[發(fā)明專利]一種存儲陣列、存儲器、制備方法及寫入方法

有效

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• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112863566B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 趙巍勝;陳婧樂;曹凱華;王戈飛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G11C11/16
• 分類號: G11C11/16
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;任默聞

1.一種存儲陣列，其特征在于，包括：多個陣列排布的存儲單元和一導體層；

每個存儲單元包括：

一寫入晶體管，其第一端與頂電極接線耦接；所述寫入晶體管為常規(guī)晶體管、隧穿場效應管、FinFET或垂直全環(huán)柵晶體管；

一MTJ磁隧道結，其靠近參考層的一端與所述寫入晶體管的第二端耦接；

所述導體層的一側表面與各存儲單元中的所述MTJ磁隧道結靠近自由層的一端端面分別耦接；所述導體層的兩端分別耦接高電平接線和低電平接線；

其中，各所述存儲單元中的所述寫入晶體管集成在第一晶圓中，各所述存儲單元中的所述MTJ磁隧道結集成在第二晶圓中，所述第一晶圓和所述第二晶圓通過鍵合的方式連接在一起，以使對應的寫入晶體管和MTJ磁隧道結耦接。

2.根據(jù)權利要求1所述的存儲陣列，其特征在于，所述高電平接線和所述低電平接線上均設置開關元件。

3.根據(jù)權利要求1所述的存儲陣列，其特征在于，

所述導體層為長條形，其頂面積大于全部磁隧道結的底面積，所述磁隧道結的底面形狀完全內嵌于所述導體層的頂面形狀之中。

4.一種存儲器，其特征在于，包括多個存儲陣列組，每個存儲陣列組包括一對存儲陣列、高電平接線以及低電平接線；

所述存儲陣列包括多個陣列排布的存儲單元和一導體層；

每個存儲單元包括：

一寫入晶體管，其第一端與頂電極接線耦接；所述寫入晶體管為常規(guī)晶體管、隧穿場效應管、FinFET或垂直全環(huán)柵晶體管；

一MTJ磁隧道結，其靠近參考層的一端與所述寫入晶體管的第二端耦接；

所述導體層的一側表面與各存儲單元中的所述MTJ磁隧道結靠近自由層的一端端面分別耦接；所述導體層的兩端分別耦接高電平接線和低電平接線；

其中，各所述存儲單元中的所述寫入晶體管集成在第一晶圓中，各所述存儲單元中的所述MTJ磁隧道結集成在第二晶圓中，所述第一晶圓和所述第二晶圓通過鍵合的方式連接在一起，以使對應的寫入晶體管和MTJ磁隧道結耦接。

5.根據(jù)權利要求4所述的存儲器，其特征在于，所述高電平接線位于每個存儲陣列組中的一對存儲陣列之間，該一對存儲陣列的導體層相互靠近的一端耦接在所述高電平接線上，并且該一對存儲陣列的導體層相互背離的一端各自耦接在一低電平接線上。

6.根據(jù)權利要求4所述的存儲器，其特征在于，所述低電平接線位于每個存儲陣列組中的一對存儲陣列之間，該一對存儲陣列的導體層相互靠近的一端均耦接在所述低電平接線上，并且該一對存儲陣列的導體層相互背離的一端各自耦接在一高電平接線上。

7.一種如權利要求1所述的存儲陣列的制備方法，其特征在于，包括：

在第一晶圓中集成多個寫入晶體管，并將各寫入晶體管的第一端與頂電極接線耦接；

在第二晶圓中集成與所述寫入晶體管一一對應的多個MTJ磁隧道結；

將所述第一晶圓和所述第二晶圓鍵合，以使各MTJ磁隧道結靠近參考層的一端與各寫入晶體管的第二端一一對應耦接；

形成一導體層，并且將其一側表面與集成于第二晶圓中的所有所述MTJ磁隧道結靠近自由層的一端端面耦接；

將所述導體層的兩端分別耦接高電平接線和低電平接線。

8.一種利用如權利要求1所述的存儲陣列進行數(shù)據(jù)寫入的方法，其特征在于，包括：

導通高電平接線和所述低電平接線，以使所述存儲陣列中的所有MTJ磁隧道結置為第一阻態(tài)；其中，所述第一阻態(tài)對應第一數(shù)值，與第一阻態(tài)相對的第二阻態(tài)對應第二數(shù)值；

根據(jù)寫入數(shù)值串中的第二數(shù)值和第二數(shù)值所在數(shù)值串中的位置，選擇對應位置MTJ磁隧道結；

導通與MTJ磁隧道結耦接的寫入晶體管，并導通高電平接線和低電平接線的其中一個，以使該對應位置處的MTJ磁隧道結切換為第二阻態(tài)。