專利名稱：存儲器系統(tǒng)和制造該存儲器系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存儲器系統(tǒng)和制造該存儲器系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
一般說，存儲器系統(tǒng)包括多個存儲器元件，它們以單個可訪問單元的陣列排列。為不同應(yīng)用有許多不同的存儲器系統(tǒng)可用。例如，易失存儲器(例如動態(tài)隨機(jī)存取存儲器)需要持續(xù)電源來保持它們的內(nèi)容，為基于微處理器的應(yīng)用提供大存儲容量和多樣的定制選項。非易失存儲器(例如只讀存儲器和可編程邏輯陣列)不需要持續(xù)電源來保持它們的內(nèi)容，提供相對小的存儲容量和有限的定制選項。
非易失存儲器通常以兩種方式存儲信息。具體說，非易失存儲器可以存儲電荷，或可以存儲唯一的物理結(jié)構(gòu)。存儲電荷的非易失存儲器使用相對小的電流在存儲器元件位置上存儲電荷。相反，結(jié)構(gòu)改變的存儲器通常使用大的電流來改變存儲器元件的物理結(jié)構(gòu)(例如定制或硫?qū)倩锎鎯ζ髟?。在存儲電荷和結(jié)構(gòu)改變的這兩種非易失存儲器中，存取設(shè)備(例如存取三極管或存取二極管)通常提供對相關(guān)存儲器元件的單個存取。在讀操作期間，除了與要被讀的特定存儲器單元相關(guān)的存取設(shè)備外，存儲器陣列中的所有存取設(shè)備都關(guān)斷。
已經(jīng)建議三維存儲器系統(tǒng)以增加存儲器單元的包裝密度。例如，美國專利No.5,640,760說明一種存儲器系統(tǒng)，把多層印刷電路板疊置在一起以形成一個互連的電子部件的三維陣列，所述每一印刷電路板支持多個電子部件包(例如存儲器芯片包)。切割所述疊置的電路板形成條。電子部件包的管腳通過印刷電路板的跡線電連接到所述條的側(cè)面。由所述條的側(cè)面彼此連接包。然后把所述條切割，得到堆疊的包的單元塊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的特征是一個包括多個存儲器層的存儲器系統(tǒng)，這些存儲器層在制造時可以相同，而在安排在三維堆棧內(nèi)之前或之后容易被定制，使得數(shù)據(jù)能夠獨立于其它層發(fā)送到單個層或從其中檢索(串行或并行地)。
在一個方面，本發(fā)明的特征是作為一個包括N個存儲器層的堆棧的存儲器系統(tǒng)。每一存儲器層包括一個存儲器單元陣列，每一存儲器單元連接到一個公共的數(shù)據(jù)線，和一組N條輸入/輸出(I/O)線，每一輸入/輸出線連接到所述公共數(shù)據(jù)線。所述一組N條I/O線中只有一條提供對所述公共數(shù)據(jù)線的電通信路徑。存儲器系統(tǒng)還包括一組N個電連接器，每一電連接器電連接各自一個輸出節(jié)點到各N個相應(yīng)I/O線組。每組相應(yīng)I/O線由來自每一N個存儲器層的一個I/O線組成。
根據(jù)本發(fā)明這一方面的實施例可以包括一個或者多個下述特征。
優(yōu)選地，每組相應(yīng)I/O線中只有一條I/O線提供對相應(yīng)存儲器層的公共數(shù)據(jù)線的電通信路徑。
在一些實施例中，每一存儲器層的N條I/O線中之一包括一個短接的定制元件，而每一存儲器層的剩余的N-1個I/O線中的每一個包括一個原來的、未加修改的定制元件。例如，每一定制元件可以包括一個最初以相對高的電阻為特征的元件。
在其它實施例中，每一存儲器層的N個I/O線中之一包括一個原來的、未加修改的定制元件，而每一存儲器層的剩余的N-1個I/O線中的每一個包括一個燒斷的(即電斷路的)定制元件。例如，每一定制元件可以包括一個最初以相對低的電阻為特征的元件。
在另一方面，本發(fā)明的特征是一種制造存儲器系統(tǒng)的方法。根據(jù)本發(fā)明方法，安放上述N個存儲器層。把該N個存儲器層安排到一個堆棧中。把一組N個輸出節(jié)點中的每一個電連接到各組N條相應(yīng)的I/O線上，其中，每組相應(yīng)的I/O線由來自N個存儲器層中的每個的一個I/O線組成。
根據(jù)本發(fā)明的這一方面的實施例可以包括一個或者多個下述特征。
在一些實施例中，每一I/O線包括一個定制元件，其特征為有相對高的電阻，和定制存儲器層的步驟包括短接相應(yīng)于提供電通信路徑到公共數(shù)據(jù)線的I/O線的定制元件。短接該定制元件的步驟可以包括橫跨該定制元件施加電壓。短接該定制元件的步驟可以包括照射要被短接的定制元件，同時施加電壓以增加通過被照射的定制元件的電導(dǎo)。在一些實施例中，短接定制元件的步驟可以包括在施加電壓的同時靠近要被短接的定制元件處提供一個氧化環(huán)境。
在另外的實施例中，每一I/O線包括一個定制元件，其特征為有相對低的電阻，和定制存儲器層的步驟包括除了給公共數(shù)據(jù)線提供電通信路徑的I/O線以外燒斷所有I/O線的定制元件。燒斷定制元件的步驟可以包括橫跨定制元件施加電壓。燒斷定制元件的步驟可以包括照射要被燒斷的定制元件，同時施加電壓以增加通過被照射的定制元件的電導(dǎo)。在一些實施例中，燒斷定制元件的步驟可以包括在靠近要被短接的定制元件的附近處提供一個氧化環(huán)境，同時施加電壓。
在一些實施例中，在存儲器層安排到堆棧內(nèi)之前定制每一存儲器層。在另外的實施例中，在存儲器層安排到堆棧內(nèi)之后定制每一存儲器層。
在另一方面，本發(fā)明的一個特征是一種制造存儲器系統(tǒng)的方法。根據(jù)本發(fā)明方法，安放N個存儲器層。每一存儲器層包括一個存儲器單元陣列，每一存儲器單元連接到一個公共數(shù)據(jù)線上，和一組N條輸入/輸出(I/O)線，每一條連接到該公共數(shù)據(jù)線和包括各定制元件。通過橫跨定制元件的選擇的子集施加電壓并照射之定制每一存儲器層，使得每一存儲器層的N條I/O線組中只有一條提供對公共數(shù)據(jù)線的電通信路徑。
施加的照射優(yōu)選增加通過被照射元件的電導(dǎo)。在一些實施例中，施加的照射在定制元件的一個或者多個選擇的子集上脈動，和檢測由照射在定制元件的一個或者多個選擇的子集上感生的電信號?？梢愿鶕?jù)檢測到的由照射感生的電信號在定制元件的一個或者多個選擇的子集上調(diào)整照射。
從下面的說明，包括附圖和權(quán)利要求，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點顯見。


圖1是N個存儲器層的示意透視圖。
圖2是圖1的N個存儲器層安排到堆棧內(nèi)的示意正視圖，和一個N個電連接器組，每一個電連接各輸出節(jié)點到各N個相應(yīng)I/O線組。
圖3是一個存儲器層的方框圖，包括一個存儲器元件陣列和一組N+1條I/O線，每一I/O線通過一個公共數(shù)據(jù)線連接到存儲器元件陣列。
圖4是一種制造存儲器系統(tǒng)的方法的流程圖。
圖5是按照圖4的方法定制存儲器層的示意方框圖。
圖6是一種制造存儲器系統(tǒng)的方法的流程圖。
圖7是按照圖6的方法定制存儲器層的示意方框圖。
具體實施例方式
在下面的說明中，使用相似的參考號碼標(biāo)識相似的元件。此外，附圖意在以示意方式表示示范實施例的主要特征。附圖不打算描述實際實施例的每一特征，也不表示描繪的元件的相關(guān)尺寸，未按比例繪制。
參考圖1和2，在一個實施例中，存儲器系統(tǒng)10包括一堆N個存儲器層12。每一存儲器層包括存儲器元件(或單元)陣列14，每一存儲器元件連接到一個公共數(shù)據(jù)線16，和一組N條輸入/輸出(I/O)線18，每一條連接到公共數(shù)據(jù)線16。存儲器元件陣列14可以以多種常規(guī)存儲器元件的任何一種實現(xiàn)，包括常規(guī)易失和非易失存儲器元件陣列。在一些實施例中，陣列14的存儲器元件作為常規(guī)阻性存儲器元件實現(xiàn)，諸如磁隨機(jī)存取存儲器(MRAM)元件、相變存儲器元件、阻性聚合物存儲器元件、多晶硅存儲器元件、和一次寫(例如基于熔絲的或基于抗熔絲的)阻性存儲器元件。一般，I/O線18的數(shù)目等于或大于存儲器層12的數(shù)目。在圖示實施例中，有N+1條I/O線一條定制線和N條電位存取I/O線。每一存儲器層12可以包括另外的I/O線(例如，單元地址線，和電源和接地線；未示出)。
下面會詳細(xì)解釋，存儲器層12在制造時可以相同，不過存儲器層可以在安排到堆棧內(nèi)之前或之后定制，使得N條電位存取I/O線18中只有一條提供對公共數(shù)據(jù)線16的電連接路徑。存儲器系統(tǒng)10還包括由一組N個電連接器20，其每一個電連接各輸出節(jié)點(O0，O1，O2，…，ON)到由N個相應(yīng)I/O線18組成的各組22。相應(yīng)I/O線18的每一組2 2包括來自N個存儲器層12中的每一個的一條I/O線18。然而，相應(yīng)I/O線18的每一組22中只有一條I/O線18提供對相應(yīng)存儲器層12的公共數(shù)據(jù)線16的電通信路徑。以這種方式，數(shù)據(jù)可以獨立于其它層發(fā)送到單個層或從其接收(串行或并行)。在一些實施例中，電連接器20可以作為電導(dǎo)材料條實現(xiàn)。
參考圖3，如上所述，每一存儲器層12包括N+1條I/O線18，這里N是存儲器系統(tǒng)10中的存儲器層12的數(shù)目。每一I/O線18由各電連接器20電連接到各輸出節(jié)點(O0，O1，O2，…，ON)。一條I/O線18相應(yīng)于一條定制線并包括一個二極管24。二極管24在定制存儲器層12的過程期間正向偏置，而在存儲器系統(tǒng)10的正常操作期間反向偏置。每一剩余的N條I/O線18相應(yīng)于為存儲器層12的一條電位存取線，并包括各定制元件26?？梢孕薷亩ㄖ圃?6，例如通過電短接或電燒斷(或變換為電斷路狀態(tài))定制元件，使得N條電位存取I/O線18組中只有一條提供對公共數(shù)據(jù)線16的電通信路徑。定制元件26可以以任何常規(guī)寫一次可編程電路元件的形式實現(xiàn)，包括阻性元件、導(dǎo)體元件、熔絲元件、和抗熔絲元件。在定制元件以具有相對高電阻(例如電阻器或抗熔絲)為特征的實施例中，對于每一存儲器層12，N條電位存取I/O線18之一的定制元件被短接，而剩余的N-1條I/O線的定制元件保留不被修改。在定制元件以具有相對低電阻(例如導(dǎo)體或熔絲)為特征的實施例中，對于每一存儲器層12，N條電位存取I/O線18之一的定制元件26保留不被修改，而剩余的N-1條I/O線的定制元件26被燒斷而成為電斷路狀態(tài)。
如上所述，可以在把存儲器層12安排在一個三維堆棧內(nèi)之前或之后定制它們。
參考圖4和5，在一個實施例中，在把存儲器層12如下安排在一個堆棧內(nèi)之前定制它們。最初，安放一組N個存儲器層12(步驟30)。優(yōu)選地把存儲器層12制造的相同。然后定制每一存儲器層12使得N條電位存取I/O線18組中只有一條提供對公共數(shù)據(jù)線16的電通信路徑(步驟32)。如圖5所示，定制每一存儲器層12的過程可以包括在目標(biāo)定制元件34上施加電壓(V)。電壓(V)例如可以通過連接電壓源3 6到相應(yīng)于定制線的輸出節(jié)點(O0)并通過連接相應(yīng)于目標(biāo)定制元件34的輸出節(jié)點(O1)到接地電位源而施加。施加的電壓(V)可以足夠高以驅(qū)動足夠的電流通過目標(biāo)定制元件34，以便短接或燒斷目標(biāo)定制元件34。
在一些實施例中，施加的電壓可以相當(dāng)于或低于為短接或燒斷目標(biāo)定制元件34所需要的電平，不過定制過程可以輔以光或化學(xué)方式。例如，在一些實施例中，可以用具有由目標(biāo)定制元件34吸收的波長的光38照射目標(biāo)定制元件34。光的吸收增加目標(biāo)定制元件34的電導(dǎo)率，從而對于給定的施加的偏壓增加通過目標(biāo)定制元件34的電流。在這些實施例中，定制元件26優(yōu)選用光敏材料(例如非晶硅)形成。在一些實施例中，定制過程可以輔以氧化大氣的存在。例如，可以在靠近目標(biāo)定制元件34的地方提供氧化氣體40(例如氧氣)，同時施加定制電壓(V)。
在定制每一存儲器層12(步驟32)之后，安排N個存儲器層到一個堆棧內(nèi)(步驟42)。然后電連接一組N+1個輸出節(jié)點(O0，O1，O2，…，ON)中的每一個到N條相應(yīng)I/O線18的各組22，每一組22由來自N個存儲器層12的每一層的一條I/O線18形成。
參考圖6和7，在一個實施例中，可以在把存儲器層12如下安排在一個堆棧內(nèi)之后定制它們。最初，安放一組N個存儲器層12(步驟50)。優(yōu)選把存儲器層12制造得相同。把N個存儲器層安排在一個堆棧內(nèi)(步驟52)。在把每一存儲器層12安排在一個堆棧內(nèi)(步驟52)之后，然后電連接一組N+1個輸出節(jié)點(O0，O1，O2，…，ON)中的每一個到N條相應(yīng)I/O線18的各組22，每一組22由來自N個存儲器層12的每一層的一條I/O線18形成(步驟54)。然后定制每一層12，使得N條電位存取I/O線18組中只有一條提供對公共數(shù)據(jù)線16的電通信路徑(步驟56)。
在這一實施例中，可以把一個電壓施加到定制輸出節(jié)點(O0)，和可以把接地電位源連接到相應(yīng)于相應(yīng)I/O線18組22的輸出節(jié)點(O1)，該節(jié)點包括一個目標(biāo)定制元件34。在這一場合，在每一存儲器層12上的相應(yīng)定制元件26將具有施加的電壓降。當(dāng)定制電壓被施加時，可以通過用光34在適當(dāng)?shù)钠珘簵l件下照射它們而短接或燒斷要被定制的定制元件26，如上所述。在這一場合，定制照射可以施加到存儲器層12的堆棧的該側(cè)。每一存儲器層12可以具有大約10μm或更高的厚度。在這一場合，大約1μm的照射斑直徑將足以選擇各個定制元件?？梢悦}動光照射束對準(zhǔn)目標(biāo)定制元件34以允許與施加的電壓關(guān)聯(lián)的傳感電子設(shè)備提供為把該光束放在目標(biāo)定制元件34中心所需要的信息。還可以調(diào)制光束改善對準(zhǔn)精度。這一技術(shù)，結(jié)合一個簡單的掃描方法(例如，為尋找存儲器頂層或存儲器底層)允許明確定位一個特定的目標(biāo)定制元件34。
如圖7所示，在存儲器層12被定制(步驟56)后，N條相應(yīng)I/O線18的組中只有一條提供對相應(yīng)輸出節(jié)點的電通信路徑。
其它實施例在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種存儲器系統(tǒng)(10)，包括一個具有N個存儲器層(12)的堆棧，每一存儲器層(12)包括一個存儲器單元陣列(14)，每一存儲器單元連接到一條公共數(shù)據(jù)線(16)，一組N個輸入/輸出(I/O)線(18)，每一條連接到所述公共數(shù)據(jù)線(16)，其中，該組N條I/O線(18)中只有一條提供對公共數(shù)據(jù)線(16)的電通信路徑；以及一組N個電連接器(20)，每一個電連接各輸出節(jié)點到各組N個相應(yīng)I/O線(18)，每一組相應(yīng)I/O線(18)由來自N個存儲器層(12)中的每一個的一條I/O線(18)構(gòu)成。
2.權(quán)利要求1的存儲器系統(tǒng)，其中，每一存儲器層(12)的N條I/O線(18)中的一條包括一個短接的定制元件(26)和每一存儲器層(12)的剩余的N-1條I/O線(18)中的每一個包括一個原來的、未修改的定制元件(26)。
3.權(quán)利要求1的存儲器系統(tǒng)，其中，每一存儲器層(12)的N條I/O線(18)中的一條包括一個原來的、未修改的定制元件(26)和每一存儲器層(12)的剩余的N-1條I/O線(18)中的每一個包括一個燒斷的定制元件(26)。
4.一種制造存儲器系統(tǒng)(10)的方法，包括安放N個存儲器層(12)，每一存儲器層(12)包括一個存儲器單元陣列(14)，每一存儲器單元連接到一條公共數(shù)據(jù)線(16)，一組N條輸入/輸出(I/O)線(18)，每一條連接到所述公共數(shù)據(jù)線(16)；定制每一存儲器層(12)，使得每一存儲器層(12)的所述一組N個I/O線(18)中只有一條提供對公共數(shù)據(jù)線(16)的電通信路徑；安排N個存儲器層(12)到一個堆棧內(nèi)；以及電連接一組N個輸出節(jié)點中的每一個到各組N條相應(yīng)I/O線(18)，每一組相應(yīng)I/O線(18)由來自每一N個存儲器層(12)的一條I/O線(18)構(gòu)成。
5.權(quán)利要求4的方法，其中，每一I/O線(18)包括一個定制元件(26)，其特征在于一個相對高的電阻，定制存儲器層(12)包括短接相應(yīng)于對公共數(shù)據(jù)線(16)提供電通信路徑的I/O線(18)的定制元件(26)。
6.權(quán)利要求4的方法，其中，每一I/O線(18)包括一個定制元件(26)，其特征在于一個相對低的電阻，定制存儲器層(12)包括除了對公共數(shù)據(jù)線(16)提供電通信路徑的I/O線(18)以外、燒斷所有I/O線(18)的定制元件。
7.權(quán)利要求4的方法，其中，在把存儲器層(12)安排在堆棧內(nèi)之前定制每一存儲器層(12)。
8.權(quán)利要求4的方法，其中，在把存儲器層(12)安排在堆棧內(nèi)之后定制每一存儲器層(12)。
9.權(quán)利要求4的方法，其中，每一I/O線(18)包括一個定制元件(26)，定制每一存儲器層(12)包括照射每一存儲器層(12)上定制元件(26)的被選擇的一個子組以增加通過被照射的定制元件(26)的電導(dǎo)。
10.一種制造存儲器系統(tǒng)(10)的方法，包括安放N個存儲器層(12)，每一存儲器層(12)包括一個存儲器單元陣列(14)，每一存儲器單元連接到公共數(shù)據(jù)線(16)，一組N個輸入/輸出(I/O)線(18)，每一個連接到所述公共數(shù)據(jù)線(16)和包括各定制元件(26)；以及通過對定制元件(26)一個被選擇的子組施加電壓和照射而定制每一存儲器層(12)，使得每一存儲器層(12)的所述一組N個I/O線(18)中只有一條提供對公共數(shù)據(jù)線(16)的電通信路徑。
全文摘要
描述了存儲器系統(tǒng)(10)以及制造該存儲器系統(tǒng)(10)的方法。在一個方面，存儲器系統(tǒng)(10)包括多個存儲器層(12)，它們在制造時可以相同，而在安排存儲器層(12)到三維堆棧內(nèi)之前或之后可以容易地定制，使得數(shù)據(jù)可以獨立于其它層(12)發(fā)送到各個層(12)或從其檢索(串行或并行)。
文檔編號G11C5/00GK1444278SQ0311988
公開日2003年9月24日 申請日期2003年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月7日
發(fā)明者J·N·霍甘 申請人:惠普公司