包含光学可切换磁性隧道结阵列的图像传感器制造技术

本发明专利技术涉及包含光学可切换磁性隧道结阵列的图像传感器，揭示一种图像传感器，包括以列和行排列的光学可切换磁性隧道结(MTJ)阵列。该图像传感器具有透明导电材料的第一线路和导电材料的第二线路。各第一线路与对应行中MTJ的自由层相接触。各第二线路与对应列中的固定层MTJ电性连接。第一线路同时暴露在辐射下。第一线路和第二线路可选择性地偏置。在全局复位操作中，偏置条件使得所有MTJ被切换到反平行状态。在全局感测操作中，偏置条件使得根据在与MTJ接触的第一线路的那些部分接收到的辐射强度，MTJ可以切换到平行状态。在选择性读取操作中，偏置条件使得可以读取MTJ中存储的数据值。的数据值。的数据值。

【技术实现步骤摘要】
包含光学可切换磁性隧道结阵列的图像传感器


[0001]本专利技术涉及传感器，更具体而言，涉及包含光学可切换磁性隧道结阵列(MTJ)的图像传感器的实施例。

技术介绍

[0002]传统图像传感器是基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的。具体而言，其包括基于CMOS像素的阵列。示例性的基于CMOS像素包括光电二极管(photodiode)(例如PIN光电二极管)以及包括复位晶体管(例如P型场效应晶体管(PFET))、放大晶体管(例如N型场效应晶体管(NFET))和访问或选择晶体管(例如另一NFET)的至少三个晶体管。这种基于CMOS的图像传感器的一个缺点是这些像素不是抗辐射的。具体而言，辐射会导致存储的数据值泄露。另一个缺点是由于每个像素所需的装置数量(例如，光电二极管和至少三个晶体管)以及相对大尺寸的光电二极管，像素阵列会消耗大量的芯片面积。

技术实现思路

[0003]一般而言，本文公开的是图像传感器的实施例，其包括排列成列和行的可光学切换磁性隧道结(MTJ)阵列。MTJ可以在自由层和钉扎层之间包括绝缘体层。图像传感器可以进一步包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器，包括：磁性隧道结的阵列，排列成列和行，其中，该磁性隧道结包括自旋霍尔效应型磁性隧道结，该自旋霍尔效应型磁性隧道结包括自由层和钉扎层之间的绝缘体层；第一线路，包括透明导电自旋霍尔效应材料，其中，各第一线路横跨并接触对应行中的各磁性隧道结的该自由层；以及第二线路，其中，各第二线路电性连接对应列中的各磁性隧道结的该固定层。2.根据权利要求1所述的传感器，其中，该透明导电自旋霍尔效应材料包括厚度小于3nm的重金属或石墨烯。3.根据权利要求1所述的传感器，其中，各第一线路包括第一区段和第二区段，该第一区段包括与该对应行中的各磁性隧道结的该自由层接触的该透明导电自旋霍尔效应材料；该第二区段位于该第一区段的相对侧上并包括金属或金属合金材料。4.根据权利要求1所述的传感器，还包括：控制器；以及外围电路，与该控制器通信，该外围电路被配置成响应于来自该控制器的控制信号而选择性地偏置该第一线路和该第二线路。5.根据权利要求4所述的传感器，其中，在全局复位操作期间，该外围电路向所有该第一线路的第一端施加第一正电压，将与该第一端相对的所有该第一线路的第二端接地，并且将所有该第二线路接地，使得该阵列中的所有该磁性隧道结同时存储第一数据值，以及其中，在全局感测操作期间，该外围电路向所有该第一线路的该第二端施加小于该第一正电压的第二正电压，将所有该第一线路的该第一端接地，并将所有该第二线路接地，使得响应于所有该第一线路同时暴露于辐射，当在紧邻第一线路部分处接收到的该辐射的实际强度水平大于阈值强度水平时，仅在给定的磁性隧道结中发生第一数据值到第二数据值的切换。6.根据权利要求5所述的传感器，其中，像素包括单磁性隧道结，其中，该传感器还包括分别与该第二线路电性连接的放大器；以及其中，该外围电路在选择性读取操作期间向与所选像素的该单磁性隧道结接触的第一线路施加读取电压，并将所有其他第一线路接地，使得在电性连接该单磁性隧道结的第二线路上的放大器的输出指示在该单磁性隧道结中存储的数据值。7.根据权利要求5所述的传感器，其中，像素包括一群至少两个磁性隧道结，使得该磁性隧道结的阵列包括排列成列和行的像素阵列；其中，该传感器还包括：开关，分别位于与该像素的该列相关联的第二线路的组中的相邻第二线路之间；以及放大器，分别电性连接该第二线路的该组；以及其中，该开关响应于来自该控制器的使能信号而开启，并电性连接各组内的该第二线路，且在选择性读取操作期间，该外围电路向与所选像素的任何磁性隧道结接触的所有第一线路施加读取电压，并且进一步将所有其他第一线路接地，使得连接到电性连接该所选像素的该磁性隧道结的该第二线路的组的放大器的输出指示该所选像素中的所有该磁性
隧道结的组合数据值。8.根据权利要求1所述的传感器，还包括在第一状态和第二状态下可选择性操作的至少一个按需辐射屏蔽，其中，在该第一状态下，该至少一个按需辐射屏蔽基本上是不透明的，以防止该辐射传输到该第一线路，并且其中，在该第二状态下，该至少一个按需辐射屏蔽基本上是透明的，以允许该第一线路同时暴露在辐射中。9.一种传感器，包括：磁性隧道结的阵列，排列成列和行，其中，该磁性隧道结包括自由层和钉扎层之间的绝缘体层；第一线路，包括透明导电材料，其中，各第一线路横跨并接触对应行中的各磁性隧道结的该自由层；以及第二线路，其中，各第二线路电性连接到对应列中的各磁性隧道结的该固定层，并且其中，该磁性隧道结响应于该第一线路和该第二线路上的特定偏置条件以及该第一线路同时暴露于辐射而同时存储图像数据。10.根据权利要求9所述的传感器，其中，各第一线路包括第一区段和第二区段，该第一区段包括与该对应行中的各磁性隧道结的该自由层接触的该透明导电材料；该第二区...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿希尔斯，
申请(专利权)人：格芯美国集成电路科技有限公司，
类型：发明
国别省市：