものに変えることにより、調整することができる。また、垂直電界Eは、加速電源部70の電圧を変えることにより、調整することができる。 In the drawing device 60 of the present embodiment, the phase change memory selected type electron source 10, the emitted electrons, a vertical magnetic field B, the vertical electric field E 1, moves in a spiral. At this time, if the electron e reaches the resist film 82 in one cycle or a plurality of cycles of electron movement, the surface thereof becomes a focal point, and the surface 12a of the surface electrode 12 of the phase change memory selection type electron source 10 is obtained. The pattern of the electron e immediately after being emitted from is reproduced on the resist film 82. For this reason, the vertical magnetic field B, the vertical electric field E 1 , and the position h 0 of the resist film are adjusted so that the focus of the emitted electrons e becomes the resist film 82. For example, the vertical magnetic field B can be adjusted by changing the magnets 66 and 68 to those having different magnetic forces. In addition, the vertical electric field E 1 can be adjusted by changing the voltage of the acceleration power supply unit 70.

本実施形態の描画装置60においては、相変化メモリ選択型電子源10に垂直磁界B、垂直電界Eを印加することにより、相変化メモリ選択型電子源10の表面電極12の表面12aから略垂直方向、すなわち、表面電極12の表面12aの法線から1〜2°範囲内に、電子eを放出することができる。 In the drawing apparatus 60 according to the present embodiment, the vertical magnetic field B and the vertical electric field E 1 are applied to the phase change memory selection type electron source 10, thereby approximately from the surface 12 a of the surface electrode 12 of the phase change memory selection type electron source 10. Electrons e can be emitted in the vertical direction, that is, within a range of 1 to 2 ° from the normal line of the surface 12a of the surface electrode 12.

次に、本実施形態の相変化メモリ選択型電子源10を用いた描画装置60の描画方法について説明する。
まず、全てのX電極同士を、第2の制御ユニット52により電気的に接続させ、全てのY電極同士を、第1の制御ユニット50により電気的に接続させる。そして、第2の電源部54からX電極、Y電極に電圧を印加し、抵抗層32の全領域を加熱し、その後、徐冷して相変化メモリ層15の全領域を低抵抗状態にする。
次に、第1の制御ユニット50により、全てのY電極同士の電気的接続を解除し、第2の制御ユニット52により、全てのX電極同士の電気的接続を解除する。
Next, a drawing method of the drawing apparatus 60 using the phase change memory selection type electron source 10 of the present embodiment will be described.
First, all the X electrodes are electrically connected by the second control unit 52, and all the Y electrodes are electrically connected by the first control unit 50. Then, a voltage is applied from the second power supply unit 54 to the X electrode and the Y electrode, the entire region of the resistance layer 32 is heated, and then gradually cooled to bring the entire region of the phase change memory layer 15 into a low resistance state. .
Next, the first control unit 50 releases the electrical connection between all the Y electrodes, and the second control unit 52 releases the electrical connection between all the X electrodes.

次に、パターン生成部56において、描画パターンに基づいて、パターン座標、非パターン座標、および隣接座標(非パターン座標と隣接する座標)が求められる。
このパターン生成部56では、上記隣接座標に基づいて、選択されるY電極、X電極が決定されるとともに、上記非パターン座標に基づいて、選択されるY電極、X電極が決定される。
Next, the pattern generation unit 56 obtains pattern coordinates, non-pattern coordinates, and adjacent coordinates (coordinates adjacent to the non-pattern coordinates) based on the drawing pattern.
In the pattern generation unit 56, the selected Y electrode and X electrode are determined based on the adjacent coordinates, and the selected Y electrode and X electrode are determined based on the non-pattern coordinates.

次に、パターン生成部56においては、第2の選択信号を第1の制御ユニット50、第2の制御ユニット52に出力し、Y電極、X電極を選択させる。その後、第2の電源部54から所定のパルス電圧を所定時間、第1の制御ユニット50および第2の制御ユニット52を介してY電極、およびX電極に印加させ、相変化メモリ層15を、例えば、図1(b)に示す温度プロファイル46aのように、相変化しない閾値温度近くに加熱する。   Next, the pattern generation unit 56 outputs the second selection signal to the first control unit 50 and the second control unit 52 to select the Y electrode and the X electrode. Thereafter, a predetermined pulse voltage is applied from the second power supply unit 54 to the Y electrode and the X electrode via the first control unit 50 and the second control unit 52 for a predetermined time, and the phase change memory layer 15 is For example, as in a temperature profile 46a shown in FIG. 1B, heating is performed near a threshold temperature that does not change phase.

次に、パターン生成部56においては、第1の選択信号を第1の制御ユニット50、第2の制御ユニット52に出力し、Y電極、X電極を選択させる。その後、第2の電源部54から所定のパルス電圧を所定時間、第1の制御ユニット50および第2の制御ユニット52を介してY電極、およびX電極に印加させ、相変化メモリ層15を、例えば、図1(b)に示す温度プロファイル46bのように、相変化する閾値温度以上に加熱する。
この場合、上述のように、図1(a)に示す座標(X,Y)で表される非パターン部の隣接領域である、Y電極30aとX電極34で挟まれた領域32aが加熱され、この領域32aの上方の相変化メモリ層15の領域が隣接閾値温度未満ではあるが加熱される。
Next, the pattern generation unit 56 outputs the first selection signal to the first control unit 50 and the second control unit 52 to select the Y electrode and the X electrode. Thereafter, a predetermined pulse voltage is applied from the second power supply unit 54 to the Y electrode and the X electrode via the first control unit 50 and the second control unit 52 for a predetermined time, and the phase change memory layer 15 is For example, it heats more than the threshold temperature which changes phase like the temperature profile 46b shown in FIG.
In this case, as described above, the region 32a sandwiched between the Y electrode 30a and the X electrode 34, which is an adjacent region of the non-pattern portion represented by the coordinates (X i , Y j ) shown in FIG. The region of the phase change memory layer 15 above this region 32a is heated, although it is below the adjacent threshold temperature.

そして、図1(a)に示す座標(X,Yj+1)で表される非パターン部である、Y電極30bとX電極34で挟まれた領域32bが加熱され、この領域32bの上方の相変化メモリ層15の領域が閾値温度以上に加熱されて、アモルファス化されて抵抗値が高くなる。このとき、隣接する領域の温度も閾値温度未満であるものの温度が高いため、アモルファス化する領域15aが、図1(b)に示すように、座標(X,Yj+1)で表される交差部分の幅βよりも広い幅αに迄及び、領域17(図1(a)参照)に示されるように、Y電極30a、X電極34との交差部分迄至る領域48となる。
このようにして、パターン生成部56においては、座標(X,Y)で表されるY電極30とX電極34の交差部分の上方の相変化メモリ層15の状態を制御して、描画するパターンに応じて、表面電極12の表面12aが、電子eが放出されない部分と電子eが放出される部分とに区画される。
Then, a region 32b sandwiched between the Y electrode 30b and the X electrode 34, which is a non-pattern portion represented by the coordinates (X i , Y j + 1 ) shown in FIG. 1A, is heated, and the region 32b above the region 32b is heated. The region of the phase change memory layer 15 is heated to a temperature equal to or higher than the threshold temperature, becomes amorphous and has a high resistance value. At this time, since the temperature of the adjacent region is also lower than the threshold temperature, but the temperature is high, the region 15a to be amorphized is an intersection represented by coordinates (X i , Y j + 1 ) as shown in FIG. The region 48 extends to a width α wider than the width β of the portion, and as shown in the region 17 (see FIG. 1A), the region 48 reaches the intersection with the Y electrode 30a and the X electrode 34.
In this way, the pattern generation unit 56 controls the state of the phase change memory layer 15 above the intersection of the Y electrode 30 and the X electrode 34 represented by coordinates (X, Y) to draw a pattern. Accordingly, the surface 12a of the surface electrode 12 is partitioned into a portion where electrons e are not emitted and a portion where electrons e are emitted.

アモルファス化を終了した後、第1の制御ユニット50により、全てのY電極同士を電気的に接続し、第2の制御ユニット52により、全てのX電極同士を電気的に接続する。
そして、Y電極群、すなわち、全てのY電極同士をマイナス(負)とし、表面電極12をプラス(正)として、第1の電源部18から所定の電圧を印加する。
この場合、相変化メモリ層15のうち、アモルファス化されていない相変化メモリ層15の領域から、Y電極より十分な量の電子が各量子細線20(図2参照)に注入される。この場合、電子が注入されるのは、アモルファス化されていない相変化メモリ層15の直上の量子細線に限れられる。
After the amorphization is completed, all the Y electrodes are electrically connected by the first control unit 50, and all the X electrodes are electrically connected by the second control unit 52.
Then, a predetermined voltage is applied from the first power supply unit 18 with the Y electrode group, that is, all the Y electrodes are set to minus (negative) and the surface electrode 12 is set to plus (positive).
In this case, a sufficient amount of electrons are injected into each quantum wire 20 (see FIG. 2) from the region of the phase change memory layer 15 in the phase change memory layer 15 that is not amorphousized. In this case, electrons are injected only into the quantum wires directly above the phase change memory layer 15 that is not amorphized.

量子細線内に注入された電子は加速され、表面電極12を通して真空チャンバ62内をレジスト膜82に向けて放出される。
放出される電子線は、表面電極12の表面12aから、マトリクス電極部14において選択されたX電極およびY電極の交差部で形成される2次元パターンの反転パターン状に放出され、レジスト膜82上で、この反転パターンの電子像が結像される。すなわち、描画するパターンの電子像がレジスト膜82上に結像される。
The electrons injected into the quantum wires are accelerated and emitted through the surface electrode 12 toward the resist film 82 in the vacuum chamber 62.
The emitted electron beam is emitted from the surface 12a of the surface electrode 12 in a reverse pattern of a two-dimensional pattern formed at the intersection of the X electrode and the Y electrode selected in the matrix electrode portion 14, and on the resist film 82. Thus, an electronic image of this reverse pattern is formed. That is, an electronic image of the pattern to be drawn is formed on the resist film 82.

本実施形態において、レジスト膜82上に結像される電子線像は、相変化メモリ選択型電子源10における電子eの放出領域は、マトリクス電極部14で選択されたX電極とY電極との矩形状の交差部分の集合ではなく、抵抗層32の加熱による相変化メモリ層15に生じる温度分布に依存するものとなる。
また、描画装置60においては、相変化メモリ選択型電子源10と同様に、表面電極12の表面12aから、描画するパターンで電子が放出される場合、このパターンの輪郭を、矩形状の交差部分の集合ではなく、滑らかに接続されたものとすることができる。
In the present embodiment, the electron beam image formed on the resist film 82 indicates that the emission region of the electrons e in the phase change memory selection type electron source 10 is an X electrode and a Y electrode selected by the matrix electrode unit 14. It depends on the temperature distribution generated in the phase change memory layer 15 due to the heating of the resistance layer 32, not on the set of rectangular intersections.
Further, in the drawing device 60, as in the phase change memory selection type electron source 10, when electrons are emitted from the surface 12 a of the surface electrode 12 in a pattern to be drawn, the contour of this pattern is changed to a rectangular intersection. Can be connected smoothly rather than a set of.

さらに、描画装置60においては、上述のように、電子を放出させない交差部分に隣接し、電子を放出させる交差部分の領域の一部を電子を放出させない領域とすることができ、交差部分よりも小さな領域について電子の放出を制御することができる。これにより、矩形状の交差部分を用いる従来のものよりも、高い解像度を得ることができる。   Furthermore, in the drawing apparatus 60, as described above, a part of the region of the crossing portion that is adjacent to the crossing portion that does not emit electrons and that emits electrons can be a region that does not emit electrons. The electron emission can be controlled for a small area. Thereby, higher resolution can be obtained than the conventional one using a rectangular intersection.

また、描画装置60においては、表面電極12の表面12a(電子放出面)から直進性が高い電子eを略垂直方向に、ステージ64上の基板80のレジスト膜82に照射することができる。このため、所定のパターンを等倍で一括に描画することができる。さらには、相変化メモリ選択型電子源10の表面電極12(電子通過層16)の大きさを変えることにより、描画領域が大きい場合でも、パターン描画を等倍で一括に行うことができる。   Further, in the drawing apparatus 60, the resist film 82 of the substrate 80 on the stage 64 can be irradiated in a substantially vertical direction from the surface 12a (electron emission surface) of the surface electrode 12 in a substantially vertical direction. For this reason, it is possible to draw a predetermined pattern all at once with the same magnification. Furthermore, by changing the size of the surface electrode 12 (electron passage layer 16) of the phase change memory selection type electron source 10, even when the drawing area is large, pattern drawing can be performed at the same magnification.

本実施形態の相変化メモリ選択型電子源および描画装置は、メモリなどの各種の半導体デバイス、DVDなどの光ディスク原盤、ハードディスク、またはマイクロマシン等の各種の製品の製造に好適に利用可能である。   The phase change memory selection type electron source and drawing apparatus of this embodiment can be suitably used for manufacturing various semiconductor devices such as a memory, an optical disk master such as a DVD, a hard disk, or a micromachine.

以上、本発明の相変化メモリ選択型電子源および描画装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の変更や改良を行ってもよいのは、もちろんである。   As described above, the phase change memory selection type electron source and the drawing apparatus of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, you may do this.

(a)は、本発明の実施形態に係る相変化メモリ選択型電子源を示す模式的断面図であり、(b)は、縦軸に相変化メモリ層の温度をとり、横軸に位置をとって、描画パターンの形成方法を説明するためのグラフである。(A) is typical sectional drawing which shows the phase change memory selection type | mold electron source which concerns on embodiment of this invention, (b) takes the temperature of a phase change memory layer on a vertical axis | shaft, and positions on a horizontal axis. It is a graph for demonstrating the formation method of a drawing pattern. 本発明の実施形態に係る相変化メモリ選択型電子源を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing a phase change memory selection type electron source concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る相変化メモリ選択型電子源の構成の要部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part of a structure of the phase change memory selection type electron source which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る相変化メモリ選択型電子源を有する描画装置を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing a drawing device which has a phase change memory selection type electron source concerning an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 相変化メモリ選択型電子源
12 表面電極
12a 表面
14 マトリクス電極部
15 相変化メモリ層
16 電子通過層
18 第1の電源部
20 量子細線
22 量子ドット
30 Y電極
32 抵抗層
34 X電極
50 第1の制御ユニット
52 第2の制御ユニット
54 第2の電源部
56 パターン生成部
60 描画装置
62 真空チャンバ
64 ステージ
80 基板
82 レジスト膜
s 間隔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Phase change memory selection type electron source 12 Surface electrode 12a Surface 14 Matrix electrode part 15 Phase change memory layer 16 Electron passage layer 18 First power supply part 20 Quantum wire 22 Quantum dot 30 Y electrode 32 Resistance layer 34 X electrode 50 1st Control unit 52 second control unit 54 second power supply unit 56 pattern generation unit 60 drawing device 62 vacuum chamber 64 stage 80 substrate 82 resist film s interval

Claims (4)

所定のパターンで電子を放出する相変化メモリ選択型電子源であって、
一の方向に伸びる第1の電極が複数平面上に配置されてなる第1の電極群、前記一の方向と直交する他の方向に伸びる第2の電極を複数平面上に配置されてなる第2の電極群、および前記第1の電極群と前記第2の電極群との間に設けられた抵抗層を備える平板状のマトリクス電極部と、
前記マトリクス電極部の前記第1の電極側の面に設けられ、加熱することにより、相変化し、局所的に抵抗値が変化する相変化メモリ層と、
前記相変化メモリ層に対向して設けられた表面電極と、
前記相変化メモリ層と前記表面電極の間に設けられた電子通過層と、
前記マトリクス電極部および前記表面電極間に電圧を印加する第1の電源部と、
前記マトリクス電極部の前記第1の電極群の少なくとも1つの第1の電極と、前記第2の電極群の少なくとも1つの第2の電極とに電圧を印加する第2の電源部と、
前記電子を放出するパターンに基づいて、前記第1の電極群の第1の電極および前記第2の電極群の第2の電極を選択し、前記選択された第1の電極および第2の電極に第2の電源部により電圧を印加させるパターン生成部とを有することを特徴とする相変化メモリ選択型電子源。
A phase change memory selective electron source that emits electrons in a predetermined pattern,
A first electrode group in which a first electrode extending in one direction is arranged on a plurality of planes, and a second electrode in which a second electrode extending in another direction orthogonal to the one direction is arranged on a plurality of planes. A plate-like matrix electrode portion comprising a resistance layer provided between the two electrode groups and the first electrode group and the second electrode group;
A phase change memory layer that is provided on a surface of the matrix electrode portion on the first electrode side, changes phase by heating, and a resistance value locally changes;
A surface electrode provided opposite the phase change memory layer;
An electron passage layer provided between the phase change memory layer and the surface electrode;
A first power supply for applying a voltage between the matrix electrode and the surface electrode;
A second power supply unit for applying a voltage to at least one first electrode of the first electrode group of the matrix electrode unit and at least one second electrode of the second electrode group;
Based on the pattern of emitting electrons, the first electrode of the first electrode group and the second electrode of the second electrode group are selected, and the selected first electrode and second electrode are selected. And a pattern generation unit for applying a voltage by a second power supply unit.
前記電子通過層は、前記マトリクス電極から前記表面電極に向かう第1の方向に伸びる量子細線が所定の間隔をあけて複数設けられている請求項1に記載の相変化メモリ選択型電子源。   2. The phase change memory selection type electron source according to claim 1, wherein the electron passage layer is provided with a plurality of quantum wires extending in a first direction from the matrix electrode toward the surface electrode at a predetermined interval. 前記相変化メモリ層は、カルコゲナイド半導体により構成されている請求項1または2に記載の相変化メモリ選択型電子源。   3. The phase change memory selection type electron source according to claim 1, wherein the phase change memory layer is made of a chalcogenide semiconductor. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の相変化メモリ選択型電子源と、
前記相変化メモリ選択型電子源の前記表面電極に対向して設けられ、描画対象物が表面に載置されるステージとを有することを特徴とする描画装置。
The phase change memory selective electron source according to any one of claims 1 to 3,
A drawing apparatus comprising: a stage provided opposite to the surface electrode of the phase change memory selection type electron source and on which a drawing object is placed.
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