包括存储单元的短路可变电阻器元件的半导体存储器件制造技术

技术编号:14765613 阅读:62 留言:0更新日期:2017-03-08 09:42
一种半导体存储器件包括存储单元中的短路可变电阻器元件。所述半导体存储器件包括:主单元和参考单元,其每个包括单元晶体管和可变电阻器元件。通过施加磁性隧道结(MTJ)元件的击穿电压、并联地连接到导电通孔元件、连接到在单元晶体管与可变电阻器元件之间的节点处的参考位线或者利用导电通孔元件替换可变电阻器元件,使所述参考单元的可变电阻器元件短路。感测放大器通过检测和放大在主单元的位线中流动的电流以及在参考电阻器所连接到的参考位线中流动的电流,来提高主单元的感测容限。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求享有于2015年9月2日提交的第10-2015-0124230号韩国专利申请的优先权,通过引用将其公开内容全部并入本文。
技术介绍
本专利技术构思涉及半导体器件,并且更具体地涉及半导体存储器件。因为电阻式存储器件之中的磁阻式随机存取存储器(MRAM)可以高速地执行写操作和读操作,是非易失性的,并且具有较低功耗,所以MRAM可以使用在数据存储器件中。MRAM可以在可变电阻器元件中存储数据,该可变电阻器元件可以是存储单元的磁阻器元件。MRAM可以基于主单元的可变电阻器元件以及参考单元的可变电阻器元件来标识主单元的数据。因为参考单元的可变电阻值可能由于连续的读操作而改变,所以在参考单元中可能造成可变电阻分散(dispersion),并且主单元的数据感测容限可能降低。
技术实现思路
本专利技术构思的实施例提供一种半导体存储器件,其可以通过使存储单元阵列中的参考单元的可变电阻器元件短路并且提供参考电阻器来增加主单元的感测容限。根据本专利技术构思的一些实施例,半导体存储器件包括主存储单元阵列、参考存储单元阵列以及参考电阻器电路。所述主存储单元阵列包括第一电阻式存储单元,第一电阻式存储单元分别包含第一单元晶体管以及连接在第一单元晶体管与第一位线之间的第一可变电阻器元件。所述参考存储单元阵列包括第二电阻式存储单元,第二电阻式存储单元分别包含第二晶体管以及连接在第二晶体管与第二位线之间的第二可变电阻器元件。所述第二可变电阻器元件包括电短路(electricalshort)。所述参考电阻器电路包括耦接到第二位线的至少一个参考电阻器。根据本专利技术构思的一些方面,提供一种半导体存储器件,其包括:第一存储单元,其包括第一单元晶体管以及连接到第一单元晶体管的第一可变电阻器元件;第二存储单元,其包括第二单元晶体管以及连接到第二单元晶体管的第二可变电阻器元件;以及感测放大器,其被配置为检测和放大在连接到第一存储单元的第一位线中流动的电流以及在连接到第二存储单元的第二位线中流动的电流,其中,所述半导体存储器件包含可连接到第二位线的参考电阻器,并且当第二可变电阻器元件被短路时,所述参考电阻器连接到第二位线而不是被短路的第二可变电阻器元件。根据本专利技术构思的一些方面,提供一种半导体存储器件,其包括:以行和列布置的多个电阻式存储单元,所述多个电阻式存储单元中的每一个包含单元晶体管和可变电阻器元件;第一存储单元阵列,其包括连接到分别对应于行的多个字线中的每一个的第一单元晶体管以及连接到分别对应于列的多个第一位线中的每一个的第一可变电阻器元件;第二存储单元阵列,其包括连接到所述多个字线中的每一个的第二单元晶体管以及连接到对应于列中的一个的第二位线的第二可变电阻器元件,其中,所述第二可变电阻器元件被短路;以及连接到第二位线的参考电阻器。根据本专利技术构思的一些方面,提供一种半导体存储器件,其包括:以行和列布置的多个电阻式存储单元,所述多个电阻式存储单元中的每一个包含单元晶体管和可变电阻器元件;第一存储单元阵列,其包括连接到分别对应于行的多个字线中的每一个的第一单元晶体管以及连接到分别对应于列的多个第一位线中的每一个的第一可变电阻器元件;第二存储单元阵列,其包括连接到所述多个字线中的每一个的第二单元晶体管以及连接到对应于列中的一个的第二位线的第二可变电阻器元件,其中,所述第二位线连接到第二单元晶体管与第二可变电阻器元件之间的连接节点;以及连接到第二位线的参考电阻器。根据本专利技术构思的一些方面,提供一种半导体存储器件,其包括:以行和列布置的多个电阻式存储单元,所述多个电阻式存储单元中的每一个包含单元晶体管和可变电阻器元件;第一存储单元阵列,其包括连接到分别对应于行的多个字线中的每一个的第一单元晶体管以及连接到分别对应于列的多个第一位线中的每一个的第一可变电阻器元件;第二存储单元阵列,其包括连接到所述多个字线中的每一个的第二单元晶体管以及连接到对应于列中的一个的第二位线的通孔洞(viahole),其中,所述通孔洞连接第二单元晶体管与第二位线;以及连接到第二位线的参考电阻器。附图说明根据下面结合附图进行的详细描述,将更清楚地理解本专利技术构思的示例实施例,附图中:图1是根据示例实施例的、包括存储单元的短路可变电阻器元件的存储器件的框图;图2是示出包括在图1的存储单元阵列中的存储单元的配置的视图;图3A和图3B是示出根据在图2的存储单元的磁性隧道结(MTJ)结构中的磁化方向所存储的数据的概念图;图4是例示在图2的MTJ结构中的写操作的概念图;图5A至图7B是例示图2的MTJ结构的修改的概念图;图8A至图8C是例示根据参考单元的MTJ结构的电阻分散的主单元的感测容限的图;图9是例示根据示例实施例的、包括存储单元的短路可变电阻器元件的存储单元阵列的图;图10是根据示例实施例的参考电阻器控制电路的电路图;图11A和图11B是例示图9的第一子阵列块的一部分的图;图12是例示根据示例实施例的主单元的结构的剖面图;图13至图17是根据示例实施例的参考单元的短路的MTJ结构的视图;图18是根据示例实施例的、包括包含存储单元的短路可变电阻器元件的存储器件的电子设备的框图;以及图19是根据示例实施例的、包括包含存储单元的短路可变电阻器元件的存储器件的服务器系统的框图。具体实施方式将参照示出本专利技术构思的示例实施例的附图,更完整地描述本专利技术构思的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法。然而,本专利技术构思可以实现为许多不同的形式,并且不应当被解释为局限于在本文中所阐述的示例实施例;更确切地,提供这些示例实施例,使得本公开将是彻底和完整的,并且将充分地向本领域普通技术人员传达本专利技术构思。然而,应当理解,不打算将本专利技术构思的示例实施例局限于所公开的具体形式,而是相反地,本专利技术构思的示例实施例应覆盖落入本专利技术构思的精神和范围内的所有修改、等效物以及替换物。相似的标号标记图中相似的元件。为了清楚起见,在附图中,可能扩大结构的尺寸。在本文中所使用的术语仅用于描述示例实施例的目的,而不打算限制本专利技术构思的示例实施例。如在本文中所使用的那样,单数形式“一”、“一个”意图也包括复数形式,除非上下文明确给出不同的指示。还应当理解,术语“包含”、“包含有”、“包括”和/或“包括有”在本文中使用时指定存在所描述的特征、整数、步骤、操作、元件、组件或其组合,但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。应当理解,当元件被称为“耦接到”、“连接到”或“响应于”另外的元件时,其可以直接地耦合、连接或响应于其他元件,或者也可以存在中间元件。相反,当元件被称为“直接耦合到”、“直接连接到”或“直接响应于”另外的元件时,则不存在中间元件。如在本文中所使用的那样,术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个中的任何和全部组合。为了便于描述,在本文中可能使用诸如“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等空间关系术语来描述在图中所例示的一个元件或特征对另外的元件或特征的关系。应当理解,除了在图中所示的朝向之外,空间关系术语还意图涵盖在使用或操作中的设备的不同朝向。例如,如果图中的器件被翻转,则被描述为在其他元件或特征“下方”的元件将朝向在其他元件或特征的“上方”。因此,术本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种半导体存储器件,包含:以行和列布置的多个电阻式存储单元,所述多个电阻式存储单元中的每一个包含单元晶体管和可变电阻器元件;第一存储单元阵列,其包含连接到分别对应于行的多个字线中的一个的第一单元晶体管以及连接到分别对应于列的多个第一位线中的一个的第一可变电阻器元件;第二存储单元阵列,其包含连接到所述多个字线中的一个的第二单元晶体管以及连接到对应于列中的一个的第二位线的第二可变电阻器元件,其中所述第二可变电阻器元件被短路;以及连接到第二位线的参考电阻器。

【技术特征摘要】
2015.09.02 KR 10-2015-01242301.一种半导体存储器件,包含:以行和列布置的多个电阻式存储单元,所述多个电阻式存储单元中的每一个包含单元晶体管和可变电阻器元件;第一存储单元阵列,其包含连接到分别对应于行的多个字线中的一个的第一单元晶体管以及连接到分别对应于列的多个第一位线中的一个的第一可变电阻器元件;第二存储单元阵列,其包含连接到所述多个字线中的一个的第二单元晶体管以及连接到对应于列中的一个的第二位线的第二可变电阻器元件,其中所述第二可变电阻器元件被短路;以及连接到第二位线的参考电阻器。2.如权利要求1所述的半导体存储器件,还包含连接到所述多个第一位线中的一个以及第二位线的感测放大器。3.如权利要求1所述的半导体存储器件,其中,所述第二可变电阻器元件包含磁性隧道结(MTJ)元件,其中,所述MTJ元件基于击穿电压而被短路。4.如权利要求1所述的半导体存储器件,其中,所述第二可变电阻器元件与导电通孔元件并联地连接,所述导电通孔元件包含通孔洞中的导电材料。5.如权利要求1所述的半导体存储器件,其中,所述参考电阻器包括在参考电阻器控制电路中,其中,所述参考电阻器控制电路包含:多个电阻器;以及分别并联地连接到所述多个电阻器的晶体管,其中,所述晶体管被配置为响应于修整信号而选择性地使所述多个电阻器短路。6.如权利要求5所述的半导体存储器件,其中,所述修整信号在测试半导体存储器件的过程期间施加。7.如权利要求1所述的半导体存储器件,其中,所述电阻式存储单元包含自旋转移矩-磁阻式随机存取存储器(STT-MRAM)单元、磁阻式随机存取存储器(MRAM)单元、相变随机存取存储器(PRAM)单元以及电阻式随机存取存储器(ReRAM)单元中的至少一个。8.一种半导体存储器件,包含:以行和列布置的多个电阻式存储单元,所述多个电阻式存储单元中的每一个包含单元晶体管和可变电阻器元件;第一存储单元阵列,其包含连接到分别对应于行的多个字线中的一个的第一单元晶体管以及连接到分别对应于列的多个第一位线中的一个的第一可变电阻器元件;第二存储单元阵列,其包含连接到所述多个字线中的一个的第二单元晶体管以及连接到对应于列中的一个的第二位线的第二可变电阻器元件,其中,所述第二位线连接到第二单元晶体管与第二可变电阻器元件之间的连接节点;以及连接到第二位线的参考电阻器。9.如权利要求8所述的半导体存储器件,还包含连接到所述多个第一位线中的一个以及第二位线的感测放大器。1...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐辅永表锡洙高宽协李龙圭金大植
申请(专利权)人:三星电子株式会社
类型:发明
国别省市:韩国;KR

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