[发明专利]用于包含各向异性半导体薄板的写一次存储器的二极管－和－熔丝存储元件

说明书

相关申请的参考

本申请是申请号为03108416.8的申请的分案申请，该申请的申请日是2003年3月31日，发明名称是“用于包含各向异性半导体薄板的写一次存储器的二极管-和-熔丝存储元件”。

技术领域

本发明涉及存储器设备，尤其涉及采用各向异性半导体薄板作为熔丝-二极管存储元件二维阵列的交叉点二极管存储器设备。

发明背景

随着计算机处理器和数字数据存储设备在消费类电子设备中用得越来越普通，对大容量、低价格的数字存储设备的需求大大增加了。有些情况下，缺乏足够便宜、大容量的数字存储设备已经阻碍了需要在操作期间存储大量数字数据的消费类电子设备的销售。需要便宜、大容量的数字存储器的消费类电子设备的一个例子是高分辨率数码相机。虽然正在不断地流行，但数码相机对大众化的消费水平来说仍然显得过于昂贵。此外，可以制造出更高分辨率的数码相机，但高分辨率数码相机捕捉到的更高分辨率的图像对数字数据的存储需求进一步增加了它们的操作成本。

数字数据通常存储在旋转磁盘驱动器上或基于半导体的存储器中，例如EEPROM和闪存。磁盘驱动器昂贵、消耗大量的电能，而且对很多消费类设备来说不够安全。闪存更安全一些，但因为它们是用生产微处理器和其它半导体电子设备的照相平版印刷技术生产的，目前如果用在便宜的消费类电子设备或写一次消费应用(例如，存储由数码相机捕捉到的数字图像)中它们仍然显得过于昂贵。

最近，开发出了一种新的交叉点二级管存储器用作消费类电子设备(例如，数码相机)中的大容量写一次存储器。图1是一部分交叉点二级管存储器模块的切面立方图。交叉点二级管存储器模块包括多个相同的、堆积起来的层。图1中显示了层101-113。每层包括一个基片116，在基片上形成了二维存储阵列118。二维存储阵列包括行和列传导元件或导线，它们一起构成了一个网格状的模式。二维存储阵列的行线通过行多路复用器/多路分解器电路124电子耦合到输入/输出(“I/O”)导线120-123。列线通过列路复用器/多路分解器电路130耦合到列I/O导线126-129。行I/O导线120-123和列I/O导线126-129用接触单元进行电子连接，例如行I/O导线120连接到接触单元132，132沿着交叉点二极管存储器模块的边伸长以对存储器模块的所有层101-113的行I/O导线和列I/O导线进行电子互连。二维存储阵列118中行线和列线的每个网格点交叉代表一个二进制存储单元。注意，如下所述，行线并不在网格点交叉点上和列线有物理接触，但通过存储元件和列线耦合。可以通过在接触元件(例如，接触元件132)中产生适当的电流来电子访问每个存储元件进行读写。

图2描述了来自一层交叉点二极管存储设备的二维存储阵列的单个存储元件。在图2中，显示了行线202和列线204的一部分，列线204在行线202上与其正交。如上所述，行线202和列线204的交叉点对应于所存储的数字信息的一个位。在交叉点二极管存储器中，交叉行线和列线(例如图2中的行线202和列线204)是通过存储元件206进行耦合的。用电子术语来说，存储元件串联地包括熔丝208和二极管210。

数字二进制位(或位)可以是两个可能值“0”和“1”中的一个。在数字存储设备中存储数字数据的物理介质通常有两种能够互相反转的不同的物理状态并且可以通过物理信号被访问。在交叉点二极管存储元件(例如图2中的存储元件206)这种情况下，两个二进制状态中的一个由完整的熔丝208表示，另一个由熔断的熔丝208表示。和读/写存储器(例如，硬盘驱动器)不同，交叉点存储元件只能从熔丝-完整状态转换到熔丝-熔断状态一次，因此交叉点存储器通常都是写一次存储器。存储元件206的二极管210部件的作用是消除行线和列线间不合乎需要的电子通路。当存储元件206的熔丝部件208保持完整时，存储元件206的电阻相对较低，电流能够在行线202和列线204之间通过。为了把存储元件的状态从熔丝-完整状态转换到熔丝-熔断状态，需要用高得多的电流通过行线202和列线204之间的存储元件，导致熔丝部件208的电子故障。一旦熔丝部件208出现故障，存储元件206的电阻就相对变高了，只有相当小的电流甚至没有电流能够通过存储元件206从行线202传递到列线204。因而，可以通过高电流信号写交叉点二极管存储器的存储元件或把它的状态从熔丝-完整状态改变到熔丝-熔断状态，通过判断存储元件是否能够传递很低的电流信号可以确定存储元件的状态。