[發明專利]采用共享源極線的互補磁性隧道結MTJ位單元及相關方法

有效

• 申請號: 201680049252.0
• 申請日: 2016-08-10
• 公開（公告）號: CN107924695B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 李夏;魯宇;朱小春
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: G11C11/16
• 分類號: G11C11/16;H01L27/22
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張昊

公開了采用共享源極線的互補MTJ位單元。在一個方面中，提供了采用共享源極線的2T2MTJ互補位單元。位單元包括第一MTJ和第二MTJ。第一MTJ的值是第二MTJ的值的補數。第一位線耦合至第一MTJ的頂層，并且第一存取晶體管的第一電極耦合至第一MTJ的底層。第二位線耦合至第二MTJ的底層，并且第二存取晶體管的第一電極耦合至第二MTJ的頂層。第一和第二MTJ中的每個頂層都包括自由層，并且第一和第二MTJ的每個底層都包括釘扎層，或者第一和第二MTJ的每個頂層都包括釘扎層，并且第一和第二MTJ的每個底層都包括自由層。字線耦合至第一存取晶體管和第二存取晶體管的第二電極。共享源極線耦合至第一存取晶體管和第二存取晶體管的第三電極。采用共享源極線允許位單元被設計為具有減小的寄生電阻。

優先權申請

本申請要求2015年8月26日提交的標題為“REVERSE COMPLEMENT MAGNETICTUNNEL JUNCTION(MTJ)BIT CELLS EMPLOYING SHARED SOURCE LINE,AND RELATEDMETHODS”的美國專利申請第14/835,871號的優先權，其內容結合于此作為參考。

技術領域

本公開的技術總體上涉及磁性隧道結(MTJ)，具體地，涉及在包括兩(2)晶體管兩個(2)MTJ(2T2MTJ)位單元的磁性隨機存取存儲器(MRAM)中使用MTJ位單元。

背景技術

基于處理器的計算機系統包括用于數據存儲的存儲器。存儲系統由能夠存儲數據的電阻式存儲元件組成，其中存儲數據的形式取決于所采用的存儲器的類型。具體地，磁性隨機存取存儲器(MRAM)是非易失性存儲器的示例，其中通過編程MRAM位單元的磁性隧道結(MTJ)來存儲數據。數據在MTJ中被存儲為磁性狀態，其中不要求電流保持所存儲的數據值。因此，即使在沒有向MTJ(例如，MTI是非易失性的)提供功率時，MTJ也可以存儲數據。相反，以電荷形式存儲數據的存儲器(諸如靜態隨機存取存儲器SRAM)要求功率來保持存儲的數據值(例如，這種存儲器是易失性的)。因此，由于MTJ即使在斷開功率時也可以存儲信息，所以特定電路和系統可得益于采用MRAM。

關于這點，圖1示出了示例性的MRAM位單元100，其包括與用于存儲非易失性數據的MTJ 104集成的金屬氧化物半導體(MOS)(通常為n型MOS，即NMOS)存取晶體管102。MRAM位單元100可以設置在MRAM存儲器中，該MRAM存儲器被用作存儲要求電存儲器的任何類型的系統的存儲器，諸如中央處理單元(CPU)或基于處理器的系統。MTJ 104包括設置在通過薄非磁性介電層形成的隧道勢壘110的任一側上的釘扎層106和自由層108。當釘扎層106和自由層108的磁性定向相互反平行(AP)時，存在第一存儲狀態(例如，邏輯‘1’)。當釘扎層106和自由層108的磁性定向相互平行(P)時，存在第二存儲狀態(例如，邏輯‘0’)。此外，存取晶體管102控制針對MTJ 104的讀取和寫入數據。存取晶體管102的漏極(D)耦合至MTJ 104的底部電極112(其被耦合至釘扎層106)。字線114耦合至存取晶體管102的柵極(G)。存取晶體管102的源極(S)耦合至源極線116。位線118耦合至MTJ 104的頂部電極120(其耦合至自由層108)。