磁存储器件以及向磁存储器件写入数据的方法技术

提供了一种磁存储器件以及向所述磁存储器件写入数据的方法。所述磁存储器件包括：界定多个单位单元区域的多条字线和多条位线；设置于每一单位单元区域内的晶体管；以及磁隧道结（ＭＴＪ）元件，其与晶体管形成组合，并且具有ＭＴＪ单元以及位于所述ＭＴＪ单元的两侧的形成磁场的第一和第二焊盘层，其中，每一晶体管的漏极连接至对应的单元区域内的第一焊盘层，其源极连接至相邻的单位单元区域内的第二焊盘层，以及每一晶体管的栅极连接至对应的单位单元区域内的对应的字线，其漏极连接至对应的单位单元区域内的位线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种存储器件，更具体而言，涉及一种具有高单元选择性且其中能够降低驱动电压的磁存储器件，以及向所述磁存储器件写入数据的方法。
技术介绍
磁存储器件包括磁隧道结(tunneling junction，MTJ)单元，所述磁隧道结单元具有作为存储节点的隧道层和设置在所述隧道层之上和之下的磁层。磁存储器件是采用MTJ单元的电阻特性写入位数据的非易失存储器件。当MTJ单元的磁层的磁化方向相同时，MTJ单元具有低电阻。当磁层的磁化方向彼此相反时，MTJ单元具有高电阻。当MTJ单元具有低电阻时，可以认为向磁存储器件写入了例如1的预定位数据。此外，当MTJ单元具有高电阻时，可以认为向磁存储器件写入了例如0的预定位数据。通过测量MTJ单元的电阻或电流，并将所述电阻或电流与参考值对比读取通过这种方式写入到磁存储器件内的位数据。已经有人提出了具有这种工作特性的各种磁存储器件(下文称为常规磁存储器件)，图1示出了其实例。图1是常规磁存储器件的横截面图。参考图1，在半导体衬底10上设置栅电极G。分别在半导体衬底10上的栅电极G和与栅电极G相邻的两个场氧化层(未示出)之间形成源极区和漏极区S和D。栅电极G以及源极区和漏极区S和D构成了场效应晶体管(下文称为晶体管)。数位线DL存在于与栅电极G分隔预定垂直距离的位置。由数位线(digit line)DL形成磁RAM的写入操作所需的部分磁场。以层间电介质(ILD)层12覆盖数位线DL和晶体管。通孔h1存在于ILD层12内，由导电芯杆14填充通孔h1。导电焊盘16存在于ILD层12上。导电焊盘16覆盖导电芯杆14的上表面，并且一直延伸预定距离到达数位线DL。MTJ单元18设置在导电焊盘16的预定区域上。MTJ单元18设置于数位线DL的正上方。覆盖导电焊盘16和MTJ单元18的ILD层20存在于ILD层12上。在ILD层12内形成通过其暴露MTJ单元18的上表面的通孔h2。填充通孔h2位线22存在于ILD层20上。图2示出了图1所示的常规磁RAM的写入和读取操作的电流的流动。在图2中，虚线A1表示写入操作中的电流路径，细点划线A2表示读出操作中的电流路径。参考图2，在写入操作中电流流过选中的位线BL。因此，即使通过选定的字线WL选择了将要写入的单元，由流过选定的位线BL产生的磁场也会影响选定的MTJ单元18和未选定的连接至选定的位线BL的其他MTJ单元(未示出)。因而，向未选定的其他MTJ单元写入不希望的数据的可能性高。在常规磁RAM中，这表示MTJ单元选择性低。
技术实现思路
本专利技术提供了一种其中能降低驱动电压的具有高单元选择性的磁存储器件。根据本专利技术的一方面，提供了一种磁存储器件，所述磁存储器件包括界定多个单位单元区域的多条字线和多条位线；设置于每一单位单元区域内的晶体管；以及磁隧道结(MTJ)元件，其与晶体管形成组合，并且具有MTJ单元以及位于所述MTJ单元的两侧的形成磁场的第一和第二焊盘层，其中，每一晶体管的漏极连接至对应的单元区域内的第一焊盘层，其源极连接至相邻的单位单元区域内的第二焊盘层，且每一晶体管的栅极连接至对应的单位单元区域内的对应的字线，其漏极连接至对应的单位单元区域内的位线。根据本专利技术的另一方面，提供了一种向磁存储器件内写入数据的方法，所述方法包括以在所述磁存储器件的一条字线上的选定存储区域内极化的形式向磁隧道结(MTJ)元件内写入数据，其中，通过位于对应的存储区域内的晶体管切换相对于MTJ元件的一侧的磁场，通过同一未选字线上的相邻单元的晶体管切换相对于MTJ单元的另一侧的磁场。可以通过流经对应单元区域内的晶体管的第一电流形成由对应的单元区域内的晶体管切换的磁场，并且可以通过流经对应的单元区域内的MTJ单元的第二电流形成由相邻单元内的晶体管切换的磁场。所述第一和第二焊盘层的厚度可以小于100nm。所述位线和所述MTJ单元可以彼此间隔至少300nm的缝隙。根据本专利技术，能够增强MTJ单元的选择性，降低磁存储器件的驱动功率。附图说明通过参考附图详细描述其示范性实施例，本专利技术的以上和其他特征和优势将变得更加显见，附图中图1是常规磁存储器件的横截面图；图2是当图1的磁存储器件工作时，流过磁存储器件的电流路径的横截面图。图3是根据本专利技术实施例的存储器件的等效电路图。图4是说明根据本专利技术另一实施例的存储器件的主要元件的示意性布局的立体图。图5是用于理解图4的存储器件的，基于电流路径的字线的元件的布局的延伸视图。图6A和图6B是根据本专利技术的磁存储器件的磁隧道结(MTJ)单元的示意性构造的提取(extracted)透视图和横截面图。图7是说明向根据本专利技术实施例的磁存储器件写入数据的方法的等效电路图；以及图8是说明从根据本专利技术实施例的磁存储器件读取数据的方法的等效电路图。具体实施例方式现在将参考附图更为充分地描述本专利技术，附图中展示了本专利技术的示范性实施例。在附图中，为了清晰起见夸大了层和区域的厚度。现在，将说明据本专利技术实施例的磁存储器件(下文称为根据本专利技术的存储器件)。图3是根据本专利技术实施例的存储器件的等效电路图，图4是说明根据本专利技术另一实施例的存储器件的主要元件的示意性构造的立体图。参考图3，在X-Y矩阵上沿横向设置位线B1、B2、B3、B4...Bm，沿纵向设置字线W1、W2、W3...Wn，由位线和字线界定单位单元区域。在由位线B1、B2、B3、B4...Bm和字线W1、W2、W3...Wn界定的每一单位单元区域内设置晶体管30和MTJ元件40。这里，MTJ元件40包括MTJ单元41以及第一和第二焊盘层(图4的42和43)，所述第一和第二焊盘层形成于MTJ单元41的两侧(图中的上侧和下侧)，它们形成了MTJ元件41的极化所需的磁场。在每一单位单元区域内将晶体管TR的有源层和MTJ元件40串连，在所有的单位单元区域内重复形成这一连接结构。因此，其栅极连接至字线W1到Wn之一的每一晶体管TR和MTJ元件40重复地相互串连。晶体管30的漏极和MTJ单元40的连接节点连接至相邻的位线B1到Bm，每一晶体管的源极通过相邻的另一单位单元区域内的MTJ元件40电连接至位线B1到Bm。参考示出了根据本专利技术实施例的存储器件的图4，平行设置晶体管30的有源层。在这种情况下，相邻的有源层具有沿不同方向互相交叉的源极S和漏极D。在两个相邻的有源层30的漏极D和源极S内垂直形成芯杆(plug)62和63。在每一芯杆62和63上设置MTJ元件的第一焊盘层42和第二焊盘层43。相对的第一和第二焊盘层42和43相互平行，MTJ单元41插置于其间。在第二焊盘层43上形成芯杆63。芯杆63连接至第二焊盘层43上的位线50。根据本实施例，第一和第二焊盘层42和43的厚度可以小于100nm，其宽度可以小于100nm。位线50和与位线50相邻的第二焊盘层43可以彼此间隔至少300nm的缝隙。图5是用于理解图4所示的存储器件的，以曲折形状(zigzag shape)设置的晶体管30和MTJ元件40的示意性截面图。在图5中，每一晶体管的栅极G对应于由虚线表示的单根字线。如图5所示，晶体管30和MTJ元件相互串连，类似MTJ-TR-MTJ-...-TR。将用于连接源极S和MTJ元件40的部分通过芯杆44连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁存储器件，包括：界定多个单位单元区域的多条字线和多条位线；设置于每一所述单位单元区域内的晶体管；以及磁隧道结元件，其与晶体管形成组合，并且具有磁隧道结单元以及位于所述磁隧道结单元的两侧的形成磁场的第一和第二焊盘 层，其中，每一晶体管的漏极连接至对应的单元区域内的所述第一焊盘层，其源极连接至相邻的单位单元区域内的所述第二焊盘层，且每一晶体管的栅极连接至对应的单位单元区域内的对应的字线，其漏极连接至对应的单位单元区域内的位线。

【技术特征摘要】
KR 2006-2-22 17028/061.一种磁存储器件，包括界定多个单位单元区域的多条字线和多条位线；设置于每一所述单位单元区域内的晶体管；以及磁隧道结元件，其与晶体管形成组合，并且具有磁隧道结单元以及位于所述磁隧道结单元的两侧的形成磁场的第一和第二焊盘层，其中，每一晶体管的漏极连接至对应的单元区域内的所述第一焊盘层，其源极连接至相邻的单位单元区域内的所述第二焊盘层，且每一晶体管的栅极连接至对应的单位单元区域内的对应的字线，其漏极连接至对应的单位单元区域内的位线。2.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中，所述第一和第二焊盘层的厚度小于100nm。3.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中，所述位线和所述磁隧道结单元彼此间隔至少300nm的缝隙。4.根据权利要求2所述的磁存储器件，其中，所述位线和所述磁隧道结单元彼此间隔至少300nm的缝隙。5.一种向磁存储器件写入数据的方法，所述方法包括以在所述磁存储器件的一条字线上的选定存储区域内极化的形式向磁隧道结元件内写入数据，其中，通过位于对应的存储区域内的晶体管切换相对于所述磁隧道结元件的一侧的磁场，通过同一未选字线上的相邻单元的晶体管切换相对于磁隧道结单元的另一侧的磁场。6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过流经对应单元区域内的晶体管的第一电流形成由对应的单元区域内的晶体管切换的磁场，且通过流经对应的单元区域内的磁隧道结单元的第二电流形成由相邻单元内的晶体管切换的磁场。7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一和第二电流之和具有大于所述磁隧道结元件的磁化所需的最小电流的值，且每一所述第一和第二电流均具有小于所述最小电流的值。8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一和第二电流之和具有大于所述磁隧道结元件的磁化所需的最小电流的值，且每一所述第一和第二电流均具有小于所述最小电流的值。9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述磁存储器件包括界定多个单位单元区域的多条字线和多条位线；设置于每一单位单元区域内的晶体管；以及磁隧道结元件，其与晶体管形成组合，并且具有磁隧道结单元以及位于所述磁隧道结单元的两侧的形成磁场的第一和第二焊盘层，其中，每一晶体管的漏极连接至对应的单元区域内的第一焊盘层，其源极连接至相邻的单位单元区域内的所述第二焊盘层，且每一晶体管的栅极连接至对应的单位单元区域内的对应的字线，其漏极连接至对应的单位单元区域内的位线。10.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：金泰完，黄仁俊，曹永真，金起园，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]