电阻式存储器制造技术

本发明专利技术包含具有电阻式存储器单元的电阻式存储器装置及系统以及用于操作所述电阻式存储器单元的方法。一个存储器装置实施例包含至少一个电阻式存储器元件、编程电路及感测电路。举例来说，所述编程电路可包含经配置以选择Ｎ个编程电流中的一者用于编程所述至少一个电阻式存储器元件的开关，其中所述Ｎ个编程电流中的每一者具有电流方向与量值的唯一组合，其中Ｎ对应于所述至少一个存储器元件的电阻状态的数目。在一个或一个以上实施例中，所述感测电路可被布置用于所述Ｎ个电阻状态的感测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体来说涉及半导体存储器领域。更特定来说，在一个或一个以上实施例中，本专利技术涉及电阻式存储器及操作电阻式存储器的方法。
技术介绍
存储器装置通常经提供作为计算机或其它电子装置中的内部半导体集成电路。存在许多不同类型的存储器，包含随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、快闪存储器及电阻式随机存取存储器 (RRAM)，例如磁阻式随机存取存储器(MRAM;也称为磁性随机存取存储器)以及其它存储ο存储器装置用作需要高存储器密度、高可靠性及低功率消耗的各种各样电子应用的非易失性存储器。非易失性存储器可尤其用于个人计算机、便携式存储器棒、固态驱动器(SSD)、个人数字助理(PDA)、数码相机、蜂窝式电话、便携式音乐播放器(例如，MP3播放器)、电影播放器及其它电子装置中。程序代码及系统数据(例如基本输入/输出系统 (BIOS))通常存储于非易失性存储器装置中。存储器单元可布置成矩阵(例如，阵列)。举例来说，若干个存储器单元的存取装置(例如，晶体管)可耦合到形成阵列的“行”的存取线(其一个实例为“字线”)。每一存储器单元的存储器元件耦合到所述阵列的“列”中的数据线(其一个实例为“位线”)。以此方式，通过以下操作存取存储器单元的存取装置行解码器通过选择耦合到其栅极的字线来激活存储器单元行。选定存储器单元行的经编程状态通过取决于与特定存储器单元的经编程状态相关联的电阻而致使不同电流在存储器元件中流动来确定。存储器单元可被编程(例如，擦除)到所要状态。也就是说，可为存储器单元设定若干个经编程(例如，电阻)状态中的一者。举例来说，单电平单元(SCL)可表示两个逻辑状态(例如，1、0)中的一者。电阻式存储器单元还可被编程到两个以上经编程状态中的一者，以便表示两个以上二进制数字(例如，1111、0111、0011、1011、1001、0001、0101、1101、 1100、0100、0000、1000、1010、0010、0110、1110)。此类单元可称为多状态存储器单元、多数字单元或多电平单元(MLC)。非易失性电阻式存储器，例如电阻式随机存取存储器(下文中称“RRAM”)，通过使电阻式存储器元件的电阻变化来存储数据。可通过向对应电阻式元件施加预定电流将数据写入到RRAM中的选定存储器单元。可通过沿一个方向流动的各种量值的电流将双极RRAM 编程到若干个电阻状态且通过沿相反方向流动的各种量值的电流将双极RRAM编程到若干个额外电阻状态。可根据线性分布或非线性分布来编程电阻状态。磁阻式(有时简称为“磁性”)随机存取存储器(MRAM)利用磁性存储元件来提供高密度低成本的非易失性高速RAM，而不具有电荷存储型存储器的读取/写入循环耐久性限制。一种类型的MRAM利用在邻近导体中流动的磁场产生电流来控制磁性材料中磁矩的定向。自旋力矩转移(STT)MRAM通过以下方式来控制磁性材料中磁矩的定向使电流穿过8磁性结构(例如，磁性自旋阀、磁性隧道结(MTJ))，使得电流中的电子的磁矩首先由所述磁性结构的一个部分极化为特定定向，所述一个部分接着可将所述特定定向转移到所述磁性结构的另一部分。附图说明图1是根据本专利技术的一个或一个以上实施例的非易失性存储器的功能性框图。图2A图解说明根据本专利技术的一个或一个以上实施例的处于低电阻状态中的实例性磁性结构。图2B图解说明根据本专利技术的一个或一个以上实施例的处于高电阻状态中的实例性磁性结构。图3图解说明根据本专利技术的一个或一个以上实施例可实施为图1中的存储器元件的具有多个电阻状态的实例性单一自旋力矩转移(STT)磁性随机存取存储器(MRAM)结构。图4图解说明根据本专利技术的一个或一个以上实施例可实施为图1中的存储器元件的具有多个电阻状态的实例性堆叠式STT-MRAM结构。图5A图解说明具有根据图2A及图2B的磁性结构实施例的两个电阻状态的电阻对磁化电流的曲线图。图5B图解说明具有根据图3及图4的磁性结构实施例的四个电阻状态的电阻对磁化电流的曲线图。图6是根据本专利技术的一个或一个以上实施例与编程及感测电阻式存储器相关联的偏置电压产生电路的功能性框图。图7是根据本专利技术的一个或一个以上实施例的电阻式存储器的示意图。图8展示根据本专利技术的一个或一个以上实施例与操作电阻式存储器单元相关联的时序波形。图9是根据本专利技术的一个或一个以上实施例具有至少一个电阻式存储器装置的电子系统的功能性框图。具体实施例方式本专利技术包含具有电阻式存储器单元的电阻式存储器装置及系统以及用于操作所述电阻式存储器单元的方法。一个存储器装置实施例包含至少一个电阻式存储器元件、编程电路及感测电路。举例来说，所述编程电路可包含经配置以选择N个编程电流中的一者用于编程所述至少一个电阻式存储器元件的开关，其中所述N个编程电流中的每一者具有电流方向与量值的唯一组合，其中N对应于所述至少一个存储器元件的电阻状态的数目。 在一个或一个以上实施例中，所述感测电路可被布置用于所述N个电阻状态的感测。本文中的图遵循其中第一个数字或前几个数字对应于图式的图编号且剩余数字识别图式中的元件或组件的编号惯例。不同图之间的类似元件或组件可通过使用类似数字来识别。举例来说，102在图1中可指代元件“02”，且类似元件在图2A中可指为202A且在图3中可指为302等。图1是根据本专利技术的一个或一个以上实施例的非易失性存储器100的功能性框图。如图1中所展示，电阻式存储器元件102可由磁性结构(例如，磁性自旋阀、磁性隧道结(MTJ)形成。所述磁性结构可包含通过隧道势垒108分离的钉扎层104及自由层106。 电阻式存储器元件102具有第一端子114及第二端子118。尽管图1展示第一端子114直接耦合到自由层106且第二端子118直接耦合到钉扎层104，但本专利技术的实施例并不受如此限制。举例来说，本专利技术的实施例可借助为清晰起见而从图1中省略的额外层及/或特征 (例如，离散抗磁性层)来实施。存取装置(例如，晶体管)110与电阻式存储器元件102串联耦合以形成存储器单元112。存取装置110用作用于启用及停用穿过电阻式存储器元件102的电流的开关。举例来说，存取装置110可为具有耦合到字线IM的栅极的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管。因此，当给字线1 通电时，存取装置110被接通，借此通过存储器元件102完成源极线122与位线120之间的电路。存储器单元112通过第一端子114耦合到位线120且通过第二端子116耦合到源极线122。源极线122可为可切换地耦合(例如，通过例如晶体管开关119的开关)到(例如，提供读取及/或写入电流的源的)中间电位123。根据一个或一个以上实施例，位线120及源极线122耦合到用于读取的逻辑及用于写入的逻辑。读取/写入控制多路复用器130具有耦合到位线120的输出。读取/写入控制多路复用器130由读取/写入控制逻辑线132控制以在耦合到双极写入脉冲产生器 126的第一输入与耦合到读取感测逻辑128的第二输入之间进行选择。偏置产生器1 耦合到双极写入脉冲产生器1 及读取感测逻辑128中的每一者，如图1中所展示。施加到存储器元件102以用于编程的电流量可通过在与选定存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种存储器装置，其包括至少一个电阻式存储器元件；编程电路，其包含经配置以选择Ｎ个编程电流中的一者用于编程所述至少一个电阻式存储器元件的开关，其中所述Ｎ个编程电流中的每一者具有电流方向与量值的唯一组合，其中Ｎ对应于所述至少一个存储器元件的电阻状态的数目；及感测电路，其被布置用于所述Ｎ个电阻状态的感测。

【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：马炎涛，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：US