具有反转的MRAM元件竖直取向的改进的MRAM交叉点存储器制造技术

本发明专利技术题为“具有反转的MRAM元件竖直取向的改进的MRAM交叉点存储器”。在具有交叉点结构的存储器阵列中，在每个交叉点结处，可编程电阻式存储器元件诸如MRAM设备与阈值开关选择器诸如双向阈值开关串联连接。在具有此类存储器单元的双层交叉点结构中，一层中的MRAM设备相对于另一层中的MRAM设备被反转。当阈值开关选择器在感测操作中首次接通以更快速地耗散时，这可以允许跨MRAM设备施加的瞬态电压尖峰，从而降低在可以感测到所存储的数据状态之前改变所存储的数据状态的风险。前改变所存储的数据状态的风险。前改变所存储的数据状态的风险。

【技术实现步骤摘要】
具有反转的MRAM元件竖直取向的改进的MRAM交叉点存储器

技术介绍

[0001]存储器广泛用于各种电子设备，诸如蜂窝电话、数字相机、个人数字助理、医疗电子器件、移动计算设备、非移动计算设备和数据服务器。存储器可包括非易失性存储器或易失性存储器。即使当非易失性存储器未连接至电源(例如，电池)时，非易失性存储器也允许存储和保留信息。
[0002]非易失性存储器的一个示例是磁阻随机存取存储器(MRAM)，其使用磁化来表示所存储的数据，这与使用电荷来存储数据的某些其他存储器技术相反。一般来讲，MRAM包括在半导体衬底上形成的大量磁存储器单元，其中每个存储器单元都代表(至少)一个数据位。通过改变存储器单元内的磁性元件的磁化方向将数据位写入存储器单元，并且通过测量存储器单元的电阻来读取位(低电阻通常表示“0”位且高电阻通常表示“1”位)。如本文所用，磁化方向为磁矩取向的方向。
[0003]尽管MRAM是有前途的技术，但是对于先前的MRAM存储器单元设计的快速写入操作来说，实现高位密度和高耐久性是具有挑战性的。
附图说明
[0004]类似编号的元件是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，包括：非易失性存储器，包括：衬底；一个或多个存储器阵列，所述一个或多个存储器阵列形成在所述衬底上，所述阵列中的每一个阵列包括：第一组导电线，所述第一组导电线沿平行于所述衬底的表面的第一方向延伸；第二组导电线，所述第二组导电线形成在所述第一组导电线上方并且沿平行于所述衬底的所述表面的第二方向延伸；第三组导电线，所述第三组导电线形成在所述第二组导电线上方并且沿所述第一方向延伸；第一多个存储器单元，所述第一多个存储器单元各自连接在所述第一组导电线中对应的一条导电线和所述第二组导电线中对应的一条导电线之间，所述第一多个存储器单元中的每一个存储器单元包括与磁阻随机存取存储器(MRAM)设备串联连接的阈值开关选择器，所述第一多个存储器单元中的每一个存储器单元的所述MRAM设备包括：具有固定磁场极性的基准层；和自由层，所述自由层与所述基准层串联连接并且具有可编程磁场极性，其中所述自由层形成在所述基准层下方；和第二多个存储器单元，所述第二多个存储器单元各自连接在所述第二组导电线中对应的一条导电线和所述第三组导电线中对应的一条导电线之间，所述第二多个存储器单元中的每一个存储器单元包括与MRAM设备串联连接的阈值开关选择器，所述多个存储器单元中的每一个存储器单元的所述MRAM设备包括：具有固定磁场极性的基准层；和自由层，所述自由层与所述基准层串联连接并且具有可编程磁场极性，其中所述自由层形成在所述基准层上方。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述非易失性存储器形成在存储器管芯上，所述装置还包括：控制管芯，所述控制管芯连接到所述存储器管芯并且被配置为将数据写入所述一个或多个存储器阵列并且从所述一个或多个存储器阵列读取数据，所述控制管芯与所述存储器管芯分开形成并且接合到所述存储器管芯。3.根据权利要求1所述的装置，还包括：一个或多个控制电路，所述一个或多个控制电路连接到所述第一组电线、所述第二组电线和所述第三组导电线，所述一个或多个控制电路被配置为：通过将所述第一组导电线中对应的一条导电线偏置到比所述第二组导电线中对应的一条导电线更低的电压来读取所述第一多个存储器单元中所选择的存储器单元；通过将所述第三组导电线中对应的一条导电线偏置到比所述第二组导电线中对应的一条导电线更低的电压来读取所述第二多个存储器单元中所选择的存储器单元；通过将所述第一组导电线中对应的一条导电线偏置到比所述第二组导电线中对应的一条导电线更低的电压，将所述第一多个存储器单元中所选择的存储器单元从第一状态写入第二状态；
通过将所述第一组导电线中对应的一条导电线偏置到比所述第二组导电线中对应的一条导电线更高的电压，将所述第一多个存储器单元中所选择的存储器单元从所述第二状态写入所述第一状态；通过将所述第三组导电线中对应的一条导电线偏置到比所述第二组导电线中对应的一条导电线更低的电压，将所述第二多个存储器单元中所选择的存储器单元从所述第一状态写入所述第二状态；以及通过将所述第三组导电线中对应的一条导电线偏置到比所述第二组导电线中对应的一条导电线更高的电压，将所述第二多个存储器单元中所选择的存储器单元从所述第二状态写入所述第一状态。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述第一状态为高电阻状态，并且所述第二状态为低电阻状态。5.根据权利要求3所述的装置，其中所述一个或多个控制电路包括：第一组驱动器，所述第一组驱动器各自连接到所述第一组导电线中对应的一条导电线；第二组驱动器，所述第二组驱动器各自连接到所述第二组导电线中对应的一条导电线；和第三组驱动器，所述第三组驱动器各自连接到所述第三组导电线中对应的一条导电线，其中，在读取所述第一多个存储器单元中所选择的一个存储器单元时，所述第一组驱动器中对应的一个驱动器通过N沟道器件将所述对应的第一导电线连接到低电压电平，并且所述第二组驱动器中对应的一个驱动器由P沟道器件将所述对应的第二导电线连接到高电压电平，并且其中，在读取所述第二多个存储器单元中所选择的一个存储器单元时，所述第三组驱动器中对应的一个驱动器通过N沟道器件将所述对应的第三导电线连接到所述低电压电平，并且所述第二组驱动器中对应的一个驱动器通过P沟道器件将所述对应的第二导电线连接到所述高电压电平。6.根据权利要求5所述的装置，其中：在读取所述第一多个存储器单元中所选择的一个存储器单元时，所述第二组驱动器中对应的一个驱动器被配置为驱动读取电流通过所述第一多个存储器单元中所选择的一个存储器单元，并且在读取所述第二多个存储器单元中所选择的一个存储器单元时，所述第二组驱动器中对应的一个驱动器被配置为驱动所述读取电流通过所述第二多个存储器单元中所选择的一个存储器单元。7.根据权利要求3所述的装置，其中所述一个或多个控制电路被进一步配置为同时读取连接到所述第二组导电线中的第一导电线的所述第一多个存储器单元中所选择的存储器单元和连接到所述第二组导电线中的所述第一导电线的所述第二多个存储器单元中所选择的存储器单元。8.根据权利要求3所述的装置，其中所述第二组导线长于所述第一组导线和所述第三组导线两者。
9.根据权利要求1所述的装置，其中在所述第一多个存储器单元中的每一个存储器单元中，所述阈值开关选择器形成在所述串联连接的MRAM设备下方，并且在所述第二多个存储器单元中的每一个存储器单元中，所述阈值开关选择器形成在所述串联连接的MRAM设备下方。10.一种方法，包括：通过迫使读取电流从第二导电线流到对应的第一导电线来感测第一多个存储器单元中所选择的一个存储器单元的数据状态，所述第一多个存储器单元中所选择的一个存储器单元是包括第一多个存储器单元和第二多个存储器单元的阵列的一部分，所述第一多个存储器单元和所述第二多个存储器单元中的每一者包括与磁阻随机存取存储器(MRAM)设备串联连接的阈值开关选择器；通过迫使所述读取电流从所述对应的第二导电线流到对应的第三导电线，感测所述第二多个存储器单元中所选择的一个存储器单元的数据状态；通过将写入电流从所述对应的第二导电线迫使到所述对应的第一导电线，将所述第一多个存储器单元中所选择的一个存储器单元从第一状态写入第二状态；通过将所述写入电流从所述对应的第一导电线迫使到所述对应的第二导电线，将所述第一多个存储器单元中...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：桑迪士克科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：