一次写入薄膜存储器制造技术

数据存储器件（８，２１０，３１０）包括一组存储器单元（１２，１１０，３１２）。一次写入操作可通过损坏至少一些存储器单元（１２，１１０，３１２）的薄膜隔离层（３６）来执行。数据存储器件（８，２１０，３１０）可以是随机存取磁存储器（“ＭＲＡＭ”）器件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据存储器件。尤其，本专利技术涉及一次写入薄膜数据存储器件。另一种类型的非易失性薄膜存储器是基于极性传导到聚合物分子的聚合物存储器。把数据作为“永久极化“存储在聚合物分子中(与SDT结相反，那里把数据作为“永久磁矩”存储)。聚合物存储器元件可通过施加电场写入。聚合物存储器元件的电阻状态(R或R+ΔR)取决于聚合物分子的极化取向。也可通过检测电阻读出聚合物存储器元件。这些薄膜存储器元件是可再写入的。即，可多次把数据写入到这些元件。相反，一次写入存储器仅允许把数据写入一次。一次写入存储器通常用于永久存储密钥(key)芯片信息，如芯片/制造ID、存取码和错误映射图。用于存储密钥芯片信息的常规器件包括可擦除可编程只读存储器(“EPROM”)器件和熔断式可编程器件。但是EPROM和熔断式可编程器件不提供MRAM和聚合物存储器器件的高密度和低电压特征。而且，EPROM和熔断式可编程器件不容易与MRAM和聚合物存储器器件集成。本专利技术的其他方面和优点从下面参考附图的详细描述中变得更明显，这些图以举例方式表示出本专利技术的原理。参考附图说明图1，其图示出一个数据存储器件8，包括薄膜存储器单元12的电阻交叉点阵列10。存储器单元12按行和列来设置，行沿着x方向延伸，列沿着y方向延伸。为了简化器件8的解释，仅示出相对较少数量的存储器单元12。实际上可使用任何大小的阵列。用作字线14的轨迹在阵列10的一侧上沿着x方向在平面内延伸。用作位线16的轨迹在阵列10的另一侧上沿着y方向在平面内延伸。对阵列10的每行可有1个字线14，对于阵列10的每列，有一个位线16。把每个存储器单元12放置在对应的字线14和位线16的交叉点处。存储器单元12形成电阻交叉点阵列，因为它们包括经很多并行路径耦合一起的电阻元件。在一个交叉点看去的电阻等于在交叉点处的与其他行和列中的存储器单元12的电阻并联的存储器单元12的电阻。器件8还包括用于在读出和写入操作期间把读出和写入电势施加于选择的存储器单元的读出/写入电路(以第一与第二行电路18和20和第一与第二列电路22和24表示)。为产生读出和写入电流，第一与第二行电路18和20把适当电势施加于字线14，并且第一与第二列电路22和24把适当电势施加于位线16。第二列电路24还包括用于检测选择的存储器单元的电阻状态的传感放大器。电阻状态代表存储的逻辑值。潜通路电流在读出操作期间会出现问题，因为阵列中的存储器单元经很多并行路径耦合一起。如果不被阻断，潜通路电流趋向于阻碍检测。在读出操作期间有不同方式来阻断潜通路电流。例如，器件8可包括开关或二极管，用于隔离选择的单元，从而阻断潜通路电流。或者，通过实施在2000年3月3日提交的序列号为No.09/564308的受让人的美国申请中公开的“等电势”方法可阻断潜通路电流，在此该文件再次引入为参考。可把读出电势施加于跨过选择的存储器单元的位线，并把地电势施加于跨过选择的存储器单元的字线。因此，传感电流流过选择的存储器单元。为防止潜通路电流阻碍传感电流，把相同的电势施加于未选择的位线和未选择的字线的子集(subset)。在写入操作期间，读出/写入电路把写入电势施加于选择的字线和位线14和16。因此，在选择的字线和位线14和16周围产生电场或磁场。经受到这两个场的存储器单元12(即，位于选择的字线和选择的位线的交叉点处的存储器单元)被称为“选择的”存储器单元。沿着选择的字线14的所有其他存储器单元12将经受到两个场之一，并且沿着选择的位线16的所有其他存储器单元12将经受到两个场中的另一个。经受到两个场之一的这些存储器单元12叫作“半选择的”存储器单元。阵列10中的剩余存储器单元12称为“未选择的”存储器单元。可通过向字线和位线14和16施加第一与第二写入电势执行再写入操作。结果是场把选择的存储器单元的电阻状态设置为正常值(R)或较高值(R+ΔR)。第一与第二写入电势不引起选择的存储器单元的薄膜隔离层(例如，隧道绝缘隔离层)的介电击穿。因此，可以反复更改电阻状态。可通过向字线和位线14和16施加第三与第四写入电势执行一次写入操作。第三与第四写入电势不引起半选择的存储器单元的薄膜隔离层的介电击穿。但是，第三与第四写入电势引起选择的存储器单元的薄膜隔离层的介电击穿。因此，第三与第四写入电势引起薄膜隔离层过载或损坏，把选择的存储器单元永久改变到低电阻状态。读出电流不引起对未损坏的薄膜隔离层的损坏。可把根据本专利技术的一次写入薄膜存储器单元的电阻状态从高阻状态到低阻状态仅改变一次。可指定一组或多组存储器单元12为一次写入操作，并且可指定剩余的存储器单元12为再次写入操作。在指定为一次写入操作的一组中，具有损坏了的薄膜的存储器单元表示第一逻辑状态，同时具有未损坏的薄膜的存储器单元表示第二逻辑状态。存储器单元通常按列分组。即，对一次写入操作的指定为存储器单元12的“一次写入”列，对再写入操作的指定为存储器单元12的“再次写入”列。这种分组允许对一次写入列构造写入电路，并对再次写入列构造不同的写入电路。一次写入列的写入电路把第三和第四写入电势施加于选择的存储器单元，并且再次写入列的写入电路把第一和第二写入电势施加于选择的存储器单元。或者，可指定写入电路来把第一与第二操作电势施加到选择的存储器单元或把第三与第四操作电势施加于选择的存储器单元。阵列10的构造过程不需要修改，指定为一次写入操作的存储器单元12可具有与指定为再写入操作的存储器单元12相同的结构。但是，应控制构造过程，以便把击穿参数控制到读出/写入电路的写入驱动器设定的极限内的窄范围。现在参考图2a和2b，其表示处于不同电阻状态的一次写入薄膜存储器单元12。每个薄膜存储器单元12包括电阻存储器元件30。每个电阻存储器元件30依次包括第一和第二导体32和34以及二者之间的高阻薄膜隔离层36。在SDT结中，例如，第一导体32可以是自由铁磁层，第二导体34可以是被钉扎的铁磁层，并且薄膜隔离层36可以是绝缘隧道隔离层。在聚合物存储器元件中，第一导体32可以是金属，第二导体34可以是金属，并且薄膜隔离层36可以是聚合物存储器材料。把薄膜隔离层36的厚度选择成当施加第三和第四写入电势而非施加第一和第二写入电势时击穿隔离层。介电击穿通常发生在临界电场而不是临界电压。图2a所示的存储器单元12的薄膜隔离层36尚未击穿、过载或另外的损坏。因此，存储器单元12有对应于第一逻辑值的额定电阻。当传感电流流过选择的存储器单元12时，不击穿薄膜隔离层。图2b所示的存储器单元12的薄膜隔离层已经被击穿。因此，图2b所示的存储器单元12具有低于额定的电阻。这个低电阻对应于第二逻辑值。图2a所示的电阻存储器元件30(未损坏的隔离层)的电阻可以是1MΩ的数量级，并且图2b所示的电阻存储器元件30(损坏了的隔离层)的电阻可以为100～10000Ω的数量级。相反，可再写入存储器单元的电阻存储器元件在一个电阻状态中可具有1MΩ的数量级的电阻，在另一电阻状态可具有1.1MΩ的电阻。如果存储器元件30具有接近0的电阻，它可能在读出和写入操作期间引入过大的读出和写入电流。为防止这种存储器元件30引入大电流，把电阻器38与电阻存储器元件30串联连接。串接电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据存储器件（８，２１０，３１０），包括：一组薄膜存储器单元（１２，１１０，３１２）；和用于对至少一些存储器单元（１２，１１０，３１２）施加写入电势的电路（１８到２４，２１８，３２０）；存储器单元（１２，１１０，３１２）具有 在施加写入电势时被损坏的薄膜隔离层（３６）。

【技术特征摘要】
US 2000-9-15 09/6630161.一种数据存储器件(8，210，310)，包括一组薄膜存储器单元(12，110，312)；和用于对至少一些存储器单元(12，110，312)施加写入电势的电路(18到24，218，320)；存储器单元(12，110，312)具有在施加写入电势时被损坏的薄膜隔离层(36)。2.根据权利要求1的器件，其中该组是存储器单元(12)的阵列(10，212)。3.根据权利要求2的器件，其中电路(18到24)在再写入操作期间把第一和第二写入电势加到跨过第一组存储器单元的字和位线(14和16)上，第一和第二写入电势不引起第一组中选择的存储器单元的介电击穿；并且其中电路(18到24)在一次写入操作期间把第三和第四写入电势加到跨过第二组存储器单元的字和位线(14和16)上，第三和第四写入电势引起第二组中选择的存储器单元(12)的介电击穿。4.根据权利要求3的器件，其中第一组存储器元件(12)可在对应于第一逻辑值的额定电阻与对应于第二逻辑值的第二电阻状态之间切换；其中第二组存储器元件(12)具有对应于第一逻辑值的额定电阻或对应于第二逻辑值的第三电阻，并且其中额定、第二和第三电阻彼此不同。5.根据权利要求2的器件，还包括多个字线和位线(14和16)，每个存储器单元(12)位于字线(14)和位线(16)的交叉点处，并且其中电路(18到24)包括传感放大器(54)；用于各个字线(14)的第一开关(52)，每个第一开关(52)对于读出和写入操作把选择的字线接地，在读出操作期间把未选择的行接到阵列电压，并且在一次写入操作期间把未选...

【专利技术属性】
技术研发人员：FA佩尔纳，TC安东尼，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]