在磁性隧道结元件处读取及写入数据的系统及方法技术方案

本发明专利技术揭示一种用以读取磁性随机存取存储器中的数据且将数据写入于磁性随机存取存储器中的系统及方法。在特定实施例中，装置（１００）包括自旋转移力矩磁性隧道结（ＳＴＴ－ＭＴＪ）元件（１０２）及耦合到所述ＳＴＴ－ＭＴＪ元件的具有第一栅极（１０６）及第二栅极（１０８）的晶体管（１０４）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体涉及关于磁性随机存取存储器的磁性隧道结(MTJ)读取及写入数据的系统及方法。
技术介绍
在常规自旋转移力矩磁阻式随机存取存储器(STT-MRAM)中，常使用同一电流路径来写入数据及读取数据。为了在常规STT-MRAM中写入数据，写入电流可流过磁性隧道结 (MTJ)元件及相关联的存取晶体管。写入电流可改变MTJ元件中的磁极的定向。当写入电流在第一方向上流动时，MTJ元件可置于或保持于第一状态下，其中其磁极处于平行定向。当写入电流在与第一方向相反的第二方向上流动时，MTJ元件可置于或保持于第二状态下，其中其磁极处于反平行定向。为了读取常规STT-MRAM中的数据，读取电流可经由用以在MTJ 元件中写入数据的同一电流路径流过MTJ元件及其相关联的存取晶体管。如果MTJ元件的磁极处于平行定向，则MTJ元件呈现与在MTJ元件的磁极处于反平行定向的情况下MTJ元件将呈现的电阻不同的电阻。因此，在常规STT-MRAM中，存在由两个不同电阻界定的两个截然不同的状态，且可基于所述状态读取逻辑“0”或逻辑“ 1”值。在如上所述的常规STT-MRAM中，高读取电流可允许MTJ元件电阻的较一致的检测，其可转化为较高的读取准确度。另外，高读取电流可减少感测电阻所需要的时间，其可转化为较快的读取周期。然而，如果读取电流具有超过MTJ元件的临界干扰电流的值的值， 则读取电流可使MTJ元件改变状态(或“翻转”)。使读取电流的值保持低于临界干扰电流的值可由保护及追踪电路执行，但此类电路可增加STT-MRAM装置的大小且降低STT-MRAM 装置的性能。
技术实现思路
在一特定实施例中，揭示一种装置，其包括自旋转移力矩(STT)磁性隧道结(MTJ) 元件及耦合到所述STT-MTJ元件的包括第一栅极及第二栅极的晶体管。在另一特定实施例中，揭示一种存储器。所述存储器包括存储器单元阵列。所述存储器单元阵列具有若干列。所述存储器单元中的每一者包括耦合到双栅极晶体管的MTJ 元件，所述双栅极晶体管具有耦合到字线的第一栅极及耦合到写入启用线(write enable line)的第二栅极。在写入操作期间至少一个列可由所述写入启用线控制。在另一特定实施例中，揭示一种用于将数据存储于STT-MRAM中的方法。所述方法包括将数据写入到所述STT-MRAM装置的MTJ元件及从所述MTJ元件读取数据。所述MTJ 元件耦合到包括第一栅极及第二栅极的晶体管。由所揭示的实施例中的至少一者提供的一特定优势为，在使用分开的读取/写入路径的STT-MRAM处可改进数据读取裕量(归因于高读取电流的使用)。由所揭示的实施例中的至少一者提供的另一特定优势为，由于移除某些保护及追踪电路，可减小STT-MRAM装置的大小。4在审阅整个申请案之后，本专利技术的其它方面、优点及特征将变得显而易见，整个申请案包括以下部分附图说明具体实施方式及权利要求书。附图说明图1为具有分开的数据读取及写入路径的装置的特定说明性实施例的示意图；图2为具有分开的数据读取及写入路径的装置的存储器阵列的特定说明性实施例的示意图；图3为说明具有分开的数据读取及写入路径的装置的存储器阵列的读取操作的特定说明性实施例的示意图；图4为说明具有分开的数据读取及写入路径的装置的存储器阵列的写入操作的特定说明性实施例的示意图；图5为读取具有分开的数据读取及写入路径的装置的存储器阵列中的数据的方法的特定说明性实施例的流程图；图6为将数据写入具有分开的数据读取及写入路径的装置的存储器阵列中的方法的特定说明性实施例的流程图；以及图7为将数据存储于自旋力矩转移磁阻式随机存取存储器(STT-MRAM)中的方法的特定说明性实施例的流程图。具体实施例方式参看图1，描绘装置的特定说明性实施例并大体将其表示为100。装置100包括耦合到具有第一栅极106及第二栅极108的晶体管104的磁性隧道结(MTJ)元件102，例如， 自旋转移力矩磁性隧道结(STT-MTJ)单元。装置100具有包括耦合到MTJ元件102的晶体管104的读取/写入数据路径的共同部分。晶体管104选择性提供分开的数据读取及写入路径来存取MTJ元件102。可通过在逻辑高电平下对第一栅极106加偏压同时在逻辑低电平下对第二栅极108加偏压来界定数据读取路径。在此情况下，仅晶体管104的第一(或 “前部”)栅极106处于导电中(沟道反转模式(channel inversion mode))，而晶体管104 的第二(或“背部”)栅极108被耗尽(即，允许仅可忽略的电流流动)。读取电流限于停用第二栅极108时穿过第一栅极106的最大电流。可通过在逻辑高电平下对第一栅极106 及第二栅极108两者加偏压来界定数据写入路径，使得两个栅极均处于导电中(即，沟道反转模式)。在此情况下，晶体管104可充分导电，且写入电流可比同一装置100中的读取电流的值高。由于此结构启用某一读取电流及不同写入电流，因此晶体管104提供分开的数据读取及写入路径。读取路径包括第一栅极106的反转沟道，而写入路径包括第一栅极106 及第二栅极108两者的反转沟道。MTJ元件102可用于数据存储。MTJ元件102包括自由磁层(在图1中，表示为F， 参考数字110)、薄电介质隧道势垒(在图1中，表示为T，参考数字11 及钉扎磁层(在图 1中，表示为P，参考数字114)。当将偏压施加到MTJ元件102时，由磁层自旋极化的电子经由称为隧穿的过程穿越电介质隧道势垒T 112。可通过使写入电流在第一方向上通过MTJ 元件102、在第一状态下写入数据，及通过使写入电流在第二方向上通过MTJ元件102、在第二状态下写入数据而将数据写入到MTJ元件102。写入电流穿过MTJ元件102的第一方向由箭头116指示。写入电流穿过MTJ元件102的第二方向由箭头118指示。存储于MTJ 元件102处的数据值由写入电流穿过隧道势垒T 112的的方向确定。当自由磁层F 110的磁矩(magnetic moment)平行于钉扎磁层P 114的磁矩时，MTJ元件102具有低电阻，且当自由磁层F 110的磁矩与钉扎磁层P 114的磁矩反平行定向时，MTJ元件102具有高电阻。 因此，视磁矩经平行还是反平行定向而定，通过MTJ元件102的读取电流可检测两个不同电阻中的一者，且可读取两个不同值，例如，逻辑“0”及逻辑“1”。MTJ元件102还具有临界干扰电流值，高于所述临界干扰电流值，通过MTJ元件102的电流可使MTJ元件102改变状态 (或“翻转”)以写入数据，且低于所述临界干扰电流值，可安全地读取数据，而不破坏所存储的值。晶体管104的第一栅极106与第二栅极108可独立地加偏压。S卩，可独立地建立晶体管104的第一栅极106的偏压电压与第二栅极108的偏压电压。晶体管104可为MTJ 元件102的存取晶体管，其中晶体管104的第一栅极106耦合到字线120。晶体管104的第二栅极108(其可称作“背栅极”)可耦合到写入启用线122。晶体管104还具有耦合到源极线124的源极端子及经由MTJ元件102耦合到位线126的漏极端子。字线120可为与用于存储器阵列的同一行中的多个存储器单元的其它存取晶体管相同的字线。写入启用线 12本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种装置，其包含：自旋转移力矩（ＳＴＴ）磁性隧道结（ＭＴＪ）元件；以及耦合到所述ＳＴＴ－ＭＴＪ元件的晶体管，其中所述晶体管包括第一栅极及第二栅极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·哈桑·阿布拉赫马，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US