[发明专利]存储器设备

说明书

发明的背景

                     技术领域

本发明涉及利用多个微小的探测器(probe)读出和写入信息的存储器设备，特别涉及在探测器和写-读电路(以后称为W/R电路)之间的布线的寄生电容很小的那种存储器设备，该设备相对地不受噪声的影响，制造该设备的成本很低，并且该设备的记录密度很高。

                   已有技术说明

利用多个微小的探测器实现信息的读出和写入的存储器设备的普通实例包括例如在小J.Sliwa的题为“微震动存储器设备”的日本专利申请4-289580和美国专利5216631(1993年6月1日)中公开的设备。在这种设备中，在工作在非接触模式下的STM(扫描隧道显微镜)和AFM(原子力显微镜)中控制探针和被检测物体的表面之间的间距的技术被用来在存储器设备中控制探针和存储器介质之间的间距。在调整存储器介质的表面和探针的针尖之间的距离的时候执行在这种存储器设备中数据的读出和写入。这种距离的调整是通过检测存储器介质的表面和探针的针尖之间的距离来完成的。

此外，在根据以上Sliwa的专利制造的存储器设备的情形中，存储器介质的表面和探针的针尖之间的距离是利用隧道电流或力来检测的。于是，在这种存储器设备中，除W/R电路外，还必需向各探测器提供用作距离检测和距离控制的检测电路和信号处理电路。这些电路、例如W/R电路、检测电路和信号处理电路造成了总的专用表面面积的增大。因此，在探测器和上述电路被安装在同一衬底的情况下，所述电路增加了实现高的探测器密度的困难。

鉴于以上原因，在根据以上Sliwa的专利制造的存储器设备中，需要把上述W/R电路、检测电路和信号处理电路安装在与形成了上述探测器的衬底不同的衬底上。因此，形成了上述探针的部分和上述电路必然是利用分开的制造工艺在分开的位置中形成的。

在根据以上Sliwa的专利制造的设备中，各个探测器是利用混合半导体工艺来制造的。具体来说，在根据以上Sliwa的专利制造的设备的情形中，各个探测器和与所述探测器相关的各种电路、例如W/R电路、检测电路和信号处理电路不是安装在同一衬底上，即它们安装在分开的位置中。于是所述探测器和电路利用相当长的布线进行连接。因此，探测器和相应于所述探测器的各种电路之间的距离因探测器而异，这样就造成了探测器的偏斜，所以不能够获得高的并行性。这就造成了诸如在探测器和相应于所述探测器的各个电路之间的区域的电特性的差别这样的问题。因此，失去了在存储器设备中重要的性能值，例如数据传输速率、冗余度的保证和纠错功能。此外，因为探测器和W/R电路之间寄生电容和噪声的增大，所以存储器介质的位尺寸的增大就是不可避免的了。

在这种存储器设备中，在一次存取中读出或写入的数据量必然随着探测器密度的增大而增大。在用于这种读出或写入信号的传输的布线中，各探测器需要其中的至少一根导线。因此，所需的大量导线妨碍了高的探测器密度的实现。

                      发明概要

本发明提供了这样的存储器设备：即(a)在探测器和W/R电路之间几乎没有布线的寄生电容，所以该设备相对地不受噪声的影响；(b)各个探测器保持了高的并行性；(c)制造成本很低；以及(d)记录密度很高。

本发明尤其以以下的认识为基础：

—如果利用一系列形成工艺在同一衬底上形成探测器和对应于所述探测器的各种电路、例如W/R电路和探测器驱动电路，则所述探测器和电路就可以彼此紧靠着进行安装，所以不会失去探测器的高度并行性。

—如果利用单总线来实现多个W/R电路和外围电路之间的信号交换，就不会失去探测器的高密度。

—通过选择用作探测器驱动机构的合适机构，就有可能简化邻近于探测器安装的电路，例如W/R电路和省掉了检测电路的探测器驱动电路，所以能够更进一步地提高探测器密度。

具体来说，本发明的存储器设备的特征在于：所述存储器设备具有一存储器衬底，该存储器衬底具有在其表面上形成的存储器介质，所述存储器设备还具有包括以下元件的探测器装置：

(a)多个具有用于读出上述存储器介质中的信息和把信息写入上述存储器介质的导电探针(needle)的探测器；

(b)用来把上述导电探针定位在上述存储器介质的表面上的预定位置处的定位装置，全部所述探针同时被定位；

(c)通过上述导电探针用于读出上述存储器介质中的信息和把信息写入上述存储器介质的W/R电路；以及