存储器以及存储器读取电路制造技术

本发明专利技术提供了一种存储器以及存储器读取电路。该存储器包括存储单元和参考电阻，存储单元包括磁存储隧道结，磁存储隧道结包含沿垂直于第一平面的方向顺序层叠的第一自由层、第一隧穿层和第一参考层，第一自由层和第一参考层的磁化方向均垂直于第一平面；参考电阻包括参考磁性遂道结，参考磁性遂道结包括沿垂直于第一平面的方向顺序层叠的第二自由层、第二隧穿层和第二参考层，第二自由层的磁化方向平行于第一平面，第二参考层的磁化方向垂直于第一平面。上述参考电阻中自由层易磁化方向始终在第一平面内，参考层磁化方向始终垂直于第一平面，参考磁性遂道结的稳定状态对应同一电阻状态，从而不会存在参考磁性遂道结在读取过程中被改变状态的情况。被改变状态的情况。被改变状态的情况。

【技术实现步骤摘要】
存储器以及存储器读取电路


[0001]本专利技术涉及数据存储
，具体而言，涉及一种存储器以及存储器读取电路。

技术介绍

[0002]基于磁性隧道磁阻(TMR)效应的MTJ器件由两层磁性层和介于磁性层中间的介质层组成。第一磁性层磁化取向固定(参考层)，而第二磁性层磁化取向可通过磁场或电流改变(自由层)，使两层磁性层处于平行或反平行态，对应高电阻态和低电阻态，可以用来存储信息。
[0003]利用电流改变MTJ状态的存储器为磁性随机存储器(STT-MRAM)，这是一种极具潜力的新型存储器。该存储器除了具有电路设计简单，读写速度快，无限次擦写等优点外，相对于传统存储器如DRAM的最大优势为非易失性(断电数据不丢失)。自由层(磁记录层)的磁性方向可以由外场(H)或者写电流(I)操控。当自由层磁化方向和参考层平行或反平行时，可以分别对应数据0或者1。
[0004]现有技术中的磁性随机存储器(MRAM)中通常将MTJ存储位元与固定电阻分别与读放大器电连接，然而，在不同的使用环境下，MTJ存储单元的高电阻态(R
AP
)、低电阻态(R
P
)以及固定电阻的电阻值会随着温度发生变化，在高温下易导致MRAM的读取窗口变小，从而导致数据读错率升高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种存储器以及存储器读取电路，以解决现有技术中随温度升高存储器的数据读错率容易升高的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种存储器，包括存储单元和参考电阻，其中，存储单元包括磁存储隧道结，磁存储隧道结包含沿垂直于第一平面的方向顺序层叠的第一自由层、第一隧穿层和第一参考层，第一自由层和第一参考层的磁化方向均垂直于第一平面；参考电阻包括参考磁性遂道结，参考磁性遂道结包括沿垂直于第一平面的方向顺序层叠的第二自由层、第二隧穿层和第二参考层，第二自由层的磁化方向平行于第一平面，第二参考层的磁化方向垂直于第一平面。
[0007]进一步地，磁存储隧道结的直径小于参考磁性遂道结的直径。
[0008]进一步地，磁存储隧道结的直径小于第一自由层的厚度的1.2倍，参考磁性遂道结的直径大于第二自由层的厚度的1.2倍。
[0009]进一步地，参考电阻包括N个参考磁性遂道结，N≥2，各参考磁性遂道结串联或并联设置，参考电阻的等效电阻位于磁存储隧道结的高阻态电阻值和低阻态电阻值之间。
[0010]进一步地，各参考磁性遂道结具有相同直径。
[0011]进一步地，各参考磁性遂道结的直径均不相同。
[0012]进一步地，参考电阻还包括译码器和开关器件，开关器件与参考磁性遂道结一一对应连接，译码器用于控制各开关器件的开关以调整参考电阻的阻值。
[0013]进一步地，参考电阻包括一个基础电阻和多个单位电阻，基础电阻和单位电阻均包含参考磁性遂道结。
[0014]进一步地，定义参考磁性遂道结与磁存储隧道结的直径比为K，参考电阻的数量满足：N＝K2/[(1-P2)(1+P2)]，P为有效自旋极化率。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供了一种存储器读取电路，包括存储器和读放大器，其特征在于，存储器为上述的存储器，且读放大器的输入端分别与存储器中的存储单元以及存储器中的参考电阻电连接。
[0016]应用本专利技术的技术方案，提供了一种存储器，该存储器包括并联的存储单元和参考电阻，存储单元包括磁存储隧道结，磁存储隧道结中的第一自由层和第一参考层具有平行或反平行的垂直磁化方向，参考电阻包括参考磁性遂道结，参考磁性遂道结中第二自由层的磁化方向平行，第二参考层的磁化方向仍垂直。由于上述参考电阻中自由层易磁化方向始终在第一平面内，参考层磁化方向始终垂直于第一平面，参考磁性遂道结的稳定状态对应同一电阻状态，从而不会存在现有技术中参考磁性遂道结在读取过程中被改变状态的情况。并且，由于上述参考磁性遂道结的参考电阻随温度的变化方向与磁存储隧道结的电阻随温度的变化方向一致，使参考电阻具有温度自适应效应，从而避免了高温下读取窗口变小而导致的数据读错率升高。
附图说明
[0017]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0018]图1示出了根据本专利技术实施方式所提供的一种存储器的结构示意图；
[0019]图2示出了图1所示的存储器中磁存储隧道结的结构示意图；
[0020]图3示出了图1所示的存储器中参考磁性遂道结的结构示意图；
[0021]图4示出了图1所示的存储器中参考电阻的局部电路图。
[0022]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0023]10、读放大器；20、磁存储隧道结；210、第一自由层；220、第一隧穿层；230、第一参考层；30、参考磁性遂道结；310、第二自由层；320、第二隧穿层；330、第二参考层；301、基础电阻；302、单位电阻；40、开关器件。
具体实施方式
[0024]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0025]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0026]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用
的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0027]正如
技术介绍
中所介绍的，在不同的使用环境下，MTJ存储单元的高电阻态(R
AP
)、低电阻态(R
P
)以及固定电阻的电阻值会随着温度发生变化，在高温下易导致MRAM的读取窗口变小，从而导致数据读错率升高。
[0028]本专利技术的申请人为了解决上述技术问题，提供了一种存储器，如图1中A区域所示，包括存储单元和参考电阻，其中，存储单元包括磁存储隧道结20，磁存储隧道结20包含沿垂直于第一平面的方向顺序层叠的第一自由层210、第一隧穿层220和第一参考层230，第一自由层210和第一参考层230的磁化方向均垂直于第一平面；参考电阻包括参考磁性遂道结30，参考磁性遂道结30包括沿垂直于第一平面的方向顺序层叠的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储器，其特征在于，包括存储单元和参考电阻，其中，所述存储单元包括磁存储隧道结，所述磁存储隧道结包含沿垂直于第一平面的方向顺序层叠的第一自由层、第一隧穿层和第一参考层，所述第一自由层和所述第一参考层的磁化方向均垂直于所述第一平面；所述参考电阻包括参考磁性遂道结，所述参考磁性遂道结包括沿垂直于所述第一平面的方向顺序层叠的第二自由层、第二隧穿层和第二参考层，所述第二自由层的磁化方向平行于所述第一平面，所述第二参考层的磁化方向垂直于所述第一平面。2.根据权利要求1所述的存储器，其特征在于，所述磁存储隧道结的直径小于所述参考磁性遂道结的直径。3.根据权利要求1所述的存储器，其特征在于，所述磁存储隧道结的直径小于所述第一自由层的厚度的1.2倍，所述参考磁性遂道结的直径大于所述第二自由层的厚度的1.2倍。4.根据权利要求1至3中任一项所述的存储器，其特征在于，所述参考电阻包括N个所述参考磁性遂道结，N≥2，各所述参考磁性遂道结串联或并联设置，所述参考电阻的等效电阻位于所述磁存储隧道结的高阻态电阻值...

【专利技术属性】
技术研发人员：何世坤，杨晓蕾，哀立波，熊保玉，
申请(专利权)人：浙江驰拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：