磁性存储器结构及存储器制造技术

本公开实施例涉及半导体领域，提供一种磁性存储器结构及存储器，包括：多个堆叠设置的磁性存储单元，磁性存储单元至少包括：第一晶体管，第一晶体管包括栅极，栅极用于连接控制线，第一晶体管的源极或漏极的一端子用于连接第一信号线；磁性隧道结，磁性隧道结的底部用于连接第一晶体管中源极或漏极的另一端子，磁性隧道结的顶部用于连接第二信号线，其中，磁性隧道结沿磁性存储单元的堆叠方向延伸；多个堆叠设置的磁性存储单元中磁性隧道结连接至同一第二信号线，以提高磁性存储器结构的集成密度。密度。密度。

【技术实现步骤摘要】
磁性存储器结构及存储器


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

技术介绍

[0002]磁性随机存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)是基于磁性隧道结(Magnetic Tunnel Junction，MTJ)的特性做成的一种新型固态非易失性记忆体，它有着高速读写的特性。MRAM靠磁场极化而非电荷来存储数据，MTJ由自由层、隧穿层、固定层组成，自由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]但是，在现有的磁性随机存储器中，由于存储单元的排布方式以及磁性隧道结与晶体管的连接方式的限制，制约了磁性随机存储器综合性能的进一步提高，从而限制了磁性随机存储器的广泛应用。因此，如何改善磁性存储器的结构，实现高密度MRAM的结构，提升存储器的综合性能，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本公开实施例提供一种磁性存储器结构及存储器，以提高磁性存储器结构的集成密度。
[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器结构，包括：多个堆叠设置的磁性存储单元，磁性存储单元至少包括：第一晶体管，第一晶体管的栅极用于连接控制线，第一晶体管的源极或漏极的一端子用于连接第一信号线；磁性隧道结，磁性隧道结的底部用于连接第一晶体管中源极或漏极的另一端子，磁性隧道结的顶部用于连接第二信号线，其中，磁性隧道结沿磁性存储单元的堆叠方向延伸；多个堆叠设置的磁性存储单元中磁性隧道结连接至同一第二信号线。
[0006]在一些实施例中，控制线沿第一方向延伸，第一晶体管包括沟道区，沟道区连接第一晶体管的栅极，且第一晶体管的源极和漏极沿第二方向设置于第一晶体管沟道区的相对两侧，其中，第一方向与第二方向相交。
[0007]在一些实施例中，第一晶体管的栅极包裹沟道区设置。
[0008]在一些实施例中，沟道区包裹第一晶体管的栅极设置。
[0009]在一些实施例中，在垂直于磁性隧道结的轴线方向上，堆叠的磁性存储单元中第一晶体管的栅极的投影完全重合，位于不同层的磁性存储单元中磁性隧道结与第一晶体管连接点的投影到第一晶体管栅极投影的连线方向相同但连线长度不同。
[0010]在一些实施例中，在垂直于磁性隧道结的轴线方向上，堆叠的磁性存储单元中第一晶体管的栅极的投影部分重合或不重合，位于不同层的磁性存储单元中磁性隧道结与第一晶体管连接点的投影到第一晶体管栅极投影的连线方向相同且连线长度相同。
[0011]在一些实施例中，在垂直于磁性隧道结的轴线方向上，堆叠的磁性存储单元中第
一晶体管的栅极的投影完全重合，位于不同层的磁性存储单元中磁性隧道结与第一晶体管连接点的投影到对应连接第一晶体管栅极投影的连线方向相同且连线长度相同。
[0012]在一些实施例中，多个堆叠设置的磁性存储单元中的磁性隧道结设置于不同高度。
[0013]在一些实施例中，多个堆叠设置的磁性存储单元中的磁性隧道结设置于同一高度。
[0014]在一些实施例中，磁性存储单元还包括：第二晶体管，在第一方向上与第一晶体管并排设置，其中，第一晶体管的栅极与第二晶体管的栅极连接至同一控制线，第二晶体管源极或漏极的一端子与第一晶体管连接至同一第一信号线；第二晶体管源极或漏极的另一端子与第一晶体管源极或漏极的另一端子通过传输线连接，且传输线电连接磁性隧道结的底部。
[0015]在一些实施例中，堆叠的不同层磁性存储单元中第一晶体管连接的第一信号线均相连通。
[0016]在一些实施例中，磁性存储单元沿第一方向排列，控制线和第一信号线沿第一方向延伸，且在第一方向上排列于同一层的不同磁性存储单元中第一晶体管连接同一控制线和同一第一信号线，排列于同一层的不同磁性存储单元中的磁性隧道结连接至不同第二信号线。
[0017]在一些实施例中，磁性存储单元沿第二方向排列，第二信号线沿第二方向延伸，且在第二方向上排列于同一层的不同磁性存储单元中磁性隧道结连接至同一第二信号线。
[0018]在一些实施例中，在第二方向上，排列于同一层的相邻两个磁性存储单元对称设置，且对称设置的磁性存储单元连接至同一第一信号线。
[0019]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，存储器包括上述实施例中提供的任一种磁性存储器结构。
[0020]本公开实施例提供的技术方案至少具有以下优点：存储单元中包括第一晶体管和磁性隧道结，其中，第一晶体管的栅极连接控制线，以通过控制线实现第一晶体管的断通；第一晶体管的源极或者漏极中的一端子用于连接第一信号线，第一晶体管的源极或者漏极中的另一端子用于连接磁性隧道结的底部，磁性隧道结的顶部用于连接第二信号线，以此可以通过第一信号线和第二信号线实现对磁性隧道结的写入或者读取；通过将磁性存储单元堆叠设置，可以提高磁性存储单元的空间利用率，从而提高磁性存储器结构的集成密度。
[0021]另外，磁性存储单元还可以包括第二晶体管，第二晶体管与第一晶体管在第一方向上排列，且第一晶体管和第二晶体管共用控制线和第一信号线，以此可以通过第一晶体管和第二晶体管共同驱动磁性隧道结的写入或者读取，避免单个晶体管的驱动能力不足，提高磁性存储单元的驱动能力。
附图说明
[0022]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。
[0023]图1至图3为本公开一实施例提供的多一种磁性存储单元的堆叠结构示意图；
[0024]图4为本公开一实施例提供的一种堆叠磁性存储单元中磁性隧道结的排列结构示意图；
[0025]图5为本公开一实施例提供的另一种磁性存储单元的堆叠结构示意图；
[0026]图6为本公开一实施例提供的一种堆叠磁性存储单元在第一方向排列的结构示意图；
[0027]图7为本公开一实施例提供的一种堆叠磁性存储单元在第一方向和第二方向排列的结构示意图；
[0028]图8为本公开一实施例提供的另一种堆叠磁性存储单元在第一方向和第二方向排列的结构示意图。
具体实施方式
[0029]由
技术介绍
可知，如何实现高密度MRAM的结构成为亟待解决的问题。
[0030]分析发现，每一个磁性存储单元至少包括一个晶体管和一个磁性隧道结，单个磁性存单元面积较大，且一个磁性存储单元至少需要连接三个控制端，包括：晶体管的栅极连接到的控制线，即晶体管的字线，负责导通或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性存储器结构，其特征在于，包括：多个堆叠设置的磁性存储单元，所述磁性存储单元至少包括：第一晶体管，所述第一晶体管的栅极用于连接控制线，所述第一晶体管的源极或漏极的一端子用于连接第一信号线；磁性隧道结，所述磁性隧道结的底部用于连接所述第一晶体管中源极或漏极的另一端子，所述磁性隧道结的顶部用于连接第二信号线，其中，所述磁性隧道结沿所述磁性存储单元的堆叠方向延伸；多个堆叠设置的所述磁性存储单元中所述磁性隧道结连接至同一所述第二信号线。2.如权利要求1所述的磁性存储器结构，其特征在于，所述控制线沿第一方向延伸，所述第一晶体管包括沟道区，所述沟道区连接所述第一晶体管的栅极，且所述第一晶体管的源极和漏极沿第二方向设置于所述第一晶体管沟道区的相对两侧，其中，所述第一方向与所述第二方向相交。3.如权利要求2所述的磁性存储器结构，其特征在于，所述第一晶体管的栅极包裹所述沟道区设置。4.如权利要求2所述的磁性存储器结构，其特征在于，所述沟道区包裹所述第一晶体管的栅极设置。5.如权利要求1所述的磁性存储器结构，其特征在于，在垂直于所述磁性隧道结的轴线方向上，堆叠的所述磁性存储单元中所述第一晶体管的栅极的投影完全重合，位于不同层的所述磁性存储单元中所述磁性隧道结与所述第一晶体管连接点的投影到所述第一晶体管栅极投影的连线方向相同但连线长度不同。6.如权利要求1所述的磁性存储器结构，其特征在于，在垂直于所述磁性隧道结的轴线方向上，堆叠的所述磁性存储单元中所述第一晶体管的栅极的投影部分重合或不重合，位于不同层的所述磁性存储单元中所述磁性隧道结与所述第一晶体管连接点的投影到所述第一晶体管栅极投影的连线方向相同且连线长度相同。7.如权利要求1所述的磁性存储器结构，其特征在于，在垂直于所述磁性隧道结的轴线方向上，堆叠的所述磁性存储单元中所述第一晶体管的栅极的投影完全重合，位于不同层的所述磁性存储单元中所述磁性隧道结与所述第一晶体管连接点的...

【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：