磁性隨機存儲器架構制造技術

本申請提供一種磁性隨機存儲器架構，所述磁性隨機存儲器架構的每一存儲單元設置于字線與位線相交部位，包括拆分為多個存取晶體管、磁性隧道結與源極線共享結構。本申請通過n個存取晶體管的源極和漏極共享有源區的設計條件中，保證管子兩端的均為源極連接，確保不同基本單元的存取晶體管可以共享源極連接，縮小了邊緣線的范圍，實現了存儲陣列的面積壓縮。縮。縮。

【技術實現步驟摘要】
磁性隨機存儲器架構


[0001]本專利技術涉及存儲器
，特別是關于磁性隨機存儲器架構。

技術介紹

[0002]磁性隨機存儲器(MRAM)作為一種非易失性存儲器應用于電子設備的集成電路中，并提供數據存儲功能，其中數據通過編程作為MRAM位單元的一部分的的磁性隧道結(Magnetic tunnel junction；MTJ)來存儲。MRAM的優點在于，即使在斷電狀態下，MTJ的位單元仍可以正常保持所存儲的信息，這是因為數據作為磁性組件存儲在MTJ中。MTJ是由兩層鐵磁性材料夾著一層非常薄的非鐵磁絕緣材料組成的，下面的一層鐵磁材料是具有固定磁化方向的參考層，上面的鐵磁材料是可變磁化方向的記憶層，它的磁化方向可以和固定磁化層相平行或反平行。讀取MRAM的過程就是對MTJ的電阻進行測量。使用比較新的STT-MRAM技術，寫MRAM也比較簡單：使用比讀更強的電流穿過MTJ進行寫操作。一個自下而上的電流把可變磁化層設置成與固定層平行的方向，自上而下的電路把它置成反平行的方向。最基本的MRAM存儲單元，由一個MTJ和一個MOS管組成。MOS管的gate連接到芯片的Word Line負責接通或切斷這個單元，MTJ和MOS管串接在芯片的Bit Line上。讀寫操作在Bit Line上進行。
[0003]隨著半導體工藝發展進入深納米節點，存取晶體管在不斷縮小尺寸的過程中，存取晶體管的導通電流也在隨著減少，在對MTJ進行寫操作時，需要足夠的寫電流才能完成對MTJ的磁場方向翻轉。在不改變存取晶體管各極電壓和MTJ尺寸的情況下，增加存取晶體管尺寸大小是唯一可以改變寫電流能力的。單純的增大每個存取晶體管的尺寸，會導致整個存儲陣列的面積同比增大。
[0004]美國專利U.S.Pat.10121959B1揭露一種在在絕緣體上形成多個全耗盡硅自旋轉移力矩磁阻隨機存取存儲器(STT-MRAM)，且利用虛假字線區塊以分隔STT-MRAM的技術。在有效字線區塊兩側形成虛假字線區塊，并通過橫向分離方式布設位線，及通過橫跨連接方式設置存儲單元的共享源極。然而，一味的增加存取晶體管尺寸或是通過虛假字線作分隔，會造成每兩個存取晶體管間留有空隙，導致存取晶體管的密度不高，MRAM陣列的面積較大。而且，存取晶體管上的MTJ之間在x，y方向上的間距不一致，導致制造的MTJ一致性降低。

技術實現思路

[0005]為了解決上述技術問題，本申請的目的在于，提供一種磁性隨機存儲器架構，其每一存儲單元的單個存取晶體管拆分為n個存取晶體管，并將其源極和漏極共享有源區，保證管子兩端的均為源極連接，確保不同基本單元的存取晶體管可以共享源極連接，縮小了邊緣線的范圍，實現存儲陣列的面積壓縮。
[0006]本申請的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。
[0007]依據本申請提出的一種磁性隨機存儲器架構，包括具有多個存儲單元的存儲陣
列，在每一個存儲單元的結構中，位線與字線是以互相垂直的方式排列的，每一存儲單元具有多指結構的存取晶體管與磁性隧道結。其中，所述存取晶體管是由兩根多晶硅柵或金屬柵，源極有源區，漏極有源區，半導體襯底構成；所述漏極有源區，位于兩根多晶硅柵或金屬柵中間，并通過接觸點，金屬平臺，過孔而連接到上層的磁性隧道結；所述源極有源區，位于兩根多晶硅柵或金屬柵的兩側，并與相鄰的存儲單元中存取晶體管的源極共享，并通過源極金屬連線連接。
[0008]本申請解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0009]在本申請的一實施例中，在每一列存儲單元中，通過共享各存儲單元中存取晶體管外側的源極有源區及源極連接線，將所有的存儲單元中存取晶體管的源極連接起來。
[0010]在本申請的一實施例中，所述兩根多晶硅柵或金屬柵、漏極有源區與源極有源區形成存取晶體管結構，所述源極有源區形成于所述存取晶體管的兩側。
[0011]在本申請的一實施例中，通過所述源極線連接同行存儲單元的所述源極金屬連接點，形成同行存儲單元的共享源極連接結構。
[0012]在本申請的一實施例中，每個存儲單元形成有n個存取晶體管結構，其中，n為偶數，n≥2。優選的，每個存儲單元被選擇性的形成有2、4、6或8個存取晶體管結構。
[0013]在本申請的一實施例中，在兩相鄰行的存儲單元中，各所述金屬平臺的橫向間隔與縱向間隔的距離為相等或相近。
[0014]本申請通過將單個存取晶體管拆分為n個存取晶體管、及共享有源區與源極設計，在存取晶體管尺寸不變的情況下，可以減少超過四分之一的存儲陣列面積；其次，在存取晶體管尺寸增加一倍的時候，存儲陣列的面積僅增加原來的三分之一；再者，在保證面積不變的情況下，本專利技術相對于傳統布局結構，寫電流增加的近30％以上；以及，在MTJ的分布方面，可以使MTJ間距在x，y兩個方向保持更高的一致性；此外，本申請利用多指存取晶體管，調整晶體管柵極和漏極的連接關系，從而提高了MRAM的陣列密度，減少了MRAM陣列的面積，能較為有效的降低芯片成本并且提高MTJ一致性。
附圖說明
[0015]圖1為范例性的磁隨機存儲器存儲單元結構的概要示意圖；
[0016]圖2為范例性的磁隨機存儲器存儲單元中磁性隧道結結構的概要示意圖；
[0017]圖3為范例性的3個磁隨機存儲器存儲單元結構的概要示意圖；
[0018]圖4為范例性的磁隨機存儲器芯片架構圖；
[0019]圖5A與圖5B為本申請實施例的磁性隨機存儲器架構的存儲單元示意圖；
[0020]圖6A與圖6B為本申請實施例的存儲陣列比對示意圖；
[0021]圖7為本申請實施例的存儲陣列的存儲單元行間距比對示意圖。
具體實施方式
[0022]以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本專利技術可用以實施的特定實施例。本專利技術所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本專利技術，而非用以限制本專利技術。
[0023]附圖和說明被認為在本質上是示出性的，而不是限制性的。在圖中，結構相似的單元是以相同標號表示。另外，為了理解和便于描述，附圖中示出的每個組件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本專利技術不限于此。
[0024]在附圖中，為了清晰、理解和便于描述，夸大設備、系統、組件、電路的配置范圍。將理解的是，當組件被稱作“在”另一組件“上”時，所述組件可以直接在所述另一組件上，或者也可以存在中間組件。
[0025]另外，在說明書中，除非明確地描述為相反的，否則詞語“包括”將被理解為意指包括所述組件，但是不排除任何其它組件。此外，在說明書中，“在......上”意指位于目標組件上方或者下方，而不意指必須位于基于重力方向的頂部上。
[0026]為更進一步闡述本專利技術為達成預定專利技術目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及具體實施例，對依據本專利技術提出的一種磁性隨機存儲器架構，其具體實施方式、結構、特征及其功本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種磁性隨機存儲器架構，包括具有多個存儲單元的存儲陣列，每一儲存單元設置于位線與字線相交的部位，每一存儲單元具有多指結構的存取晶體管與磁性隧道結，其特征在于，所述存取晶體管是由兩根多晶硅柵或金屬柵，源極有源區，漏極有源區，半導體襯底構成；所述漏極有源區，位于兩根多晶硅柵或金屬柵中間，并通過接觸點，金屬平臺，過孔而連接到上層的磁性隧道結；所述源極有源區，位于兩根多晶硅柵或金屬柵的兩側，并與相鄰的存儲單元中存取晶體管的源極共享，并通過源極金屬連線連接。2.如權利要求1所述磁性隨機存儲器架構，其特征在于，在每一列存儲單元中，通過共享各存儲單元中存取晶體管外...

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂玉鑫，戴瑾，
申請(專利權)人：上海磁宇信息科技有限公司，
類型：發明
國別省市：