[发明专利]操作磁随机存取存储器装置的方法

说明书

本申请要求于2008年7月10日在韩国知识产权局提交的第 10-2008-0067205号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及一种操作磁随机存取存储器装置的方法。

背景技术

随着信息产业的发展，需要处理大量的信息，因此，对高容量信息存储 介质的需求持续增长。随着对高容量信息存储介质的需求的增长，已经开展 了对具有高的数据存储速度的小尺寸信息存储介质的研究，结果是开发了各 种类型的传统信息存储装置。

传统信息存储装置主要可以分为易失性信息存储装置和非易失性信息存 储装置。在易失性信息存储装置中，当断开电源时，存储的信息被擦除。然 而，易失性信息存储装置可以高速写入和读取信息。在非易失性信息存储装 置中，当断开电源时，存储的信息不被擦除。

易失性信息存储装置可以为动态随机存取存储器(DRAM)。硬盘驱动器 (HDD)和非易失性随机存取存储器(RAM)为非易失性数据存储装置。磁 随机存取存储器(MRAM)为非易失性信息存储装置，磁随机存取存储器可 以利用基于自旋相关电子输运现象的磁阻效应。

传统的MRAM装置可以包括彼此连接的磁阻结构和开关结构。磁阻结 构可以包括反铁磁层、固定层(pinned layer)、非磁层和自由层，开关结构可 以为晶体管。

MRAM装置可以利用自旋转移矩(STT)现象来处理高写入电流的问题， 并可以提高集成度和选择性。在STT中，可以利用电子的自旋转移通过允许 自旋极化的电流在MRAM装置中流动来使MRAM装置的自由层转换到期望 的方向。由于要求的电流随单元尺寸的减小而减小，因此可以实现致密化 (densification)。

然而，利用STT现象转换MRAM装置需要的临界电流密度对于要商业 化的磁存储装置来说太大。如果磁阻结构的自由层以与固定层的方向不同的 方向被磁化，则电阻太大。如果自由层以与固定层的方向相同的方向被磁化， 则电阻太小。由于电阻可以依赖磁场的方向而极大地变化，因此在磁阻结构 中流动的电流会变得不对称。

传统的MRAM装置可以具有包括源极、漏极、栅极电极的晶体管结构 和连接到源极或漏极的磁阻结构。磁阻结构可以连接到位线，栅极电极可以 连接到字线。

在将信息写入到传统MRAM装置的过程中，经字线施加电压VDD而与 要存储的数据无关。因此，由于磁阻结构被磁化的方向会导致源电压Vs改变。 因此，在源极和漏极之间沿第一方向流动的电流值I_DS可以与在源极和漏极之 间沿第二方向流动的电流值I_DS不同。

因此，由于在源极和漏极之间的电流值I_DS的不同，导致流过磁阻结构的 电流+I和-I的量变得不对称。因此，磁阻结构M的隧道势垒层可能破坏，或 者可能不能保证执行写入操作需要的电流。

发明内容

示例实施例涉及磁随机存取存储器装置和操作磁随机存取存储器装置的 方法。根据示例实施例的磁随机存取存储器装置可以包括磁阻结构和开关结 构。

示例实施例包括操作磁随机存取存储器装置的方法，当将信息写入到磁 随机存取存储器装置或从磁随机存取存储器装置擦除信息时，通过所述方法 可以执行对称电流操作。

根据至少一些示例实施例，通过将第一电压施加到开关结构的栅极，以 向磁阻结构提供沿第一方向的电流而将数据写入到磁阻结构，从而操作包括 磁阻结构和开关结构的磁随机存取存储器装置。第一电压处于沿第一方向的 电流与沿第二方向的电流相等的电平。

至少一个示例实施例提供了一种操作包括磁阻结构和开关结构的磁随机 存取存储器装置的方法。所述方法包括通过沿从开关结构到磁阻结构的方向 提供电流，并将第一栅极电压施加到开关结构的栅极来将第一数据写入到磁 阻结构。通过沿从磁阻结构到开关结构的方向提供电流来将第二数据写入到 磁阻结构。将第二栅极电压施加到开关结构的栅极来写入第二数据。第一栅 极电压可以比第二栅极电压高。

开关结构可以包括：源极和漏极，位于基板上；栅极结构，形成在所述 基板上并连接到所述栅极和漏极。磁随机存取存储器装置还可以包括用于改 变栅极电压的驱动器电路。所述驱动器电路可以为NMOS字线驱动器电路或 CMOS字线驱动器电路。