磁性存储阵列结构及存储器制造技术

本公开实施例涉及半导体领域，提供一种磁性存储阵列结构及存储器，包括：多个磁性存储单元呈阵列排布，每一磁性存储单元连接第一控制线、第二控制线、第一信号线和第二信号线；在第一方向上，多个磁性存储单元连接同一第一控制线，多个磁性存储单元连接同一第二控制线；在第二方向上，多个磁性存储单元连接同一第一信号线；在第三方向上，多个磁性存储单元连接同一第二信号线；其中，第三方向与第一方向互不平行，以提高磁性存储阵列结构的排布密度。以提高磁性存储阵列结构的排布密度。以提高磁性存储阵列结构的排布密度。

【技术实现步骤摘要】
磁性存储阵列结构及存储器


[0001]本公开实施例涉及半导体领域，特别涉及一种磁性存储阵列结构及存储器。

技术介绍

[0002]磁性随机存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)是一种新型固态非易失性记忆体，它有着高速读写的特性，利用磁性隧道结(Magnetic Tunnel Junction，MTJ)的特性形成。MRAM它靠磁场极化而非电荷来存储数据，其中，MTJ由自由磁层、隧道栅层、固定磁层组成，自由磁层的磁场极化方向可以改变，固定层的磁场方向不变，当自由层与固定层的磁场方向相同时，MTJ呈现低电阻；反之MTJ呈高电阻，通过检测MTJ电阻的高低，即可判断所存数据是“0”还是“1”。
[0003]传统的自旋转移力矩磁性存储器(Spin
‑
Transfer Torque MagneticRandom Access Memory，STT
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MRAM)利用的是电子的自旋角动量转移，即自旋极化的电子流把它的角动量转移给自由层中的磁性材料。随着自旋轨道矩效应的发现，提出了一种自旋轨道矩磁性存储器(Spin
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Orbit Torque Magnetic Random Access Memory，SOT
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MRAM)，SOT
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MRAM基于自旋轨道耦合，利用电荷流诱导的自旋流来产生自旋转移力矩，进而达到调控磁性存储单元的目的。但是，如何实现高密度MRAM的结构成为亟待解决的问题。
专利技术内容
[0004]本公开实施例提供一种磁性存储阵列结构及存储器，以提高磁性存储阵列结构的排布密度。
[0005]根据本公开一些实施例，本公开实施例一方面提供一种磁性存储阵列结构，包括：多个磁性存储单元呈阵列排布，每一磁性存储单元连接第一控制线、第二控制线、第一信号线和第二信号线；在第一方向上，多个磁性存储单元连接同一第一控制线，多个磁性存储单元连接同一第二控制线；在第二方向上，多个磁性存储单元连接同一第一信号线；在第三方向上，多个磁性存储单元连接同一第二信号线；其中，第三方向与第一方向互不平行。
[0006]在一些实施例中，磁性存储单元包括：第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管和第二晶体管共用源极或漏极中的一端子，且共用的端子用于连接第一信号线；磁性隧道结，一端连接第二晶体管源极或漏极中的另一端子，另一端连接自旋轨道耦合层；自旋轨道耦合层连接磁性隧道结的同一侧，还连接第一晶体管源极或漏极中的另一端子；其中，第一晶体管的栅极连接第一控制线，第二晶体管的栅极连接第二控制线，自旋轨道耦合层远离磁性隧道结的一侧连接第二信号线。
[0007]在一些实施例中，自旋轨道耦合与第二信号线的连接点位于第一连接点和第二连接点的延长线上；第一连接点为第一晶体管与自旋轨道耦合层的连接点，第二连接点为磁性隧道结与自旋轨道耦合层的连接点。
[0008]在一些实施例中，多个磁性存储单元呈平行四边形阵列排布。
[0009]在一些实施例中，平行四边形的一边于第一方向上设置，平行四边形另一边于第
四方向上设置，其中，第四方向为自旋轨道耦合层的延伸方向。
[0010]在一些实施例中，第二方向与第一方向相同。
[0011]在一些实施例中，第二方向与第四方向垂直。
[0012]在一些实施例中，第二方向与第四方向相同。
[0013]在一些实施例中，第三方向与第四方向相同。
[0014]在一些实施例中，第三方向与第二方向相同。
[0015]在一些实施例中，多个磁性存储单元呈矩形阵列排布。
[0016]在一些实施例中，所有磁性存储单元的第一信号线均相连通。
[0017]在一些实施例中，自旋轨道耦合层的材料为铂、钽、钨、铱、铪、钌、铊、铋、金、钛和锇中的任意一种。
[0018]在一些实施例中，磁性隧道结的磁化结构方向与自旋轨道耦合层的表面垂直，磁性隧道结沿远离自旋轨道耦合层的方向上依次包括自由层、隧穿层和固定层，自由层位于自旋轨道耦合层的表面。
[0019]在一些实施例中，磁性隧道结的磁化结构方向与自旋轨道耦合层的表面平行，磁性隧道结沿远离自旋轨道耦合层的方向上依次包括自由层、隧穿层和固定层，自由层位于自旋轨道耦合层的表面。
[0020]在一些实施例中，自由层和固定层的材料包括钴铁硼、钴或镍铁中的任意一种。
[0021]在一些实施例中，隧穿层的材料包括氧化镁。
[0022]根据本公开一些实施例，本公开实施例另一方面还提供一种存储器，存储器的阵列结构基于上述实施例中任一项的磁性存储阵列结构设置。
[0023]本公开实施例提供的技术方案至少具有以下优点：
[0024]通过将磁性存储阵列结构中的磁性存储单元阵列排布，且在第一方向上多个磁性存储单元共用一条第一控制线和第二控制线，在第二方向上多个磁性存储单元共用一条第一信号线，在第三方向上多个磁性存储单元共用一条第二信号线，其中第三方向与第一方向互不平行，从而实现磁性存储单元的排列密度增加，且减少第一控制线、第二控制线、第一信号线和第二信号线的控制端口，提高对磁性存储阵列的控制能力。
[0025]另外，每一磁性存储单元中包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管和第二晶体管共用源极或者漏极的一端子，第一晶体管的栅极连接第一控制线，第二晶体管的栅极连接第二控制线，从而通过第一控制线和第二控制线分别控制第一晶体管和第二晶体管的导通；第二晶体管连接磁性隧道结的一端，磁性隧道结的另一端连接自旋轨道耦合层，且第一晶体管连接自旋轨道耦合层，自旋轨道耦合层远离磁性隧道结的一侧连接第二信号线，以此可以通过第一晶体管控制对磁性隧道结的写入，通过第二晶体管控制对磁性隧道结的读取，从而区分读写路径，以便于对读取和写入进行单独的优化。
附图说明
[0026]一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制；为了更清楚地说明本公开实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术
人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本公开一实施例提供的一种磁性存储阵列结构示意图；
[0028]图2为本公开一实施例提供的一种磁性存储单元的结构示意图；
[0029]图3至图8为本公开一实施例提供的多种磁性存储阵列结构示意图。
具体实施方式
[0030]由
技术介绍
可知，MRAM的结构存在存储密度较低的问题。
[0031]分析发现，SOT
‑
MRAM优化了STT
‑
MRAM的性能，具有更快速的写入速度、更长的耐击穿性能、器件可靠性更佳，同时具备不可挥发性等众多优点，然而，SO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性存储阵列结构，其特征在于，包括：多个磁性存储单元呈阵列排布，每一所述磁性存储单元连接第一控制线、第二控制线、第一信号线和第二信号线；在第一方向上，多个所述磁性存储单元连接同一第一控制线，多个所述磁性存储单元连接同一第二控制线；在第二方向上，多个所述磁性存储单元连接同一第一信号线；在第三方向上，多个所述磁性存储单元连接同一第二信号线；其中，所述第三方向与所述第一方向互不平行。2.根据权利要求1所述的磁性存储阵列结构，其特征在于，所述磁性存储单元，包括：第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管共用源极或漏极中的一端子，且共用的端子用于连接所述第一信号线；磁性隧道结，一端连接所述第二晶体管源极或漏极中的另一端子，另一端连接所述自旋轨道耦合层；所述自旋轨道耦合层连接所述磁性隧道结的同一侧，还连接所述第一晶体管源极或漏极中的另一端子；其中，所述第一晶体管的栅极连接所述第一控制线，所述第二晶体管的栅极连接所述第二控制线，所述自旋轨道耦合层远离所述磁性隧道结的一侧连接所述第二信号线。3.根据权利要求2所述的磁性存储阵列结构，其特征在于，所述自旋轨道耦合与所述第二信号线的连接点位于第一连接点和第二连接点的延长线上；第一连接点为所述第一晶体管与所述自旋轨道耦合层的连接点，所述第二连接点为所述磁性隧道结与所述自旋轨道耦合层的连接点。4.根据权利要求1所述的磁性存储阵列结构，其特征在于，所述多个磁性存储单元呈平行四边形阵列排布。5.根据权利要求4所述的磁性存储阵列结构，其特征在于，所述平行四边形的一边于所述第一方向上设置，所述平行四边形另一边于第四方向上设置，其中，所述第四方向为所述自旋轨道耦合层的延伸方向。6.根据权利要求5所述的磁性存储阵列结构，其特征在于，所述第二方向与所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓阳，王晓光，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：