晶闸管存储器单元集成电路制造技术

一种半导体存储器器件包括在基底上形成的存储器单元（MC）的阵列，所述存储器单元（MC）每个从负载元件和晶闸管实现，负载元件和晶闸管定义可切换电流路径，所述可切换电流路径的状态表示由MC存储的易失性位值。对应于所述阵列的各个行的至少一个字线在所述基底上形成，并耦接到针对对应行的MC电流路径。对应于所述阵列的各个列的位线在所述基底上形成，并可以耦接到针对对应列的MC晶闸管的调制掺杂QW界面。电路被配置成对（多个）字线施加电信号以便生成电流，所述电流根据MC的电流路径的状态将所述MC负载元件的相变材料编程为高或低电阻状态中的一个，以用于非易失性备份和恢复目的。

Thyristor memory cell integrated circuit

A semiconductor memory device includes a memory cell is formed on the substrate (MC) array, the memory unit (MC) from each load component and the thyristor, defined switchable current path element and gate load, the switchable current path state represented by the MC non-volatile storage value. At least one word line corresponding to each row of the array is formed on the substrate and coupled to the MC current path for the corresponding line. A bit line corresponding to each column of the array is formed on the substrate, and can be coupled to a modulation doped QW interface for a MC thyristor for the corresponding column. The circuit is configured (multiple) word line electrical signal is applied to generate current, the current according to the current state of the MC path of the MC load phase change material programming element for a high or low resistance state, for non-volatile backup and recovery purposes.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及集成电路。更具体地说，本申请涉及在存储器单元的阵列中存储数据位值的存储器集成电路。
技术介绍
存储器系统设计者已奋斗多年并且继续奋斗以找到一种解决方案，该解决方案提供动态随机存取存储器（DRAM）的密度、静态随机存取存储器（SRAM）的高速操作连同针对超低功率模式和/或供电故障将存储器系统的易失性位值备份成非易失性形式的能力。
技术实现思路
本申请涉及半导体存储器器件，所述半导体存储器器件包括在基底上形成的存储器单元的阵列。所述阵列的每个给定存储器单元包括电阻负载元件和晶闸管器件，所述电阻负载元件和晶闸管器件定义穿过所述给定存储器单元的所述电阻负载元件和晶闸管器件的可切换电流路径。所述电阻负载元件由相变材料来实现，所述相变材料可以被流过所述给定存储器单元的可切换电流路径的电流选择性地编程为高电阻状态和低电阻状态中的一个。所述给定存储器单元的可切换电流路径的状态表示由所述给定存储器单元存储的易失性位值。在所述基底上形成对应于所述阵列的各个行的至少一个字线。给定字线耦接到穿过针对所述阵列的对应行的存储器单元的电阻负载元件和晶闸管器件的可切换电流路径。对应于所述阵列的各个列的多个位线在所述基底上形成，并且与针对所述阵列的对应列的存储器单元的晶闸管对接。所述存储器器件还包括电路，所述电路被配置为，对所述阵列的每个字线施加第一电信号以便生成电流，所述电流根据所述阵列的存储器单元的可切换电流路径的状态将所述阵列的所有存储器单元的电阻负载元件的相变材料编程为所述高电阻状态和低电阻状态中的一个，以用于对由所述阵列的存储器单元存储的易失性位值的非易失性备份。对于其中所述给定存储器单元的可开关电流路径处在对应于易失性“0”位值的非导电/断开状态下的所述阵列的存储器单元，第一电信号可以产生电流，所述电流通过熔化将所述给定存储器单元的电阻负载元件的相变材料转换为对应于非易失性“0”位值的所述高电阻状态。对于其中所述给定存储器单元的可开关电流路径处在对应于易失性“1”位值的导电/接通状态下的所述阵列的存储器单元，第一电信号可以产生电流，所述电流不对所述给定存储器单元的电阻负载元件的相变材料进行转换，使得其仍处在对应于非易失性“1”位值的低电阻状态。在一个实施例中，第一电信号是所述阵列的存储器单元的晶闸管器件的开关电压之上的电压脉冲。所述存储器器件的所述电路可以进一步被配置为，对所述阵列的每个字线施加第二电信号以便生成电流，所述电流根据由所述阵列的存储器单元存储的非易失性位值，将所述阵列的所有存储器单元的电阻负载元件的相变材料编程为所述低电阻状态，以及设置所述阵列的存储器单元的可开关电流路径的状态，以用于从非易失性备份恢复由所述阵列的存储器单元存储的易失性位值。对于其中所述给定存储器单元的电阻负载元件的相变材料处在对应于非易失性“0”位值的高电阻状态下的所述阵列的存储器单元，所述第二电信号可以产生电流，所述电流通过再结晶将所述给定存储器单元的电阻负载元件的相变材料转换为低电阻状态，并且将所述给定存储器单元的可开关电流路径的状态设置为对应于易失性“0”位值的非导电/断开状态。对于其中所述给定存储器单元的电阻负载元件的相变材料处在对应于非易失性“1”位值的低电阻状态下的所述阵列的存储器单元，所述第二电信号可以产生电流，所述电流不对所述给定存储器单元的电阻负载元件的相变材料进行转换，使得其仍处在低电阻状态下，并且将所述给定存储器单元的可开关电流路径的状态设置为对应于易失性“1”位值的导电/接通状态。在一个实施例中，所述第二电信号包括电压脉冲，所述电压脉冲后面是到所述阵列的存储器单元的晶闸管器件的开关电压以下的电平的电压降低。所述阵列的存储器单元的晶闸管器件可以包括与第二类型调制掺杂界面间隔开的第一类型调制掺杂量子阱界面。所述位线可以耦接到所述阵列的对应列的存储器单元的第一类型调制掺杂量子阱界面。可以在所述基底上形成对应于所述阵列的各个列的多个擦除线。给定擦除线可以耦接到所述阵列的对应列的存储器单元的第二类型调制掺杂量子阱界面。在一个实施例中，所述半导体存储器器件进一步包括地址总线、数据总线和控制总线。行地址解码电路可操作地耦接到所述地址总线。行地址解码电路可以被配置成选择如由在所述地址总线上输入的行地址所支配的字线。字线驱动器电路可操作地耦接到所述行地址解码电路。所述字线驱动器电路可以被配置成对选择的字线施加信号。列地址解码电路可操作地耦接到所述地址总线。列地址解码电路可以被配置成选择如由在所述地址总线上输入的列地址所支配的位线。位线放大器和驱动器电路可操作地耦接到所述列地址解码电路和所述阵列的位线。位线放大器和驱动器电路可以被配置成对在选择的位线上承载的信号进行施加或处理。擦除线驱动器电路可操作地耦接到所述列地址解码电路和所述阵列的擦除线。所述擦除线驱动器电路可以被配置成施加在选择的擦除线上承载的信号。数据输入电路和数据输出电路可操作地耦接到所述数据总线。IO门电路可操作地耦接在位线放大器和驱动器电路与数据输入电路和数据输出电路两者之间，并且还可操作地耦接在擦除线驱动器电路与数据输入电路之间。控制电路可操作地耦接到控制总线。控制电路可以被配置成根据在所述控制总线上输入的控制数据控制半导体存储器器件的操作。在优选实施例中，对所述阵列的（多个）字线施加第一电信号的电路响应于检测预定事件或信号的存在的电路进行操作。所述预定事件或信号可以由以下中的至少一个来触发：预定用户输入、处理系统的预定低功率操作模式以及提供给所述器件的功率的降低。所述阵列的存储器单元的晶闸管器件可以从定义互补n型和p型调制掺杂量子阱界面的、在所述基底上形成的外延层结构实现。所述外延层结构可以包括：N+型掺杂层；形成与所述N+型掺杂层间隔开的p型调制掺杂量子阱界面的第一多个层；形成n型调制掺杂量子阱界面的第二多个层，所述第一多个层与所述第二多个层分离；以及与所述第二多个层间隔开的P+型掺杂层。所述n型调制掺杂量子阱界面包括通过至少一个未掺杂间隔层与n型掺杂电荷薄层分离的至少一个量子阱。所述p型调制掺杂量子阱界面包括通过至少一个未掺杂间隔层与p型掺杂电荷薄层分离的至少一个量子阱。可以在所述N+型掺杂层之上形成所述p型调制掺杂量子阱界面。所述阵列的存储器单元的电阻负载元件的相变材料可以从硫属玻璃材料实现。所述存储器单元可以被配置用于其中通过所述存储器单元的可开关电流路径的状态存储的易失性位值不需要定期更新的类似SRAM的操作，或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体存储器器件，包括：在基底上形成的存储器单元的阵列，每个给定存储器单元包括电阻负载元件和晶闸管器件，所述电阻负载元件和所述晶闸管器件定义穿过所述给定存储器单元的电阻负载元件和晶闸管器件的可切换电流路径，其中，所述电阻负载元件从相变材料实现，所述相变材料可以通过流过所述给定存储器单元的可切换电流路径的电流选择性地被编程为高电阻状态和低电阻状态中的一个，并且其中，所述给定存储器单元的可切换电流路径的状态表示由所述给定存储器单元存储的易失性位值；至少一个字线，对应于在所述基底上形成的所述阵列的各个行，其中，给定字线耦接到穿过针对所述阵列的对应行的存储器单元的电阻负载元件和晶闸管器件的可切换电流路径；多个位线，对应于在所述基底上形成的所述阵列的各个列，其中，给定位线耦接到针对所述阵列的对应列的存储器单元的调制掺杂量子阱界面；以及第一电路，被配置成对所述阵列的每个字线施加第一电压信号以便生成电流，所述电流根据所述阵列的存储器单元的可切换电流路径的状态将所述阵列的所有存储器单元的电阻负载元件的相变材料编程为高电阻状态和低电阻状态中的一个，以用于对由所述阵列的存储器单元存储的易失性位值进行非易失性备份。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.26 US 13/951,5781.一种半导体存储器器件，包括：
在基底上形成的存储器单元的阵列，每个给定存储器单元包括电阻负载元件和晶闸管
器件，所述电阻负载元件和所述晶闸管器件定义穿过所述给定存储器单元的电阻负载元件
和晶闸管器件的可切换电流路径，其中，所述电阻负载元件从相变材料实现，所述相变材料
可以通过流过所述给定存储器单元的可切换电流路径的电流选择性地被编程为高电阻状
态和低电阻状态中的一个，并且其中，所述给定存储器单元的可切换电流路径的状态表示
由所述给定存储器单元存储的易失性位值；
至少一个字线，对应于在所述基底上形成的所述阵列的各个行，其中，给定字线耦接到
穿过针对所述阵列的对应行的存储器单元的电阻负载元件和晶闸管器件的可切换电流路
径；
多个位线，对应于在所述基底上形成的所述阵列的各个列，其中，给定位线耦接到针对
所述阵列的对应列的存储器单元的调制掺杂量子阱界面；以及
第一电路，被配置成对所述阵列的每个字线施加第一电压信号以便生成电流，所述电
流根据所述阵列的存储器单元的可切换电流路径的状态将所述阵列的所有存储器单元的
电阻负载元件的相变材料编程为高电阻状态和低电阻状态中的一个，以用于对由所述阵列
的存储器单元存储的易失性位值进行非易失性备份。
2.根据权利要求1所述的半导体存储器器件，其中：
对于其中给定存储器单元的可切换电流路径处在对应于易失性“0”位值的非导电/断
开状态下的所述阵列的存储器单元，第一电信号产生电流，所述电流通过熔化将所述给定
存储器单元的电阻负载元件的相变材料转换到对应于非易失性“0”位值的高电阻状态；以
及
对于其中给定存储器单元的可切换电流路径处在对应于易失性“1”位值的导电/接通
状态下的所述阵列的存储器单元，第一电信号产生电流，所述电流不对所述给定存储器单
元的电阻负载元件的相变材料进行转换，使得其仍处在对应于非易失性“1”位值的低电阻
状态下。
3.根据权利要求1所述的半导体存储器器件，其中：
第一电信号包括在所述阵列的存储器单元的晶闸管器件的开关电压之上的电压脉冲。
4.根据权利要求1所述的半导体存储器器件，其中：
所述第一电路进一步被配置成，对所述阵列的每个字线施加第二电信号以便生成电
流，所述电流根据由所述阵列的存储器单元存储的非易失性位值将所述阵列存储器单元的
所有存储器单元的电阻负载元件的相变材料编程为低电阻状态，以及设置所述阵列的所有
存储器单元的可切换电流路径的状态，以用于从非易失性备份恢复由所述阵列的存储器单
元存储的易失性位值。
5.根据权利要求4所述的半导体存储器器件，其中：
对于其中给定存储器单元的电阻负载元件的相变材料处在对应于非易失性“0”位值的
高电阻状态下的所述阵列的存储器单元，所述第二电信号产生电流，所述电流通过再结晶
将所述给定存储器单元的电阻负载元件的相变材料转换到低电阻状态，并且将所述给定存
储器单元的可切换电流路径的状态设置为对应于易失性“0”位值的非导电/断开状态；以及
对于其中给定存储器单元的电阻负载元件的相变材料处在对应于非易失性“1”位值的
低电阻状态下的所述阵列的存储器单元，所述第二电信号产生电流，所述电流不对所述给
定存储器单元的电阻负载元件的相变材料进行转换，使得其仍处在低电阻状态下，并且将
所述给定存储器单元的可切换电流路径的状态设置为对应于易失性“1”位值的导电/接通
状态。
6.根据权利要求4所述的半导体存储器器件，其中：
所述第二电信号包括电压脉冲，所述电压脉冲后面是到所述阵列的存储器单元的晶闸
管器件的开关电压以下的电平的电压降低。
7.根据权利要求1所述的半导体存储器器件，其中：
所述阵列的存储器单元的晶闸管器件包括在所述基底上形成的第一类型调制掺杂量
子阱界面，并且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：GW泰勒，
申请(专利权)人：欧培拉太阳能公司，康涅狄格大学，
类型：发明
国别省市：美国;US