JP5001084B2

JP5001084B2 - 電界再生または記録ヘッドとその製造方法、及び電界再生または記録ヘッドを備えた情報再生または記録装置

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Publication number: JP5001084B2
Application number: JP2007198045A
Authority: JP
Inventors: 亨守高; 柱煥丁; 庸洙金; 承範洪; 弘植朴
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2027-07-30
Also published as: JP2008041237A; US7659562B2; KR100773556B1; CN100583245C; CN101118750A; US20080030909A1

Description

本発明は、電界再生／記録ヘッドとその製造方法、及び電界再生／記録ヘッドを備えた情報再生／記録装置に係り、特に従来のＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）の記録密度を高める電界再生／記録ヘッドとその製造方法、及び前記電界再生／記録ヘッドを備えた情報再生／記録装置に関する。

コンピュータの主保存装置として主に使われるＨＤＤは、データ記録媒体を回転させつつ、その上に再生／記録ヘッドを浮かして情報を再生／記録する装置である。かかるＨＤＤでは、一般的に磁気記録方式が使われる。すなわち、ＨＤＤでは、磁場を利用して磁性記録媒体内に第１方向及びその逆方向（以下、第２方向という）に磁化された複数の磁気ドメインを作り、前記第１及び第２方向に磁化された磁気ドメインをデータ‘０’及び‘１’に対応させる。

かかる磁気記録方式が使われるＨＤＤの記録密度は、最近の数十年間急激に増加してきた。水平磁気記録方式のＨＤＤの場合、１００Ｇｂ／ｉｎ^２ほどの記録密度が得られ、垂直磁気記録方式のＨＤＤの場合、最大５００Ｇｂ／ｉｎ^２ほどの記録密度が得られると予想される。

しかし、磁場は、基本的にループ状を有するため、磁気記録方式の再生／記録ヘッド（磁性再生／記録ヘッド）では強い局部磁場を生成し難く、かかる基本的な制約により、磁気記録方式では記録密度を高めるのに限界がある。

したがって、伝統的に磁気記録方式を採択してきたＨＤＤの記録密度を高めるためには、根本的に記録方式の変更が考慮されねばならない。

一方、最近、磁場でない電界によりデータが記録される強誘電性の記録媒体及びその再生／記録ヘッド（電界再生／記録ヘッド）についての研究が行われている。電界記録方式は、電界を利用して強誘電体の表面に第１方向及びその逆方向（以下、第２方向という）に分極された電気ドメインを形成し、前記第１及び第２方向に分極された電気ドメインをデータ‘０’及び‘１’にそれぞれ対応させる方式である。電気ドメインの分極方向によってその上に位置する電界再生／記録ヘッドの抵抗が異なるので、電気ドメインに書き込まれた情報が判別されうる。

かかる電界記録方式のための電界再生／記録ヘッドでは、電界効果トランジスタチャンネル構造を有するスキャニングプローブ、抵抗性チップを備えたスキャニングプローブなどがある。かかるスキャニングプローブが使われるＳＰＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＰｒｏｂｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）技術を利用すれば、磁気記録方式でさらに強くて局部的なエネルギー（電界）の発生が可能であるので、記録密度を１Ｔｂ／ｉｎ^２以上に高める。

しかし、前記ＳＰＭに基づいた電界記録方式は、尖鋭なプローブと記録媒体との接触面での摩擦及び磨耗と関連した問題がある。また、プローブ型ヘッドを使用して小型大容量の情報保存装置を具現するためには、数千個のプローブアレイを作らねばならず、記録媒体を線形運動させて数千個のプローブを記録媒体上で精密に動かせねばならない。そして、この場合、書き込み動作時にそれぞれのプローブに独立的に信号を印加せねばならず、読み取り動作時にもそれぞれのプローブから出てくる信号を独立的に処理せねばならない。かかる問題及び制約要素により、前記ＳＰＭに基づいた電界記録方式で小型大容量の情報保存装置を具現するのは現実的に容易ではない。

したがって、プローブの使用による問題点を解決できる新たな再生／記録ヘッドが使われ、また、さらに安定的であり、信頼できる駆動メカニズムが適用された電界記録方式による情報再生／記録装置が要求されている。

前述した従来のＨＤＤは、長期間市場で立証された安定的な駆動システムを有するが、高い記録密度を得難い一方、前記ＳＰＭに基づいた電界記録方式の情報再生／記録装置は、１Ｔｂ／ｉｎ^２以上の高い記録密度が得られるが、ヘッド構造及び駆動システムと関連して製作及び駆動が容易でないという問題がある。

もし、ＨＤＤの駆動システムに電界記録方式を適用できるならば、新たなシステムの開発に対する負担なしに安定的に駆動されつつも、１Ｔｂ／ｉｎ^２以上の高い記録密度を有する電界記録方式によるＨＤＤを具現できる。これを実現するためには、記録媒体から浮き上がって適切に再生／記録機能を行える電界再生／記録ヘッドの開発が先行されねばならない。

本発明の目的は、前記のような従来の問題点を解決するためのものであって、従来のＨＤＤの記録密度を１Ｔｂ／ｉｎ^２以上に高めると共に、従来のＳＰＭに基づいた電界記録方式の情報再生／記録装置の不安全な駆動システム、及びそれによる製造上の難しさを解決可能にした情報再生／記録装置を提供するところにある。

本発明の他の目的は、前記のような従来の問題点を解決するためのものであって、前記情報再生／記録装置のための電界再生／記録ヘッド及びその製造方法を提供するところにある。

前記目的を達成するために、本発明は、記録媒体と対向する第１面及び前記第１面の一端部のエッジと接する第２面を備える半導体基板と、前記基板の第１面の一端の中央部から前記第２面に延びた形態に形成された低濃度不純物領域である抵抗領域と、前記抵抗領域の両側に前記第１面と離隔して形成された高濃度不純物領域であるソース及びドレイン領域と、を備えることを特徴とする電界再生ヘッドを提供する。

前記本発明の電界再生ヘッドは、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分上に形成された絶縁膜をさらに備えうる。

前記本発明の電界再生ヘッドは、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジに近いソース及びドレイン領域の一部分上に形成された絶縁膜をさらに備えうる。

前記本発明の電界再生ヘッドは、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記ソース及びドレイン領域上に形成された絶縁膜をさらに備えうる。

前記本発明の電界再生ヘッドは、前記抵抗領域上に形成された絶縁膜をさらに備えうる。

前記本発明の電界再生ヘッドは、前記ソース領域と電気的にコンタクトされるように形成された第１電極と、前記ドレイン領域と電気的にコンタクトされるように形成された第２電極と、をさらに備える。

前記本発明の電界再生ヘッドは、前記基板の第１面上に記録媒体の表面からの浮上のために形成された空気軸受面（ＡｉｒＢｅａｒｉｎｇＳｕｒｆａｃｅ：ＡＢＳ）パターンをさらに備えうる。

前記基板は、ｐ型半導体であり、前記抵抗領域、ソース及びドレイン領域は、ｎ型不純物領域であるか、または、前記基板は、ｎ型半導体であり、前記抵抗領域、ソース及びドレイン領域は、ｐ型不純物領域である。

また、前記他の目的を達成するために、本発明は、記録媒体と対向する第１面及び前記第１面の一端部のエッジと接する第２面を備える半導体基板と、前記基板の第１面の一端の中央部から前記第２面に延びた形態に形成された低濃度不純物領域である抵抗領域と、前記抵抗領域の両側に前記第１面と離隔して形成された高濃度不純物領域であるソース及びドレイン領域と、前記抵抗領域上に絶縁膜の介在下で形成された書き込み電極と、を備えることを特徴とする電界再生／記録ヘッドを提供する。

前記本発明の電界再生／記録ヘッドは、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分上に形成された絶縁膜をさらに備えうる。

前記本発明の電界再生／記録ヘッドは、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジに近いソース及びドレイン領域の一部分上に形成された絶縁膜をさらに備えうる。

前記本発明の電界再生／記録ヘッドは、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記ソース及びドレイン領域上に形成された絶縁膜をさらに備えうる。

前記本発明の電界再生／記録ヘッドは、前記ソース領域と電気的にコンタクトされるように形成された第１電極と、前記ドレイン領域と電気的にコンタクトされるように形成された第２電極と、をさらに備える。

前記本発明の電界再生／記録ヘッドは、前記基板の第１面上に記録媒体の表面からの浮上のために形成されたＡＢＳパターンをさらに備えうる。

一方、前記他の目的を達成するための本発明の電界再生／記録ヘッドの製造方法は、記録媒体と対向する第１面及び前記第１面の一端部のエッジと接する第２面を備えた半導体基板の前記第２面上に、前記第１面と接する第２面の一端のエッジの中央部から他端のエッジに延びつつ拡張された形態を有し、第１絶縁膜と書き込み電極用の金属膜との積層膜からなる積層パターンを形成する工程と、前記積層パターンをイオン注入マスクとして利用して前記基板の表面内に不純物を高濃度でドーピングする工程と、前記ドーピングされた不純物を拡散させることによって、前記積層パターンの両側の基板内に高濃度不純物領域を形成すると共に、前記積層パターンの下部の基板部分のうち、前記第１面の一端と隣接した部分に低濃度不純物領域である抵抗領域を形成する工程と、前記第１面の一端と隣接した抵抗領域の一部分の両側の高濃度不純物領域の部分を除去して、前記第１面の一端と離隔して前記抵抗領域の両側に配置される高濃度不純物領域であるソース及びドレイン領域を形成する工程と、前記高濃度不純物領域が除去されて、露出された基板の部分、ソース及びドレイン領域上に前記積層パターンの高さに第２絶縁膜を形成する工程と、を含む。

前記本発明の電界再生／記録ヘッドの製造方法は、前記第２絶縁膜を形成する工程後、前記第２絶縁膜をエッチングして、前記ソース及びドレイン領域をそれぞれ露出させるコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホール内に前記ソース及びドレイン領域とコンタクトする第１及び第２電極を形成する工程と、をさらに含みうる。

前記本発明の電界再生／記録ヘッドの製造方法は、前記第２絶縁膜を形成する工程後、前記基板の第１面上に記録媒体の表面からの浮上のためのＡＢＳパターンを形成する工程をさらに含みうる。

また、前記他の目的を達成するために、本発明は、強誘電体からなる記録層を有する記録媒体と、前記記録媒体に記録された情報を再生する電界再生ヘッドと、を備えた情報再生装置において、前記電界再生ヘッドは、前記記録媒体と対向する第１面及び前記第１面の一端部のエッジと接する第２面を備える半導体基板と、前記基板の第１面の一端の中央部から前記第２面に延びた形態に形成された低濃度不純物領域である抵抗領域と、前記抵抗領域の両側に前記第１面と離隔して形成された高濃度不純物領域であるソース及びドレイン領域と、を備えることを特徴とする情報再生装置を提供する。

前記本発明の情報再生装置は、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分上に形成された絶縁膜をさらに備えうる。

前記本発明の情報再生装置は、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジに近いソース及びドレイン領域の一部分上に形成された絶縁膜をさらに備えうる。

前記本発明の情報再生装置は、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記ソース及びドレイン領域上に形成された絶縁膜をさらに備えうる。

前記本発明の情報再生装置は、前記ソース領域と電気的にコンタクトされるように形成された第１電極と、前記ドレイン領域と電気的にコンタクトされるように形成された第２電極と、をさらに備える。

前記本発明の情報再生装置は、前記基板の第１面上に記録媒体の表面からの浮上のために形成されたＡＢＳパターンをさらに備えうる。

前記記録媒体は、回転運動するディスクタイプであり、前記電界再生ヘッドは、前記記録媒体の表面から浮き上がって回動する。

前記本発明の情報再生装置は、前記電界再生ヘッドが付着されて回動するサスペンションをさらに備えうる。

また、前記他の目的を達成するために、本発明は、強誘電体からなる記録層を有する記録媒体と、前記記録媒体に／から情報を記録／再生する電界再生／記録ヘッドと、を備えた情報再生／記録装置において、前記電界再生／記録ヘッドは、前記記録媒体と対向する第１面及び前記第１面の一端部のエッジと接する第２面を備える半導体基板と、前記基板の第１面の一端の中央部から前記第２面に延びた形態に形成された低濃度不純物領域である抵抗領域と、前記抵抗領域の両側に前記第１面と離隔して形成された高濃度不純物領域であるソース及びドレイン領域と、前記抵抗領域上に絶縁膜の介在下で形成された書き込み電極と、を備えることを特徴とする情報再生／記録装置を提供する。

前記本発明の情報再生／記録装置は、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分上に形成された絶縁膜をさらに備えうる。

前記本発明の情報再生／記録装置は、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジに近いソース及びドレイン領域の一部分上に形成された絶縁膜をさらに備えうる。

前記本発明の情報再生／記録装置は、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記ソース及びドレイン領域上に形成された絶縁膜をさらに備えうる。

前記本発明の情報再生／記録装置は、前記ソース領域と電気的にコンタクトされるように形成された第１電極と、前記ドレイン領域と電気的にコンタクトされるように形成された第２電極と、をさらに備える。

前記本発明の情報再生／記録装置は、前記基板の第１面上に記録媒体の表面からの浮上のために形成されたＡＢＳパターンをさらに備えうる。

前記記録媒体は、回転運動するディスクタイプであり、前記電界再生／記録ヘッドは、前記記録媒体の表面から浮き上がって回動する。

前記本発明の情報再生／記録装置は、前記電界再生／記録ヘッドが付着されて回動するサスペンションをさらに備えうる。

本発明は、ＨＤＤの駆動システムに電界記録方式を適用することによって、システムの開発に対する負担なしに安定的に駆動されつつも、１Ｔｂ／ｉｎ^２以上の高い記録密度を有する情報再生／記録装置を具現できる。

特に、本発明で提案した電界再生／記録ヘッドは、リセスまたは埋め込まれたソース及びドレイン領域を有するため、本発明の情報再生／記録装置では、情報再生時にソース及びドレイン領域に印加された電圧による所望しない記録現象が防止される。

また、本発明による電界再生／記録ヘッドの製造方法では、書き込み電極と抵抗領域とが共に定義されるため、両者間の誤整列問題が発生せず、工程が単純化される。

以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態による電界再生／記録ヘッドとその製造方法、及び電界再生／記録ヘッドを備えた情報再生／記録装置を詳細に説明する。添付された図面に示した層や領域の幅及び厚さは、明細書の明確性のために誇張されて示したものである。そして、添付された図面で、同じ参照符号は同じ構成要素を示す。

図１は、本発明の一実施形態による電界再生／記録ヘッド１００の斜視図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態による電界再生／記録ヘッド１００の半導体基板１０は、記録媒体と対向する第１面Ｓ１と、前記第１面Ｓ１の一端のエッジと接する第２面Ｓ２と、を備える。ここで、前記基板１０は、ｐ型またはｎ型半導体からなる六面体構造物であり、前記第１面Ｓ１と第２面Ｓ２とは垂直でありうる。

前記基板１０の第１面Ｓ１の一端の中央部から前記第２面Ｓ２に延びた形態を有する低濃度不純物領域である抵抗領域Ｒが形成される。前記抵抗領域Ｒは、第２面Ｓ２の一部までのみ延び、終端までは延びない。そして、前記抵抗領域Ｒの両側に、前記第１面Ｓ１と離隔して高濃度不純物領域であるソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄが形成される。前記ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄは、抵抗領域Ｒの一部と重なって第２面Ｓ２の終端まで延びる。前記基板１０がｐ型半導体である場合、前記抵抗領域Ｒ、ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄは、ｎ型不純物領域であり、前記基板１０がｎ型半導体である場合、前記抵抗領域Ｒ、ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄは、ｐ型不純物領域である。

前記抵抗領域Ｒ上には、第１絶縁膜Ｄ１の介在下で書き込み電極Ｗが形成される。前記第１絶縁膜Ｄ１及び書き込み電極Ｗも、第２面の終端まで延びる。

前記書き込み電極Ｗが形成されていない第２面Ｓ２の部分、ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄ上に、すなわち前記基板１０の第１面Ｓ１の一端と前記ソース領域Ｓとの間の第２面の部分、前記基板１０の第１面Ｓ１の一端と前記ドレイン領域Ｄとの間の第２面の部分、及び前記ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄ上に前記書き込み電極Ｗの高さに第２絶縁膜Ｄ２が形成される。そして、前記第２絶縁膜Ｄ２内には、ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄとそれぞれ電気的にコンタクトされる第１及び第２電極Ｅ１，Ｅ２が形成されうる。

ここで、図示していないが、前記第２絶縁膜Ｄ２の形成位置及び厚さは変更しうる。すなわち、前記第２絶縁膜は、前記基板１０の第１面Ｓ１の一端と前記ソース領域Ｓとの間の第２面の部分、及び前記基板１０の第１面Ｓ１の一端と前記ドレイン領域Ｄとの間の第２面の部分上にのみ形成することもできる。または、前記第２絶縁膜は、前記基板１０の第１面Ｓ１の一端と前記ソース領域Ｓとの間の第２面の部分、前記基板１０の第１面Ｓ１の一端と前記ドレイン領域Ｄとの間の第２面の部分、及び前記基板１０の第１面Ｓ１の一端に近いソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄの一部分上にのみ形成することもできる。

一方、前記基板１０の第１面Ｓ１上には、図１に示したように、ＡＢＳパターンＡＰが形成されうる。前記ＡＢＳパターンＡＰは、それを備えた電界再生／記録ヘッド１００が記録媒体の表面から浮き上がるように作用する。

図２Ａないし図２Ｆは、本発明の一実施形態による電界再生／記録ヘッドの製造方法を説明するための工程別平面図であり、図３Ａないし図３Ｆは、図２Ａないし図２ＦそれぞれのＡ−Ａ’線の断面図である。

図２Ａ及び図３Ａに示すように、記録媒体との対向予定面である第１面Ｓ１及び前記第１面Ｓ１の一端のエッジと接する第２面Ｓ２を備えた半導体基板１０の前記第２面Ｓ２上に、第１絶縁膜Ｄ１と書き込み電極用の金属膜Ｗとの積層膜からなる積層パターンＳＰを形成する。ここで、前記基板１０は、ｐ型半導体またはｎ型半導体でありうる。そして、前記積層パターンＳＰは、前記第１面Ｓ１と接する第２面Ｓ２の一端のエッジの中央部から他端のエッジに延びつつ拡張された形態を有する。さらに詳しくは、前記積層パターンＳＰは、前記第１面Ｓ１と隣接して幅の狭い第１部分１と、前記第１部分１と連結されて幅が次第に広くなる第２部分２と、前記第２部分２と連結されて前記第２面Ｓ２の終端まで延び、幅の広い第３部分３とから構成される。

図２Ｂ及び図３Ｂに示すように、前記積層パターンＳＰをイオン注入マスクとして利用して前記基板１０の表面、すなわち第２面Ｓ２の表面内に不純物を高濃度でドーピングする。ここで、前記不純物は、基板１０がｐ型半導体である場合、ｎ型不純物であり、基板１０がｎ型半導体である場合、ｐ型不純物である。

次いで、前記ドーピングされた不純物をアニーリングにより拡散させることによって、前記積層パターンＳＰの両側の基板内に高濃度不純物領域ＨＤを形成すると共に、前記積層パターンＳＰの下部の基板部分のうち、前記第１面Ｓ１の一端と隣接した部分に低濃度不純物領域である抵抗領域Ｒを形成する。

図２Ｃ及び図３Ｃに示すように、前記積層パターンＳＰを備えた基板結果物上に、前記第１面Ｓ１と隣接した積層パターンＳＰの第１部分１の一部及びその両側の高濃度不純物領域ＨＤを露出させるマスク膜Ｍを形成する。前記マスク膜Ｍは、感光膜材質で形成される。

図２Ｄ及び図３Ｄに示すように、前記マスク膜Ｍをエッチングマスクとして利用して、前記第１面Ｓ１の一端と隣接した抵抗領域Ｒの一部分の両側の高濃度不純物領域の部分を除去する。次いで、マスク膜をアッシングなどの方法で選択的に除去する。これにより、前記第１面Ｓ１の一端と離隔して前記抵抗領域Ｒの両側に配置される高濃度不純物領域であるソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄが形成される。

図２Ｅ及び図３Ｅに示すように、前記積層パターンＳＰを覆うように第２面Ｓ２の結果物の全面上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜を積層パターンＳＰが露出されるまでＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）する。これにより、前記高濃度不純物領域が除去されて露出された基板１０の部分、ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄ上に前記積層パターンＳＰの高さに第２絶縁膜Ｄ２が形成される。前記第２絶縁膜Ｄ２は、シリコン酸化膜で形成される。

図２Ｆ及び図３Ｆに示すように、前記第２絶縁膜Ｄ２をエッチングして前記ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄそれぞれを露出させるコンタクトホールを形成した後、前記コンタクトホール内に前記ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄとコンタクトする第１及び第２電極Ｅ１，Ｅ２を形成する。

次いで、図示していないが、前記基板１０の第１面Ｓ１上に記録媒体の表面からの浮上のためのＡＢＳパターンを形成する。

図４は、図２ＦのＢ−Ｂ’線の断面図であって、図２Ｆ、図３Ｆ及び図４に示すように、ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄが媒体の対向面である第１面Ｓ１から離隔されているということが分かる。すなわち、本発明の電界再生／記録ヘッドでは、ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄが媒体から特定距離ほど離隔されており、それらの間には第２絶縁膜Ｄ２が介在されている。

一方、図示していないが、本発明による電界再生／記録ヘッド１００をウェーハから製造する工程を簡略に説明すれば、本発明による電界再生／記録ヘッド１００の製造方法は、ウェーハ上に抵抗領域Ｒ、ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄ、第１絶縁膜Ｄ１、書き込み電極Ｗ及び第２絶縁膜Ｄ２を少なくとも１セット以上形成する第１工程と、前記セットを幾つかのグループに分類してユニット単位で分離されるようにウェーハを切断する第２工程と、前記ユニットの媒体対向面にＡＢＳパターンを形成する第３工程と、前記ＡＢＳパターンが形成されたユニットをそれぞれの電界再生／記録ヘッドに分離する第４工程と、を含む。

図５は、本発明の一実施形態による電界再生／記録ヘッド１００を備える情報再生／記録装置の斜視図である。

図５に示すように、本発明の情報再生／記録装置は、強誘電体からなる記録層を有する記録媒体５００と、前記記録媒体５００に／から情報を記録／再生する電界再生／記録ヘッド１００と、を備えた情報再生／記録装置であって、ここで、前記電界再生／記録ヘッド１００は、先に図１を参照して説明した本発明の一実施形態による電界再生／記録ヘッド１００と同じであるので、これについての説明は反復しない。

本発明の情報再生／記録装置において、前記記録媒体５００は、回転運動するディスクタイプであって、その下部に接地された下部電極（図示せず）が備えられる。そして、前記電界再生／記録ヘッドは、スイングアーム３００の終端のサスペンション２００に付着された状態で前記記録媒体５００の表面から浮き上がって回動する。４００は、前記スイングアーム３００を回動させるＶＣＭ（ＶｏｉｃｅＣｏｉｌＭｏｔｏｒ）を表す。かかる本発明の情報再生／記録装置の駆動システムは、従来のＨＤＤのそれと同じである。ただし、本発明の情報再生／記録装置では、従来のＨＤＤでの磁性記録媒体が強誘電性の記録媒体に代替されると共に、磁性情報再生／記録ヘッドが前述した本発明の電界再生／記録ヘッドに代替される。

かかる本発明の情報再生／記録装置の再生及び記録原理を簡略に説明すれば、次の通りである。

＜再生原理＞
電界再生／記録ヘッド１００のソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄがｎ＋領域であり、抵抗領域Ｒがｎ−領域である場合、前記抵抗領域Ｒが位置する記録媒体５００の表面電荷が負（−）であれば、抵抗領域Ｒの電子密度が減少して抵抗領域Ｒの抵抗値は大きくなり、ソース領域Ｓとドレイン領域Ｄとの間の電流は減少する。逆に、前記抵抗領域Ｒが位置する記録媒体５００の表面電荷が正（＋）であれば、抵抗領域Ｒの電子密度が増加して抵抗領域Ｒの抵抗値は小さくなり、ソース領域Ｓとドレイン領域Ｄとの間の電流は増加する。かかる抵抗及び電流の変化を検出することによって、記録媒体５００の表面に記録された情報を読み取ることができる。

＜記録原理＞
電界再生／記録ヘッド１００の書き込み電極Ｗに臨界電圧以上の正（＋）の電圧を印加すれば、記録媒体５００の下部に配置された下部電極は０Ｖであるので、記録媒体５００の表面は負極化される。逆に、電界再生／記録ヘッド１００の書き込み電極Ｗに臨界電圧以下の負（−）の電圧を印加すれば、記録媒体５００の下部に配置された下部電極は０Ｖであるので、記録媒体５００の表面は正極化される。このように、書き込み電極Ｗに印加される電圧の大きさによって強誘電性の記録媒体５００の電気ドメインの分極方向が変わり、これによって情報が記録されうる。

一方、本発明の電界再生／記録ヘッド１００は、図１及び図５に示したように、ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄが抵抗領域Ｒより記録媒体５００から遠く配置され、ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄと記録媒体５００との間には、第２絶縁膜Ｄ２が介在されていることを主要な特徴とするが、このようにソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄがリセスまたは埋め込まれている構造は、次のような理由のためである。

もし、ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄが抵抗領域Ｒと同様に媒体対向面側に露出されているならば、情報の再生のために、ソース領域Ｓ及びドレイン領域Ｄに印加した電圧Ｖｄがソース領域Ｓ及びドレイン領域Ｄと隣接した記録媒体の表面部の分極を所望しない方向に変動させる。すなわち、再生動作時に所望しない記録が行われうる。したがって、抵抗領域Ｒのみが媒体対向面側に露出され、ソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄは媒体対向面から離隔されているか、または、媒体対向面から離隔されると共に埋め込まれていることが望ましい。かかる事実は、下記のデータ（図６及び図７）により裏付けられる。

図６は、記録電圧による電気ドメインの反転現象を示す強誘電性の記録媒体の平面写真である。このとき、６０ｎｍの厚さの記録媒体が使われ、実験の便宜上、プローブタイプの記録ヘッドが使われた。そして、写真で黒く変わった部分が反転されたドメイン領域である。

図６に示すように、記録電圧が４Ｖから３．２Ｖを経て２．４Ｖに減少するにつれて、反転領域のサイズが減少するだけであり、記録電圧が２．４Ｖである場合にも依然として電気ドメインの反転が発生するということを確認できる。

一方、図７は、プローブタイプの再生ヘッドを使用して情報を再生するのにおいて、ソース領域Ｓとドレイン領域Ｄとの間に印加された電圧Ｖｄと感度との相関関係を示すグラフである。ここで、ΔＩｄは、記録媒体の表面電荷が正（＋）である場合のソース領域Ｓとドレイン領域Ｄとの間の電流Ｉｄ’と、表面電荷が負（−）である場合のソース領域Ｓとドレイン領域Ｄとの間の電流Ｉｄ"との差を表す。そして、Ｉｄ（Ｖｇ＝０）は、記録媒体が極性を有さない場合、ソース領域Ｓとドレイン領域Ｄとの間の電流であって、基本の電流値である。したがって、感度（％）は、［ΔＩｄ／Ｉｄ（Ｖｇ＝０）］×１００である。一方、Ｖｇは、記録媒体自体に印加された電圧の強度を表す。

図７に示すように、Ｖｄが４Ｖ程度であるときに最高の感度を表すということが分かる。すなわち、適切に高いＶｄを印加して始めて最上の感度が得られる。

図６及び図７から、最上の感度を得るために４Ｖ近辺のＶｄを使用せねばならないが、かかるＶｄを使用すれば、これによって記録媒体の電気ドメインの所望しない反転が発生することを類推できる。したがって、本発明では、かかる再生時の所望しない記録現象を防止するために、リセスまたは埋め込まれたソース及びドレイン領域Ｓ，Ｄを有する電界再生／記録ヘッド、及びそれを採用した情報再生／記録装置を提案する。

かかる本発明の情報再生／記録装置は、ＨＤＤの駆動システムに電界記録方式を適用したものである。したがって、本発明の方法を使用すれば、新たなシステムの開発への負担なしに安定的に駆動されつつも、１Ｔｂ／ｉｎ^２以上の高い記録密度を有するＨＤＤの具現が可能である。したがって、本発明は、既存のＨＤＤメカニズムを利用しつつも、既存のＨＤＤの記録密度限界を超える代案となるものである。

また、本発明の電界再生／記録ヘッドの製造方法において、書き込み電極Ｗと抵抗領域Ｒとが共に定義されるため、両者間の誤整列問題が発生せず、工程が単純であるという利点がある。

一方、以上の実施形態では、電界再生／記録ヘッド及びそれを備えた情報再生／記録装置について説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明の基本原理は、情報の再生のみを専門で行う電界再生ヘッド及びそれを備えた情報再生装置に適用されうる。すなわち、図１及び図５で、書き込み電極Ｗまたは第１絶縁膜Ｄ１と書き込み電極Ｗとが除去され、残りの構成要素はいずれも同じである構造物は、それぞれ本発明による電界再生ヘッド及びそれを備えた情報再生装置となりうる。

前記した説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは、発明の範囲を限定するというより、望ましい実施形態の例示として解釈されねばならない。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態により決まるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想により決まらねばならない。

本発明は、情報再生／記録装置関連の技術分野に適用可能である。

本発明の一実施形態による電界再生／記録ヘッドの斜視図である。本発明の一実施形態による電界再生／記録ヘッドの製造方法を説明するための工程別平面図である。本発明の一実施形態による電界再生／記録ヘッドの製造方法を説明するための工程別平面図である。本発明の一実施形態による電界再生／記録ヘッドの製造方法を説明するための工程別平面図である。本発明の一実施形態による電界再生／記録ヘッドの製造方法を説明するための工程別平面図である。本発明の一実施形態による電界再生／記録ヘッドの製造方法を説明するための工程別平面図である。本発明の一実施形態による電界再生／記録ヘッドの製造方法を説明するための工程別平面図である。図２ＡのＡ−Ａ’線の断面図である。図２ＢのＡ−Ａ’線の断面図である。図２ＣのＡ−Ａ’線の断面図である。図２ＤのＡ−Ａ’線の断面図である。図２ＥのＡ−Ａ’線の断面図である。図２ＦのＡ−Ａ’線の断面図である。図２ＦのＢ−Ｂ’線の断面図である。本発明の一実施形態による電界再生／記録ヘッドを備える情報再生／記録装置の斜視図である。記録電圧による電気ドメインの反転現象を示す強誘電性の記録媒体の平面写真である。ソース領域とドレイン領域との間に印加された電圧と感度との相関関係を示すグラフである。

符号の説明

１０半導体基板
１００電界再生／記録ヘッド
ＡＰＡＢＳパターン
Ｄドレイン領域
Ｄ１第１絶縁膜
Ｄ２第２絶縁膜
Ｅ１第１電極
Ｅ２第２電極
Ｓソース領域
Ｓ１第１面
Ｓ２第２面
Ｒ抵抗領域
Ｗ書き込み電極

Claims

記録媒体と対向する第１面と、前記第１面の一端部のエッジと接する第２面と、を備える半導体基板と、
前記基板の第１面の一端の中央部から前記第２面に延びた形態に形成された低濃度不純物領域である抵抗領域と、
前記抵抗領域の両側に前記第１面と離隔して形成された高濃度不純物領域であるソース及びドレイン領域と、を備え、
前記ソース及びドレイン領域は、前記抵抗領域の一部と重なって前記第２面の終端まで延び、前記抵抗領域と前記ソース及びドレイン領域は、前記基板と異なる電導型の不純物領域であり、
前記抵抗領域は、前記第２面の終端まで達することなく前記第２面の一部まで延伸される
ことを特徴とする電界再生ヘッド。
前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分上に形成された絶縁膜をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電界再生ヘッド。
前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジに近いソース及びドレイン領域の一部分上に形成された絶縁膜をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電界再生ヘッド。
前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記ソース及びドレイン領域上に形成された絶縁膜をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電界再生ヘッド。
前記抵抗領域上に形成された絶縁膜をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電界再生ヘッド。
前記ソース領域と電気的にコンタクトされるように形成された第１電極と、
前記ドレイン領域と電気的にコンタクトされるように形成された第２電極と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電界再生ヘッド。
前記基板の第１面上に記録媒体の表面からの浮上のために形成されたＡＢＳパターンをさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電界再生ヘッド。
前記基板は、ｐ型半導体であり、前記抵抗領域、ソース及びドレイン領域は、ｎ型不純物領域である
ことを特徴とする請求項１に記載の電界再生ヘッド。
前記基板は、ｎ型半導体であり、前記抵抗領域、ソース及びドレイン領域は、ｐ型不純物領域である
ことを特徴とする請求項１に記載の電界再生ヘッド。
記録媒体と対向する第１面と、前記第１面の一端部のエッジと接する第２面と、を備える半導体基板と、
前記基板の第１面の一端の中央部から前記第２面に延びた形態に形成された低濃度不純物領域である抵抗領域と、
前記抵抗領域の両側に前記第１面と離隔して形成された高濃度不純物領域であるソース及びドレイン領域と、
前記抵抗領域上に絶縁膜の介在下で形成された書き込み電極と、を備え、
前記ソース及びドレイン領域は、前記抵抗領域の一部と重なって前記第２面の終端まで延び、前記抵抗領域と前記ソース及びドレイン領域は、前記基板と異なる電導型の不純物領域であり、
前記抵抗領域は、前記第２面の終端まで達することなく前記第２面の一部まで延伸され、前記抵抗領域上に、前記第２面の終端まで伸びる前記絶縁膜と前記書き込み電極とを順次備える
ことを特徴とする電界再生または記録ヘッド。
前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分上に形成された絶縁膜をさらに備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の電界再生または記録ヘッド。
前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジに近いソース及びドレイン領域の一部分上に形成された絶縁膜をさらに備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の電界再生または記録ヘッド。
前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記ソース及びドレイン領域上に形成された絶縁膜をさらに備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の電界再生または記録ヘッド。
前記ソース領域と電気的にコンタクトされるように形成された第１電極と、
前記ドレイン領域と電気的にコンタクトされるように形成された第２電極と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の電界再生または記録ヘッド。
前記基板の第１面上に記録媒体の表面からの浮上のために形成されたＡＢＳパターンをさらに備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の電界再生または記録ヘッド。
前記基板は、ｐ型半導体であり、前記抵抗領域、ソース及びドレイン領域は、ｎ型不純物領域である
ことを特徴とする請求項１０に記載の電界再生または記録ヘッド。
前記基板は、ｎ型半導体であり、前記抵抗領域、ソース及びドレイン領域は、ｐ型不純物領域である
ことを特徴とする請求項１０に記載の電界再生または記録ヘッド。
記録媒体と対向する第１面と、前記第１面の一端部のエッジと接する第２面と、を備えた半導体基板の前記第２面上に、前記第１面と接する第２面の一端のエッジの中央部から他端のエッジに延びつつ拡張された形態を有し、第１絶縁膜と書き込み電極用の金属膜との積層膜からなる積層パターンを形成する工程と、
前記積層パターンをイオン注入マスクとして利用して、前記基板の表面内に不純物を高濃度でドーピングする工程と、
前記ドーピングされた不純物を拡散させることによって、前記積層パターンの両側の基板内に高濃度不純物領域を形成すると共に、前記積層パターンの下部の基板部分のうち、前記第１面の一端と隣接した部分に低濃度不純物領域である抵抗領域を形成する工程と、
前記第１面の一端と隣接した抵抗領域の一部分の両側の高濃度不純物領域の部分を除去して、前記第１面の一端と離隔して前記抵抗領域の両側に配置される高濃度不純物領域であるソース及びドレイン領域を形成する工程と、
前記高濃度不純物領域が除去されて露出された基板の部分とソース及びドレイン領域上に、前記積層パターンの高さに第２絶縁膜を形成する工程と、を含み、
前記ソース及びドレイン領域は、前記抵抗領域の一部と重なって前記第２面の終端まで延び、前記抵抗領域と前記ソース及びドレイン領域は、前記基板と異なる電導型の不純物領域である
ことを特徴とする電界再生または記録ヘッドの製造方法。
前記第２絶縁膜を形成する工程後、
前記第２絶縁膜をエッチングして、前記ソース及びドレイン領域をそれぞれ露出させるコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホール内に前記ソース及びドレイン領域とコンタクトする第１及び第２電極を形成する工程と、をさらに含む
ことを特徴とする請求項１８に記載の電界再生または記録ヘッドの製造方法。
前記第２絶縁膜を形成する工程後、
前記基板の第１面上に記録媒体の表面からの浮上のためのＡＢＳパターンを形成する工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項１８に記載の電界再生または記録ヘッドの製造方法。
強誘電体からなる記録層を有する記録媒体と、前記記録媒体に記録された情報を再生する電界再生ヘッドと、を備えた情報再生装置において、
前記電界再生ヘッドは、
前記記録媒体と対向する第１面と、前記第１面の一端部のエッジと接する第２面と、を備える半導体基板と、
前記基板の第１面の一端の中央部から前記第２面に延びた形態に形成された低濃度不純物領域である抵抗領域と、
前記抵抗領域の両側に前記第１面と離隔して形成された高濃度不純物領域であるソース及びドレイン領域と、を備え、
前記ソース及びドレイン領域は、前記抵抗領域の一部と重なって前記第２面の終端まで延び、前記抵抗領域と前記ソース及びドレイン領域は、前記基板と異なる電導型の不純物領域であり、
前記抵抗領域は、前記第２面の終端まで達することなく前記第２面の一部まで延伸される
ことを特徴とする情報再生装置。
前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分上に形成された絶縁膜をさらに備える
ことを特徴とする請求項２１に記載の情報再生装置。
前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジに近いソース及びドレイン領域の一部分上に形成された絶縁膜をさらに備える
ことを特徴とする請求項２１に記載の情報再生装置。
前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記ソース及びドレイン領域上に形成された絶縁膜をさらに備える
ことを特徴とする請求項２１に記載の情報再生装置。
前記ソース領域と電気的にコンタクトされるように形成された第１電極と、
前記ドレイン領域と電気的にコンタクトされるように形成された第２電極と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項２１に記載の情報再生装置。
前記基板の第１面上に記録媒体の表面からの浮上のために形成されたＡＢＳパターンをさらに備える
ことを特徴とする請求項２１に記載の情報再生装置。
前記記録媒体は、回転運動するディスクタイプであり、前記電界再生ヘッドは、前記記録媒体の表面から浮き上がって回動する
ことを特徴とする請求項２１に記載の情報再生装置。
前記電界再生ヘッドが付着されて回動するサスペンションをさらに備える
ことを特徴とする請求項２１に記載の情報再生装置。
前記基板は、ｐ型半導体であり、前記抵抗領域、ソース及びドレイン領域は、ｎ型不純物領域である
ことを特徴とする請求項２１に記載の情報再生装置。
前記基板は、ｎ型半導体であり、前記抵抗領域、ソース及びドレイン領域は、ｐ型不純物領域である
ことを特徴とする請求項２１に記載の情報再生装置。
強誘電体からなる記録層を有する記録媒体と、前記記録媒体から情報を記録または再生する電界再生または記録ヘッドと、を備えた情報再生または記録装置において、
前記電界再生または記録ヘッドは、
前記記録媒体と対向する第１面と、前記第１面の一端部のエッジと接する第２面と、を備える半導体基板と、
前記基板の第１面の一端の中央部から前記第２面に延びた形態に形成された低濃度不純物領域である抵抗領域と、
前記抵抗領域の両側に前記第１面と離隔して形成された高濃度不純物領域であるソース及びドレイン領域と、
前記抵抗領域上に絶縁膜の介在下で形成された書き込み電極と、を備え、
前記ソース及びドレイン領域は、前記抵抗領域の一部と重なって前記第２面の終端まで延び、前記抵抗領域と前記ソース及びドレイン領域は、前記基板と異なる電導型の不純物領域であり、
前記抵抗領域は、前記第２面の終端まで達することなく前記第２面の一部まで延伸され、前記抵抗領域上に、前記第２面の終端まで伸びる前記絶縁膜と前記書き込み電極とを順次備える
ことを特徴とする情報再生または記録装置。
前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分上に形成された絶縁膜をさらに備える
ことを特徴とする請求項３１に記載の情報再生または記録装置。
前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記基板の第１面の一端部のエッジに近いソース及びドレイン領域の一部分上に形成された絶縁膜をさらに備える
ことを特徴とする請求項３２に記載の情報再生または記録装置。
前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ソース領域との間の第２面の部分、前記基板の第１面の一端部のエッジと前記ドレイン領域との間の第２面の部分、及び前記ソース及びドレイン領域上に形成された絶縁膜をさらに備える
ことを特徴とする請求項３２に記載の情報再生または記録装置。
前記ソース領域と電気的にコンタクトされるように形成された第１電極と、
前記ドレイン領域と電気的にコンタクトされるように形成された第２電極と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項３２に記載の情報再生または記録装置。
前記基板の第１面上に記録媒体の表面からの浮上のために形成されたＡＢＳパターンをさらに備える
ことを特徴とする請求項３２に記載の情報再生または記録装置。
前記記録媒体は、回転運動するディスクタイプであり、前記電界再生または記録ヘッドは、前記記録媒体の表面から浮き上がって回動する
ことを特徴とする請求項３２に記載の情報再生または記録装置。
前記電界再生または記録ヘッドが付着されて回動するサスペンションをさらに備える
ことを特徴とする請求項３２に記載の情報再生または記録装置。
前記基板は、ｐ型半導体であり、前記抵抗領域、ソース及びドレイン領域は、ｎ型不純物領域である
ことを特徴とする請求項３２に記載の情報再生または記録装置。
前記基板は、ｎ型半導体であり、前記抵抗領域、ソース及びドレイン領域は、ｐ型不純物領域である
ことを特徴とする請求項３２に記載の情報再生または記録装置。