[發明專利]包含光學可切換磁性隧道結陣列的圖像傳感器

在審

• 申請號: 202110572530.3
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113851578A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 阿希爾斯·加史瓦;A·P·雅各布;卞宇生;D·C·普里查德
• 申請（專利權）人: 格芯（美國）集成電路科技有限公司
• 主分類號: H01L43/04
• 分類號: H01L43/04;H01L43/06;H01L43/08;H01L27/22;H04N5/374
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

1.一種傳感器，包括：

磁性隧道結的陣列，排列成列和行，其中，該磁性隧道結包括自旋霍爾效應型磁性隧道結，該自旋霍爾效應型磁性隧道結包括自由層和釘扎層之間的絕緣體層；

第一線路，包括透明導電自旋霍爾效應材料，其中，各第一線路橫跨并接觸對應行中的各磁性隧道結的該自由層；以及

第二線路，其中，各第二線路電性連接對應列中的各磁性隧道結的該固定層。

2.根據權利要求1所述的傳感器，其中，該透明導電自旋霍爾效應材料包括厚度小于3nm的重金屬或石墨烯。

3.根據權利要求1所述的傳感器，其中，各第一線路包括第一區段和第二區段，該第一區段包括與該對應行中的各磁性隧道結的該自由層接觸的該透明導電自旋霍爾效應材料；該第二區段位于該第一區段的相對側上并包括金屬或金屬合金材料。

4.根據權利要求1所述的傳感器，還包括：控制器；以及外圍電路，與該控制器通信，該外圍電路被配置成響應于來自該控制器的控制信號而選擇性地偏置該第一線路和該第二線路。

5.根據權利要求4所述的傳感器，

其中，在全局復位操作期間，該外圍電路向所有該第一線路的第一端施加第一正電壓，將與該第一端相對的所有該第一線路的第二端接地，并且將所有該第二線路接地，使得該陣列中的所有該磁性隧道結同時存儲第一數據值，以及

其中，在全局感測操作期間，該外圍電路向所有該第一線路的該第二端施加小于該第一正電壓的第二正電壓，將所有該第一線路的該第一端接地，并將所有該第二線路接地，使得響應于所有該第一線路同時暴露于輻射，當在緊鄰第一線路部分處接收到的該輻射的實際強度水平大于閾值強度水平時，僅在給定的磁性隧道結中發生第一數據值到第二數據值的切換。

6.根據權利要求5所述的傳感器，

其中，像素包括單磁性隧道結，

其中，該傳感器還包括分別與該第二線路電性連接的放大器；以及

其中，該外圍電路在選擇性讀取操作期間向與所選像素的該單磁性隧道結接觸的第一線路施加讀取電壓，并將所有其他第一線路接地，使得在電性連接該單磁性隧道結的第二線路上的放大器的輸出指示在該單磁性隧道結中存儲的數據值。

7.根據權利要求5所述的傳感器，

其中，像素包括一群至少兩個磁性隧道結，使得該磁性隧道結的陣列包括排列成列和行的像素陣列；

其中，該傳感器還包括：

開關，分別位于與該像素的該列相關聯的第二線路的組中的相鄰第二線路之間；以及

放大器，分別電性連接該第二線路的該組；以及

其中，該開關響應于來自該控制器的使能信號而開啟，并電性連接各組內的該第二線路，且在選擇性讀取操作期間，該外圍電路向與所選像素的任何磁性隧道結接觸的所有第一線路施加讀取電壓，并且進一步將所有其他第一線路接地，使得連接到電性連接該所選像素的該磁性隧道結的該第二線路的組的放大器的輸出指示該所選像素中的所有該磁性隧道結的組合數據值。

8.根據權利要求1所述的傳感器，還包括在第一狀態和第二狀態下可選擇性操作的至少一個按需輻射屏蔽，其中，在該第一狀態下，該至少一個按需輻射屏蔽基本上是不透明的，以防止該輻射傳輸到該第一線路，并且其中，在該第二狀態下，該至少一個按需輻射屏蔽基本上是透明的，以允許該第一線路同時暴露在輻射中。

9.一種傳感器，包括：

磁性隧道結的陣列，排列成列和行，其中，該磁性隧道結包括自由層和釘扎層之間的絕緣體層；

第一線路，包括透明導電材料，其中，各第一線路橫跨并接觸對應行中的各磁性隧道結的該自由層；以及

第二線路，其中，各第二線路電性連接到對應列中的各磁性隧道結的該固定層，并且其中，該磁性隧道結響應于該第一線路和該第二線路上的特定偏置條件以及該第一線路同時暴露于輻射而同時存儲圖像數據。