带热电脉冲的存储元件制造技术

一种存储元件包括可寻址存储单元。热电器件与该存储单元相耦合。导电体向该热电器件提供电流脉冲。该电流脉冲在热电器件和存储单元之间产生热电热流脉冲。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及存储阵列，尤其涉及但不限于非易失性存储阵列。
技术介绍
静态RAM (随机存取存储器)提供对数据的非易失性存储和检索。有许 多不同的技术可用于静态RAM阵列，这些技术依据下列因素提供不同的设计 折衷方案，即成本、制造成品率、单元尺寸、阵列大小、功耗、读取速度、写 入速度、误码率、最大存储时间以及对由于杂散磁场、辐射和其它意外擦除过 程而引起的意外擦除的抗扰度。人们期望提供在这些设计领域中的一个或多个 方面提供改进的非易失性数据存储技术。本专利技术的各方面提供这些以及其它问题的解决方案，并且提供其它的超越 现有技术的优点。
技术实现思路
所公开的是一种存储元件。该存储元件包括可寻址存储单元。 该存储元件包括热电器件。该热电器件与存储单元热耦合。 该存储元件包括导电体。导电体向热电器件提供电流脉冲。该电流脉冲在热电器件和存储单元之间产生热电热流脉冲。根据一个方面，多个存储元件被排列成阵列，且导电体栅格对所选的存储元件进行选择性寻址。根据另一个方面，电流脉冲的脉冲宽度在IO纳秒到100微秒的范围内。阅读以下详细描述并査看相关联的附图，其它的方面将是显而易见的。 附图说明图1A、图1B示出了存储阵列的各个方面。图1C示出向存储元件读写数据的时序图的各个方面。图2示出阵列中各存储元件的电连接，其中该阵列包括四组寻址导体(总线)。图3示出安排热流出入存储元件内的热电器件的各个方面。图4A-图4C示出 可选存储元件中的总线和电流路由选择电路的各个方面。图5示出包括脉冲调制的热电器件的MRAM存储元件的各个方面。 图6示出包括脉冲调制的热电器件的存储元件的各个方面。 图7A示出磁隧道结的一部分的横截面图。 图7B示出相关于温度的矫顽力Hc的曲线图。 图8示出包括相变材料的存储元件。图9示出稀土一过渡金属合金的特性相关于温度的曲线图。图10示出具有不同组分的四份TbFeCo薄膜样品的相关于温度的磁化强度Ms。具体实施例方式在下述各方面中，存储元件包括针对读写寻址的存储单元。存储元件包括 与该存储单元耦合的热电器件。导电体向该热电器件提供电流脉冲。电流脉冲在热电器件和存储单元之间产生热电热流脉冲。存储单元包括具有温度敏感的 材料特性的层。该材料特性通过热电热流脉冲的施加而热变化，使得该材料特 性在读和写时间间隔中具有不同的值。在一个示例中，具有温度敏感的热特性的层在写间隔中可以被脉冲加热，使得写入消耗较少的能量，并且在读间隔中 可以被脉冲冷却，使得在读操作中意外写入的可能性较小。具有热敏的材料特 性的层中的材料可以采用很多形式，例如抗磁传感器、磁隧道结、相变材料、 稀土过渡金属合金或者可以用于存储数据并且具有温度敏感的材料特性的其 它材料。图1A、图1B示出存储阵列100的各个方面。存储阵列100包括诸如具有代 表性的存储元件124之类的存储元件的阵列。图1A示出存储阵列100的俯视图。 图1B示出存储阵列100的横截面前视图(沿图1A中的剖面线1B-1B)。每个存储元件124包括存储单元123和热电器件125。诸如具有代表性的存储 单元123之类的每个存储单元均与诸如具有代表性的热电器件125之类的热电器件 热耦合。诸如具有代表性的存储元件124的每个存储元件在阵列中的位置102处， 其中它针对读和写操作可选择地寻址。存储单元123存储一位数据。为了改变存储 单元123中的材料特性，热电器件125提供加热脉冲、冷却脉冲或者依次提供两者。存储单元123包括具有温度敏感的材料特性的层。该材料特性在写间隔期间的第一温度具有第一个值，而在读间隔期间的第二温度具有第二个值。下面结合图1C对热加热和冷却脉冲的时序进行更详细地描述。可以理解，存储元件100的阵列尽管用4行、4列和16个存储元件示出， 但是它通常包括更多数量的行、列和存储元件。可以理解，在位置102的存储 元件代表了存储阵列100中的所有存储元件。对位置102处的特征的描述也适 用于存储单元100阵列中的其它存储元件。在图1A中，导体104、 106、 108、 IIO在阵列100的一侧被排列成行。导 体112、 114、 116、 118在阵列100的第二相对侧被排列成列。阵列100包括 成行成列的存储元件的矩阵列。存储阵列100中的存储元件通过行距和列距(例 如行距120和列距122)彼此分开。在一个方面，行距和列距用诸如氧化铝之类 的电绝缘材料填充(未示出)。行距和列距的宽度足以提供阵列100中的存储元 件之间充分的电、热和磁隔离。在位置102的存储元件124可以通过在位置102交叉的导体110和导体 122寻址用于读和写。通过使用固态开关(在图1A-1B中未示出)选择在单元102 交叉的行导体110和列导体112，位置102被选定(寻址)用于读或写访问。当访 问存储元件124时，在导体110和导体112之间的存储元件124上施加电势。在一个方面，存储元件124包括电流路由电路，使得从导体110和导体112 施加的电流(以及电压)可以由存储单元123和热电器件125两者分配。下面结 合图4A-4C对电流路由电路进行更详细的描述。尽管阵列IOO用单组行导体和单组列导体示出，但可以理解，能提供额外 的行和列导体组用于对存储器件阵列中的位置进行寻址。两组、三组、四组或 者更多组的导体可以用于寻址。下面结合图2对具有四组导体的示例性阵列进 行描述。图1C示出向存储元件(例如存储元件124)读和写数据的示例性时序图。在 图1C中，水平轴代表时间，而垂直轴代表各种信号。从时刻132到时刻134提供正极性热电流脉冲130。电流脉冲130流过热电器 件(例如热电器件125)，并且该热电器件向存储单元(例如存储单元123)的选 定区域提供加热脉冲。存储单元的选定区域具有温度136。加热脉冲引起温升脉冲 138。温升脉冲138从时刻142到时刻144上升到写入温度阈值140之上。在从时 刻142到时刻144的时间间隔期间(易失性时间间隔)，矫顽力(或者所选区域的其它材料特性)被降低，这样存储在所选区域中的数据位暂时是易失性的并且可以 通过外场的施加而改变。在从时刻142到时刻144的时间间隔期间，施加写入脉冲146。在该时间间隔 期间(从时刻142到时刻144)当数据位是易失性的并且可以被写入时，写入脉冲 146启动。写入脉冲向所选区域施加外场。该写入脉冲146在时刻150终止。时刻 150可以在易失时间间隔期间或者在易失时间间隔之后。在写入脉冲期间，所存储 的数据在时刻152从"0"电平154改变到"1"电平156。从时刻162到时刻164提供负极性热电流脉冲160。电流脉冲160流过热电器 件(例如热电器件125)，并且该热电器件向存储单元(例如存储单元123)的选 定区域提供冷却脉冲。冷却脉冲引起温降脉冲168。温降脉冲168从时刻172到时 刻174下降到读取温度阈值170之下。在从时刻172到时刻174的时间间隔期间(非 易失性时间间隔)，矫顽力(或者所选区域的其它材料特性)被增加，这样存储在 所选区域中的数据位具有暂时增加的非易失性并且不能通过读脉冲的施加而意外 地改变。在非易失性时间间隔期间施加读取脉冲176以读取数据位。如图1C所示，来自热电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储元件，包括：　可寻址的存储单元；　与所述存储单元热耦合的热电器件；以及　向所述热电器件提供电流脉冲的导电体，所述电流脉冲在所述热电器件和所述存储单元之间产生热电热流脉冲。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：Y胡，M西格勒，K佩尔浩斯，
申请(专利权)人：希捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]