[发明专利]磁性随机存取存储器（MRAM）和操作方法

说明书

一种存储器装置包括第一存储单元，所述第一存储单元具有第一晶体管、第二晶体管和电阻式存储元件。在读取操作期间，感测电流被引导穿过所述第二晶体管，并且所述第一晶体管用于感测在所述电阻式存储元件的第一端处的反馈电压。在写入操作期间，电流被引导穿过所述第一和第二晶体管。

技术领域

本发明大体上涉及磁性随机存取存储器(MRAM)，且更具体来说，涉及利用具有多个晶体管和磁性隧道结(MTJ)元件的单元的MRAMS。

背景技术

一种新兴的存储器是利用磁性隧道结(MTJ)的自旋转移力矩 MRAM(STT-MRAM。STT-MRAM存储器被视为与快闪存储器和其它非易失性存储器竞争。然而，从商业角度实际地说，这些存储器必须具有与当前存储器技术相当的存储器密度、可进行扩展以供后人使用、在低电压下操作、具有低电力消耗，并且具有竞争性读取/写入速度。

通过将电流传递穿过MTJ元件，使其处于低电阻状态或高电阻状态来实现存储数据。通过感测这两个状态之间的MTJ元件中的电阻差，实现对存储在存储器中的数据的读取。通常，存储单元的存储状态可通过比较所述单元状态与参考单元的状态来确定。然而，高状态和低状态之间的电阻差可能极小，这需要具有高灵敏度的感测放大器。因此，需要一种对改进的读取操作具有增加了的灵敏度的感测方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种存储器装置，包括：第一存储单元，其包括第一晶体管、第二晶体管和电阻式存储元件，其中在读取操作期间，感测电流被引导穿过所述第二晶体管，并且所述第一晶体管用于感测在所述电阻式存储元件的第一端处的反馈电压，并且在写入操作期间，电流被引导穿过所述第一和第二晶体管。

可选地，存储器装置，另外包括：感测放大器；第二存储单元，其包括第一晶体管、第二晶体管和电阻式存储元件；字线，其耦合到所述第一和第二存储单元的所述第一和第二晶体管的控制栅极；以及源线，其耦合到所述第一和第二存储单元中的所述电阻式存储元件的第二端，其中所述第二存储单元的所述第一晶体管由所述感测放大器使用以在所述读取操作期间感测在所述第一存储单元中的所述电阻式存储元件的所述第二端处的反馈电压。

可选地，在所述读取操作期间，在所述第二存储单元的所述第一晶体管的第一电流电极处的电压与在所述第一存储单元的所述电阻式存储元件的所述第二端处的电压大致相同。

可选地，在读取操作期间，所述第一存储单元的所述第一晶体管的第一电流电极经耦合以为第三存储单元提供反馈。

可选地，所述第一存储单元紧邻地耦合到所述第二存储单元。

可选地，在所述读取操作期间，所述第二存储单元的所述第二晶体管的第一电流电极经耦合以浮动，或耦合到源电压；所述第二存储单元的所述第一和第二晶体管的第二电流电极耦合到所述第二存储单元的所述电阻式存储元件的所述第一端。

可选地，在所述读取操作期间，所述第一存储单元的所述第二晶体管的第一电流电极耦合到感测电压；所述第一存储单元的所述第一和第二晶体管的第二电流电极耦合到所述第一存储单元的所述电阻式存储元件的所述第一端。

可选地，所述第一和第二存储单元的所述电阻式存储元件包括磁性隧道结。

可选地，在所述读取操作期间，在所述第一存储单元中的所述电阻式存储元件的所述第二端处的所述反馈电压用于调整提供到所述第一存储单元的电流。

可选地，存储器装置另外包括：在所述感测放大器中的第一电容器，所述电容器耦合到在所述第一存储单元的所述电阻式存储元件的所述第一端处的所述反馈电压，其中所述第一电容器为在所述第一存储单元的所述电阻式存储元件的所述第一端处的所述反馈电压提供高阻抗路径。

可选地，存储器装置另外包括：在所述感测放大器中的放大器，其中所述第一电容器包括在所述读取操作期间耦合到所述放大器的第一输入端的第一端和耦合到所述反馈电压的第二端。