专利名称：：数据存储装置的制作方法
技术领域：
：本发明要求拥喊专利申请No.20052904的优先权，并涉及一种翻存储装置，该存储装置包括提供作为物理上分离的单元的卡片形存储单元和读/写单元。
背景技术：
：当存在一种用于在物体上本地存储数据信息的方法的需要时，存在许多情况。当前，存在三种主要的方法来得到这些。第一，利用磁材料，其可以利用外部读/写单元进行读出和写入，第二，禾,印刷的条形码，其是一种由光学方法进4豫取的只读存储器的形式，第三，禾l」用基础芯片存储器，如快闪存储器。不同的技术全都具有其优点和缺点。基础芯片存储器(如，SM卡)包括存储装置上的驱动电路和控制逻辑，将引起高制造成本。同样，基础芯片存储器需要晶体管存在于存储體某部分，其结果限制了可能制造方法的数量。实际上，它们全部te在&晶片上。磁条是可重读的，但是条形码却不是。正如J见今所使用的磁条通过外部单元进行读取，外部单元具有与存储装置相比较的相对速度，同时当读取单元和存储装置静止时，条形码通常被读取。条形码是成本非常低的印刷装置，同时磁条必须在可控环境中制造并且随后在目标项目中被分层。条形码的数据密度是非常低的，并且磁条的M容量由条纹长度所限制，因此利用存储器和读/写单元之间的恒定相对il^进行读取。实际上，磁条的存储容量限于不超过几百个字节。磁条的缺点，诸如限制数据内容、高制造成本和存^^置与读/写设备之间相对速度的需要，是内在的并且是不希望有的。考虑现有技术禾,于简单存储卡的解决办法的缺点以及考虑它们非常广泛和频繁的使用，很明显存在基于数据存储装置和可读存储卡格式的技术改进的需要，在该数据存储装置可以在常规中实施，并且另外提供关于质量、存储容量、简单性、可靠性的有效增益，特别^t于敏写操作的有效增益，此外，还可以以高容量低成本行制造。也可以意味其可以重新写入并且使用重新写入设备，该重新写入设备与现今卡片读取器没有概念上的不同；例如，其不需對壬何移动部分，并且可以执行输A/输出操作而无需保持存储卡和读/写设备之间的相对速度。同样，这种类型的存储卡可能利用低成本高容量制造方法来制造。这些方法包括按照本身常规印刷技术，到目前为止对于小范围来说这种技术己经被应用到电子技术和集成电路工业中的制造业，然而已经示出能够制造高性能部件的可靠性和具有高收益。另外，印刷技术也具有以下优点，可以使其更加容易地使用不同的材料，无机物和有机物，作为所制造的部件的组成部分，但是同时可以避免当利用这些材料时在常规制造过程中遭遇的不兼容的问题。这些不兼容的问题可以是热的、机械的或者化学的，并且可以较大地消弱一个或多个功能材料的功能性。
发明内容因此，本发明的主要目的是提供一种改进的存储卡，其避免了上面描述的现有存储卡的缺点，而其还保持了除提供增加的存储容量、高可靠性和高制造成本之外的它们的任何优点。本发明的另外的目的是基于存储技术提供这种存储卡，迄今为止所述i^存储技术仅被应用到更高级的数据存储系统。另一个目的是提供这样的存储卡，其中通过电子装置存储并输入和输出数据，并且具有与任何己知的现有技术存储卡的结构一样简单的结构。最后，本发明的重要目的是f,使用新颖的材料，其包括用于存储介质的有机材料，并且此外其可以由不消弱性能的制造方法进行处理。上述目的和其他特征和优点可以禾拥根据本发明的数据存储装置来实现，其包括提供作为物理上分离的单元的卡片形存储单元和读/写单元，其中存储单元包括在跨越存储材料施加电场时，育^够获得至少两个相异物理状态和/或被设置为其任一种状态或在其间进行切换的存储材料层，其中所述至少两个相异物理状态由阻抗值或极化值表征，其中电场施加在特定的位置并且具有特定的方向，以便在存储材料的体积(volume)中在用于存储由通过施加的电场分配给设置在存储单元中的相异物理状态的逻辑值给出的数据的特定位置处限定具有确定范围(extension)的存储单元，其中逻辑值可以iim越存储单元施加电势差行检测和读取，其中存储单元包括存储材料的全局层(globallayer),并且其中读/写单元包括以图案的几何布置提供的一组接触装置，使得在对未用过的(virgin)存储层进行初始写操作中将敏写单元施加到存储单元时，以准确相应于读/写单元中的接触装置的几何布置或图案在其中产生形成位点(bitspot)的存储单元。本发明的翻存储系统的另外的特征和优点将由如所附从属权禾腰求中公开的优选实施例而变得明显。本发明现在将M:借助于其优选实施例的讨论以及参考附图来更详细地进，M释，其中图1示出根据本发明的存储装置的第一实施例，图2是使用图1中的实施例的存储单元的平面图，图3是根据本发明的数据存储装置的第二实施例，图4是根据本发明的数据存储装置的第三实施例。具体实施例方式本发明将根据其多个优选实施例的下面的讨论来更好地理解，特别是关于存储单元本身的讨论。需要注意，关于所使用的存储材料以及挑选用于存储单元、接触装置和电极等布局的一般图案的本发明通常类似于母案的相应特征。从而，本申请基于相同的存储材料，即铁电体或驻极,储材料，或者表示为线性或非线性阻抗特性的存储材料，并且在施加特定强度的电场的情况下其可以设置为特定电阻值。然而，本发明通过提供仅包括全局存储层的存储单元根本上不同于其最一般的实施例。不存在电极和接触，但是其功能和操作将由如图1所描述的本发明的存储的第一4，实施的下面的讨论而得到理解。在图1中，以交叉部分示出存储单元10，并且存储单元10具有在可选的保护层3a、3b之间插入的全局存储材料4。事实上，可以将存储卡制造成仅包括存储材料并且特别是包括适当的聚合物材料，其也是存储材料。然后，其当然类似于普通塑料存储卡。存储单元可以被插入到读取单元11的接收器(receptable)12中。读取单元11包括具有与存储单元10的存储区域相同范围的公共电极2，以及以一个或多个线性阵列或由面对公共电极2的这种线性阵列形成的正方形^形矩阵J^共的接触装置9。接触装置可以被^供有弹簧作用13，如由所示的叶形弹簧，来提供的，并且当存储单元10插入到读/写单元10的接收器12时，例如，接触装置可以与弹簧力相反地向上移动，所述弹簧力保持接触装置9、存储单元10和公共电极2之间的安全抓紧和接触以便肖滩Mlf越如所示的接触装置9之一和公共电极2之间的存储单元10中的存储材料4施加电势来实现其适当的电寻址，从而能够在初始写操作中限定存储单元10的存储层4中的存储单元，例如当层4的存储材料处于初始未^^过的状态时，如果其是铁电体材料那么情况也是如此。需要注意，如果未极化的铁电体材料已经被极化，即被写入，贝U其不能容易地通过电装置返回到其初始或未极化的状态。如果其是电阻性材料，那么在存储单元已经fflil在由施加的所讨论的接触装置给出的位置处设置特定电阻值而被限定之后，简单地通过反向场的方向，这就可以被设置为未使用过的状态，即被擦除或者"未被写入"。总之，现在其可以限定全局存储层4中的阵列鄉巨阵或位点或存储单元，并且在这种情况下，存储单元10理想地呈现为如图2的平面图所示的具有存储单元的存储区域8或形成88的存储单元阵列的位点。读/写单元10的接触装置9当然设置成匹配阵列。在存储单元矩阵外部的区域7可用于抓住/手持的目的并且可以包括可见字符^^f有者识别标志等，如同用于提款(banking)和付款目的的常规存储卡。在图3中示出了根据本发明的存储装置的另一实施例。这里，底部电极2设置在衬底1上，其并不是严格必需的。在底部电极之上，提供存储材料的全局层4，使得公共底部电极2和存储层4是共同扩张的。这是如所示的适合读/写单元11的存储单元的实施例。这个读/写单元U，可以为手持式或者其他可移动单元，与在存储装置中^顿的读/写单元相类似，在所述存储装置中存储单元包括M适当图案化的底部和顶部电极组进行像素化(pixeMe)或图案化的存储层，并且例如每组采用平行条纹状电极的形式并且相互彼此正效也定向使得存储单元被限定在电极之间相交处的存储材料中。在图3中的实施例中，禾IJ用处于未4顿过的状态的存储材料，即没有通过其读/写头中的读/写单元10的接触装置9的位置而被设置或写入和确定，在初始写操作中存储单元被限定在存储材料中。接触装置9的布置或图案可以例如类似于线性阵列、或包括这禾中阵列的正方形，形矩阵，但实际上对被选择用于敏写单元10中的接触體9的实际图案不存在限制。由于其是读/写单元和存储层之间的区域，该区域限定^存储单元的空间和位置，因此可通过多个读取和写入操作重复激写单元的定位是重要的。这可以ffiil借助于机械定位装置例如停止器(stop)在存储器上进行可见标记M5！过采样(oversampling)来实现。后者可以M31例如以接触弓,或焊垫的形式在封装得比存储单元10自身中的实际存储单元禾响距更密集得多的读/写单元中劍娥触装置9来实现。然后，采用所述弓胸或焊垫形式的多个相邻的接触装置9感测同一存储单元并且ffiil分析读出图案，阵列中的存储单元的实际分布可以与其数据内容一起被确定。在这个实施例中在写入到存储单元的过程中，读/写单元10中的多个相邻的接触装置9用来在存储单元中产生单一存储单元。在这M寺定实施例中，必要的是好的机械接触可以在读/写单元10的接触装置9和存储层4之间获得，否则高电压距离比可能在薄空气隙中弓拨火花，其可能导致存储材料退化，其通常被沉积以形成作为非常薄的膜的存储层。在图4中示出的根据本发明的数据存储装置的第三实施例中，初始无图案的存储单元被提供有由各向异性导电材料构成的顶部电极5。除顶部电极5之外，这个实施例当然与图3中所示的实施例和上面讨论的相對以。如前所述，在存储层4的相对侧上提供公共底部电极2，并且还在这个实施例中，当然不需要图案化电极。顶部电极5的各向异性导电材料确保顶部电极5仅在垂直方向上进行导电并且由于在横向方向上顶部电极5的非常高的电阻率，从而没有电流横向地即平行于存储层4流动。而且，如所示，当对读/写单元10的接触装置9施加一定压力时，顶部电极5可以是有弹性的并且是可变形的。当釆用弓脚或焊垫形式的接触装置9在各向异性电极材料中被按压时，这在接触装置9和存储材料4之间产生低电阻量(volume)。结合在前实施例的对读/写单元的定位的讨论也适用于图4中所示的实施例。禾,fflil任何标准方法如蒸发、鹏、和光亥啦术沉积和图案化的金属或利用例如ffiil如喷墨、胶版印刷(flexopraiting)或任何其他适当的技术沉积的聚合物基导电墨水，可以制造电极。可以通过在两个电极层之间旋涂电膜层来沉积存储膜。其他技术，如喷墨、胶版印刷、蒸发等，也可以用来沉积电存储层。可以理解在任何实施例中构储单元10的所有层将是共同扩张的。从而，存储单元的任何电极占用与储层4相同的面积。在这种情况下，应当理解读/写单元10可以包括与接触装置9和电极2相连接的驱动、感测和控制电路，但是所述电路也设置在可与激写单元相连接的未示出的外部单元中。在图1中的实施例中，衬底可能是必需的，特别是如果存储材料是非常薄的铁电体或驻极体膜的话。那么，读/写单元10的公共电极2电容性地耦合M3！存储层4和接触装置9。在图3或4中所示的实施例中，假如衬底可以由公共底部电极2代替，该电极可以被制作成相当厚的。读/写单元10具有两个主要任务。首先，产生所需要的电压波形以控制存储单元的读取和写入。其次，在读取期间感测存储单元的状态。存储器的操作要求时间和幅度上都被良好控制的电压波形施加到电极。这可以利用标准的分立电子部件或利用专用集成电路来实现。如果存储材料是铁电体材料，那么施加的足够大的电压将强迫铁电体存储膜中的双极子沿电极之间的电场方向排成直线，从而在材料的极化方向上存储信息。关于铁电，储单元的操作的基本信息可在文献中得到。相似地，具有电阻性阻抗特性的材料可具有由施加的外部场设置的电阻，从而能够存储由适当电阻值表示的数据。这种类型的存储材料，如MCTCNQ)的金属有机盐，可以被用来实现多位存储单元。由于在读取电压脉冲期间铁电体材料的电荷移位，感测电路可以基于来自单元的电荷量对存储单元的状态作出决定。例如，这可以利用简单的Sawyer塔结构或者利用电流积分器行，这两者都可以利用分立电路来实现。然而，对于大容量存储器，可能值得构造专用集成电路，行，。如果本发明的M存储装置的存储材料是能够以两个剩余极化状态的任何一个来极化并且展示出磁滞现象的铁电体或驻极体材料，那么通过将逻辑值分配给其剩余极化状态中的任何一个，即负或正极化状态，来在存储单元中存储数据。通过在存储单元上施加合适强度的电场在磁滞曲线上实施读取和写入操作，从而极化状态的切换可以通过施加具有比存储单元的矫顽场强度高的矫顽场强度和与存储单元的极化矢量相反的方向的场来实现。需要注意，铁电体材料适当地说是驻极体材料的子类。对本领域技术人员来说公知的多个候选的铁电体材料可包括无机陶瓷材料，如锆钛酸铅(PZT)或更多的有机和容易印厢啲铁电低聚物、聚合物、或者共低聚物(co-oligomer)，其包括公知的聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)(poly(vinylidenefluoride-trifluoroethylene))，其目前是最常用的有机铁电体材料。通常这些有机铁电体材料固有地不能形成具有接触金属电极的二极管结。在根据本发明的数据存储装置中，存储材料也可以被选择为具有线性或非线性电阻性阻抗的介电材料。这种类型的材料可以通过施加电场而被设置为特定电阻值，并且通过改变场强度，可以在存储材料中设置多个特定电阻状态。换句话说，可以存储具有多位编码的数据，例如，选择为作为如4或8等的电阻电平之一的设定值，并且从而能够分别存储两位、三位、或更多位。施加的特定场强度将确定设置的电阻值。也可以通过反转场除所设置的电阻值。还需要注意，一些(或大多数)候选电阻性存储材料不能自发地形成具有接触金属电极的二极管结，但是为了形成这种二极管结，可以在存储层和电极之间提供半导体材料层，并且然后产生肖特基结。如图1或图3所示，半导体层可以被标识为一个可选层3a、3b或者层6。本领域技术人员通晓用于电阻性存储材料的候选物，但是例如它们可以被选择为酞菁化合物、有机小分子化合物、如己知的M(TCNQ)的金属有机盐、低聚物、聚合物或者共聚物。权利要求1.一种非易失性电数据存储装置，包括提供作为物理上分离的单元的卡片状存储单元和读/写单元，其中存储单元包括在跨越存储材料施加电场时，能够获得至少两个相异物理状态和/或被设置为其任一种状态或在其间进行切换的存储材料层，其中所述至少两个相异物理状态由阻抗值或极化值表征，其中电场施加在特定的位置并且具有特定的方向，以便在存储材料的体积中在用于存储由通过施加的电场分配给设置在存储单元中的相异物理状态的逻辑值给出的数据的特定位置处限定具有确定范围的存储单元，其中逻辑值可以通过跨越存储单元施加电势差来进行检测和读取，其中存储单元包括存储材料的全局层，并且其中读/写单元包括以图案的几何布置提供的一组接触装置，使得在对未用过的存储层进行初始写操作中将读/写单元施加到存储单元时，以准确相应于读/写单元中的接触装置的几何布置或图案在其中产生形成位点的存储单元。2.根据才又利要求1的存储装置，其特征在于存储单元包括界面连接和接触存储层的公共底部电极。3.根据权利要求1的存储装置，其特征在于存储单元包括界面连接和接触存储层的公共顶部电极，该顶部电极由各向异性导电材料制成，从而在对存储单元中的未4OT过的存储层的初始写操作中在其间建立的静止接触和读/写单元的该组接触装置在接触装置接触存储层的点位置处在后者中产生存储单元，使得存储单元变得以与读/写单元中的接触，的几何布置或图案相同的几何布置或图案设置在其中。4.根据权利要求3的数据存储装置，其特征在于顶部电极为各向异性导电，使得M施加存储层的电势差，在初始写操作中以这种方式限定的存储单元的几何范围将受到各个接触装置的范围柳蹄U。5.根据纟又利要求1的存储，，其特征在于读/写单元为适合于存储单元插入的静止单元，并且包括与该组接触装置相对提供的电极，从而该组接触装置和电极分别在其每一端处接触存储单元，所述电极用作用于存储单元的公共电极。6.根据丰又利要求1的存储，，其特征在于读/写单元的接触，被提供为一个或多个线性阵列或者为正方形或矩形矩阵，其中各行和各列由所述7.根据权利要求6的存储装置，其特征在于在存储单元中产生的存储单元以一个或多个线性阵列提供或提供为正方形離形矩阵，所述线性阵列形成其行或列。8.根据权利要求1的M存储驢，其特征在于读/写单元的接触體能够与设置在读/写单元中或设置在与后者连接的外围单元中的驱动、感测、禾啦制装置连接。9.根据权利要求12的存储装置，其特征在于读/写单元为静止单元，例如终端设备中的卡片读取器。10.根据权利要求1的数据存储装置，其特征在于读/写单元为可移动单元，例如手持设备。11.根据权禾腰求1的翻存i機置，其特征在于存储材料为铁电体材料或驻极体材料，其旨滩沿两个相反方向中的任何一个被极化且展示出磁滞现象，并且ffiil将逻辑值分配给其剩余极化状态中的任何一个在限定在铁电体或驻极,储材料中的存储单元中存储。12.根据权利要求ll的数据存储装置，其特征在于铁电体或驻极，储材料为然钛矿类的无机陶瓷材料、低聚物、聚合物或者共聚物，如聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)[P(VDF-TrFE)]。13.根据权利要求1的存{，置，其特征在于存储材料为具有线性或非线性电阻性阻抗特性的介电材料，并且其在跨越其施加合适的电势差或电场时能够被设置为特定电阻值，在存储单元中数据被存储为特定电阻值，逻辑值被分配给所述特定电阻值，并且逻辑值通，越存储材料施加合适的感测电势差而被读取和检测，所述感测电势差具有不改变存储单元的该组电阻值的值。14.根据权利要求13的存储装置，其特征在于电阻性存储材料为酞菁化合物、有机小M化合物、如M(TCNQ)的金属有机盐、低聚物、聚合物或者共聚物。15.根据权利要求13的娜存储體，其特征在于无机或有机半导体材料层已经被提供成邻近包括电阻性存储材料的存储层，使得在接触具有电极材料的所述半导体材料层时形成二极管结。全文摘要在非易失性电存储系统中，提供卡片形存储单元(10)和读/写单元(11)作为物理上分离的单元。存储单元(10)基于存储材料(4)，通过跨越存储材料施加电场其可以被设置为至少两个不同的物理状态。读/写单元(10)包括以确定的几何图案提供的接触装置(9)，在初始写操作中其能够在存储单元(10)中限定存储单元，存储单元被定位在相应于接触装置(9)的几何图案的几何图案中。在存储单元(10)和读/写单元(11)之间建立物理接触接近所寻址的存储单元上的电路，使得可以实现读取、写入或者擦除操作。存储单元(10)的存储材料(4)可以是铁电体或者驻极体材料，其能够被极化为两个可辨别的极化状态，或者其可以为具有电阻性阻抗特性的材料，使得该材料的存储单元可通过施加电场而被设置为特定稳定的电阻值。文档编号G06KGK101198969SQ200680021255公开日2008年6月11日申请日期2006年6月8日优先权日2005年6月14日发明者C·卡尔森,G·I·莱斯塔德,P·布罗姆斯申请人:薄膜电子有限公司