具有可缩放双端子纳米管开关的非易失性阻性存储器、闩锁电路和工作电路制造技术

提供了一种非易失性阻性存储器。该存储器包括至少一个非易失性存储单元和选择电路。每个存储单元都具有一双端子纳米管开关器件，其具有设置于导电端子之间且与导电端子电连接的纳米管结构制品。选择电路可用于选择该双端子纳米管开关器件进行读写操作。写入控制电路响应于控制信号向所选定存储单元供应写入信号以感生纳米管结构制品的电阻中的变化，该电阻对应于存储单元的信息状态。与选定存储单元连接的电阻读出电路读出纳米管结构制品的电阻并向写入控制电路提供控制信号。读取电路读取存储单元的相应信息状态。还提供了与多个非易失性寄存器堆一起使用的非易失性闩锁电路和非易失性寄存器堆配置电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可缩放双端子纳米管开关的非易失性阻性存储器、 闩锁电路和工作电路相关申请参考本申请要求保护下列申请的美国专利法§119 (e)下的利益，其全部内容通过引用结合于此2006年8月8日提交的美国临时专利申请No. 60/836,343，题为作为 电子烙丝替换元件的可縮放非易失性纳米管开关(Scalable Nonvolatile Nanotube Switches as Electronic Fuse Replacement Elements);2006年8月8日提交的美国临时专利申请No. 60/836,437，题为非易 失性纳米管二极管(Nonvolatile Nanotube Diode);2006年8月28日提交的美国临时专利申请No. 60/840,586，题为非易 失性纳米管二极管(Nonvolatile Nanotube Diode);2006年10月27日提交的美国临时专利申请No. 60/855,109，题为非 易失性纳米管区块(Nonvolatile Nanotube Blocks);2007年3月16日提交的美国临时专利申请No.60/918,388，题为使用 非易失性纳米管区块的存储器存储元件与交叉点开关及其阵列(Memory Elements and Cross Point Switches and Arrays of Same Using Nonvolatile Nanotube Blocks)。本申请为下列申请的继续申请，并要求美国专利法§ 120下的优先权，其全部内容通过引用结合于此2005年11月15日提交的美国专利申请No. 11/280,786，题为双端子纳米管器件与系统及其制造方法(Two-Terminal Nanotube Devices And Systems And Methods Of Making Same);2005年11月15日提交的美国专利申请No. 11/274,967，题为使用具 有可改编程电阻的纳米管的存储器阵列(Memory Arrays Using Nanotube Articles With Reprogrammable Resistance); 及2005年11月15日提交的美国专利申请No. 11/280,599，题为使用纳米管开关的非易失性阴影闩(Non-Volatile Shadow Latch Using A Nanotube Switch)。本申请相关于下列同时提交的申请，其全部内容通过引用结合于此 美国专利申请NO.(待宣布)，题为作为电子熔丝替换元件的具可縮放非易失性纳米管开关的闩锁电路及操作电路(Latch Circuits and Operation Circuits Having Scalable Nonvolatile Nanotube Switches as Electronic Fuse Replacement Elements';美国专利申请No.(待宣布)，题为具可縮放双端子纳米管开关的非 易失性阻性存储器(Nonvolatile Resistive Memories Having Scalable Two-Terminal Nanotube Switches);美国专利申请No.(待宣布)，题为使用非易失性纳米管区块的存储 元件和交叉点开关及其阵列(Memory Elements and Cross Point Switches and Arrays of Same Using Nonvolatile Nanotube Blocks);美国专利申请No.(待宣布)，题为非易失性纳米管二极管与非易失 性纳米管区块及其系统与其制造方法(Nonvolatile Nanotube Diodes and Nonvolatile Nanotube Blocks and Systems Using Same and Methods of Making Same);美国专利申请No.(待宣布)，题为非易失性纳米管二极管与非易失 性纳米管区块及其系统与其制造方法(Nonvolatile Nanotube Diodes and Nonvolatile Nanotube Blocks and Systems Using Same and Methods of Making Same);美国专利申请No.(待宣布)，题为非易失性纳米管二极管与非易失 性纳米管区块及其系统与其制造方法(Nonvolatile Nanotube Diodes and Nonvolatile Nanotube Blocks and Systems Using Same and Methods of Making Same);美国专利申请No.(待宣布)，题为非易失性纳米管二极管与非易失 性纳米管区块及其系统与其制造方法(Nonvolatile Nanotube Diodes and Nonvolatile Nanotube Blocks and Systems Using Same and Methods of Making Same);美国专利申请NO.(待宣布)，题为非易失性纳米管二极管与非易失性纳米管区块及其系统与其制造方法(Nonvolatile Nanotube Diodes and Nonvolatile Nanotube Blocks and Systems Using Same and Methods of Making Same); 及美国专利申请No.(待宣布)，题为非易失性纳米管二极管与非易失 性纳米管区块及其系统与其制造方法(Nonvolatile Nanotube Diodes and Nonvolatile Nanotube Blocks and Systems Using Same and Methods of Making Same',)。专利技术所属的
本专利技术一般涉及纳米管开关元件的领域。可縮放的非易失性闩锁电路半导体行业将熔丝或反熔丝用于逻辑状态的非易失性储存。熔丝(或反 熔丝)的非易失性阻性状态(处于导电状态或不导电状态)被用来指示第一或 第二逻辑状态。闩锁电路将熔丝(或反熔丝)的非易失性阻性状态转换成表示 逻辑1或0的对应电气电压电平。在一种类型的熔丝(有时称为激光熔丝)中，熔丝元件由金属或多晶硅材 料形成。熔丝通过激光烧蚀(ablation)而被编程(被烧断、或变成不导电)，而 对应的闩锁电路读取该熔丝的非易失性状态，如美国专利No. 5,345,110所 描述，其全部内容通过引用结合于此。半导体行业已使用更有弹性且更密集的电可编程熔丝(e-fuse，电熔丝) 元件来代替激光熔丝，然而，电熔丝通常需要毫安(milli-Ampere)范围的 编程电流且难以针对新的较密集技术节点，例如90nm、 65nm、 45nm、及 更密集者，縮小至较小的物理尺寸及较低的编程电流电平。半导体行业亦已使用更有弹性且更密集的电气可编程反熔丝(a-fuse)元 件来代替激光熔丝。反熔丝将编程电流降低至低微安(micro-Ampere)范围(例如l-10wA)，然而，编程电压通常在8至12伏特范围内。反熔丝难以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非易失性闩锁电路，包括：　至少一个输入端，能够输入逻辑状态；　输出端，能够输出逻辑状态；　纳米管开关元件，包括设置于两个导电触点之间的纳米管结构制品，所述纳米管结构制品电连接所述两个导电触点，其中所述纳米管开关元件能够 在相对较低电阻状态与相对较高电阻状态之间切换，其中所述纳米管开关元件能够非易失性地保持在所述相对较低或所述相对较高电阻状态；　易失性闩锁电路，包括电气地设置于所述输入端与所述纳米管开关元件之间的至少一个半导体元件，所述半导体元件能够接 收及易失性地储存逻辑状态，所述逻辑状态输入至所述输入端；　其中当所述纳米管开关元件处于所述相对较低电阻状态时，所述易失性闩锁电路保持第一逻辑状态并在所述输出端输出所述第一逻辑状态，且其中当所述纳米管开关元件处于所述相对较高电阻状态时， 所述易失性闩锁电路保持第二逻辑状态，所述第二逻辑状态在所述输出端输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-8-8 60/836,343;US 2006-8-8 60/836,437;US 21.一种非易失性闩锁电路，包括至少一个输入端，能够输入逻辑状态；输出端，能够输出逻辑状态；纳米管开关元件，包括设置于两个导电触点之间的纳米管结构制品，所述纳米管结构制品电连接所述两个导电触点，其中所述纳米管开关元件能够在相对较低电阻状态与相对较高电阻状态之间切换，其中所述纳米管开关元件能够非易失性地保持在所述相对较低或所述相对较高电阻状态；易失性闩锁电路，包括电气地设置于所述输入端与所述纳米管开关元件之间的至少一个半导体元件，所述半导体元件能够接收及易失性地储存逻辑状态，所述逻辑状态输入至所述输入端；其中当所述纳米管开关元件处于所述相对较低电阻状态时，所述易失性闩锁电路保持第一逻辑状态并在所述输出端输出所述第一逻辑状态，且其中当所述纳米管开关元件处于所述相对较高电阻状态时，所述易失性闩锁电路保持第二逻辑状态，所述第二逻辑状态在所述输出端输出。2. 如权利要求1所述的非易失性闩锁电路，其特征在于，所述电子闩锁电 路包括反相器电路，所述反相器电路包括多个场效应晶体管。3. 如权利要求1所述的非易失性闩锁电路，其特征在于，所述纳米管开关 元件能够在所述相对较低电阻状态与所述相对较高电阻状态之间切换数次。4. 如权利要求1所述的非易失性闩锁电路，其特征在于，所述电子闩锁电 路将所述纳米管开关元件的所述相对较低电阻状态转换至相对较高的电压电 平，其对应于在所述输出端输出的所述第一逻辑状态，且其中所述电子闩锁电 路将所述纳米管开关元件的所述相对较高电阻状态转换至相对较低的电压电 平，其对应于在所述输出端输出的所述第二逻辑状态。5. 如权利要求1所述的非易失性闩锁电路，进一步电连接存储单元，其中当所述非易失性闩锁电路输出所述第一逻辑状态时，所述存储单元是有效的， 且其中当所述非易失性闩锁电路输出所述第二逻辑状态时，所述存储单元是无效的。6. 如权利要求5所述的非易失性闩锁电路，其特征在于，所述非易失性闩 锁电路包括用于所述存储单元的冗余电路，且能够在所述存储单元为不可用时 旁路所述存储单元。7. 如权利要求5所述的非易失性闩锁电路，其特征在于，旁路所述存储单元包括校正差错。8. 如权利要求1所述的非易失性闩锁电路，进一步电连接存储单元，所述 存储单元能够储存第一与第二存储器状态，其中所述第一存储器状态被输入至所述输入端作为第一逻辑状态，且通过所述非易失性闩锁电路而被非易失性地 保持及输出为所述第一逻辑状态，且其中所述第二存储器状态被输入至所述输 入端作为第二逻辑状态，且通过所述非易失性闩锁电路而被非易失性地保持及 输出为所述第二逻辑状态。9. 如权利要求8所述的非易失性闩锁电路，其特征在于，所述非易失性闩 锁电路包括用于所述存储单元的冗余电路，且能够非易失性地保持分别对应于 所述第一及所述第二存储器状态的所述第一及第二逻辑状态。10. 如权利要求8所述的非易失性闩锁电路，其特征在于，所述存储单 元包括NRAM阵列中的一单元。11. 如权利要求9所述的非易失性闩锁电路，其特征在于，非易失性地 保持所述第一及第二逻辑状态之一包括校正所述存储单元中的差错。12. 如权利要求1所述的非易失性闩锁电路，进一步电连接存储器电路， 其中在所述输入端输入的电刺激包括随时间变化的电剌激，其中在所述输出端 输出的电刺激包括随时间变化的电刺激，且其中通过在所述输入端及所述输出 端的所述随时间变化的电刺激之间产生可控制的延迟，所述非易失性闩锁电路 控制所述存储器电路的操作。13. 如权利要求12所述的非易失性闩锁电路，其特征在于，产生可控 制的延迟包括提供具有实质选定的上升时间及实质选定的下降时间的实质双 模信号。14. 如权利要求l所述的非易失性闩锁电路，其特征在于，所述纳米管 开关元件包括可编程一次的熔丝，所述可编程一次的熔丝能够仅从所述相对较 低电阻状态切换至所述相对较高电阻状态。15. 如权利要求14所述的非易失性闩锁电路，其特征在于，所述可编 程一次的熔丝更包括设置于所述纳米管结构制品之上的绝缘体材料。16. 如权利要求15所述的非易失性闩锁电路，其特征在于，所述纳米 管结构制品被暴露于由所述绝缘体材料中的开口所限定的一部分中，且其中所 述可编程一次的熔丝能够通过激光烧蚀从所述相对较低电阻状态切换至所述 相对较高电阻状态。17. 如权利要求l所述的非易失性闩锁电路，其特征在于，所述纳米管开关元件包括可编程一次的熔丝，所述可编程一次的熔丝能够从截止状态切换 至导通状态。18. —种用于与多个非易失性寄存器堆一起使用的非易失性寄存器堆配置电路，包括 输入电压端； 选择电路；多个纳米管熔丝元件，与所述输入电压端电连接，每一纳米管熔丝元件与 所述多个非易失性寄存器堆之一电连接，每一纳米管熔丝元件与所述选择电路电连接；其中每一纳米管熔丝元件包括纳米管结构制品及两个导电触点，所述纳米管结构制品被设置于所述两个 导电触点之间，所述纳米管结构制品电连接所述两个导电触点；其中，响应于电刺激，所述纳米管熔丝元件能够从导通状态切换至截止状 态，所述导通状态对应于所述第一及第二端的相对较低电阻，而所述截止状态对应于所述两个导电触点之间的相对较低电阻；其中，当所述纳米管熔丝元件处于所述导通状态时，对应的非易失性寄存 器堆是有效的且在所述输入电压端对电刺激作出反应，且其中，当所述纳米管 熔丝元件处于所述截止状态时，对应的非易失性寄存器堆是无效的且在所述输 入电压端对电刺激不作出反应；其中，所述选择电路能够将电刺激施加至选定的纳米管熔丝元件的每一 个，以选择性地旁路所述对应的寄存器堆。19. 如权利要求18所述的非易失性寄存器堆配置电路，其特征在于，响应于寄存器堆有缺陷，所述选择电路选择性地旁路所述寄存器堆。20. 如权利要求18所述的非易失性寄存器堆配置电路，其特征在于， 当所述多个纳米管熔丝元件之一处于所述导通状态时，所述对应的非易失性寄 存器堆能够响应于所述输入电压端的电刺激，以多个信息状态操作。21. 如权利要求18所述的非易失性寄存器堆配置电路，其特征在于，所述纳米管熔丝元件是可编程一次的纳米管熔丝元件。22. 如权利要求18所述的非易失性寄存器堆配置电路，其特征在于， 所述纳米管熔丝元件能够从所述截止状态切换至所述导通状态。23. —种非易失性存储器，包括 位线；字线；至少一个非易失性存储单元，每一非易失性存储单元具有双端子纳米管开关器件，包括第一及第二导电端以及设置于所述第一及第二导电端之间的纳米管结构制品，所述纳米管结构制品电连接所述第一及第二导电端；存储单元选择电路，与所述位线及所述字线电连接，以响应于所述位线及所述字线的其中之一的激活，而选择所述双端子纳米管开关器件进行读取及写入操作；写入控制电路，对控制信号作出反应，用以将写入信号供应给选定的存储 单元，以在所述纳米管结构制...

【专利技术属性】
技术研发人员：CL伯廷，T鲁克斯，JW沃德，F郭，SL孔瑟科，M梅恩霍德，
申请(专利权)人：南泰若股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]