[发明专利]磁阻存储器中的冗余磁性隧道结

说明书

自旋力矩磁性随机存取存储器(MRAM)中的存储器单元在每个存储器单元内包括至少两个磁性隧道结，其中，每个存储器单元只存储信息的单个数据位。即使当存储器单元内的磁性隧道结中的一个有缺陷并且不再正常运行时，与存储器单元耦接的存取电路系统也能够对存储器单元进行读取和写入。可以结合多磁性隧道结存储器单元来使用自参考和参考读取。在一些实施例中，对存储器单元的写入迫使所有磁性隧道结成为已知状态，而在其它实施例中，迫使磁性隧道结的子集处于已知状态。

本申请是申请日为2015年8月13日、于2017年2月17日进入中国国家阶段、申请号为201580044096.4、发明名称为“磁阻存储器中的冗余磁性隧道结”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年4月27日提交的美国非临时申请No.14/697,577和2014年8月20日提交的美国临时申请No.62/039,800的优先权，这两个美国申请中的每个的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本文中的公开总体上涉及自旋力矩磁性存储器装置，并且更具体地涉及在存储单个数据位的存储器单元中包括多个磁性隧道结。

背景技术

电阻型存储器装置通过以下来存储信息：控制各存储器单元两端的电阻，使得通过存储器单元的读取电流将导致具有基于存储在存储器单元中的信息的幅度的电压降。例如，在某些磁性存储器装置中，可以基于存储器单元内的磁阻层的相对磁性状态而变化各存储器单元中的磁性隧道结(MTJ)两端的电压降。在这种存储器装置中，通常有，磁性隧道结的一部分具有固定的磁性状态，而另一部分具有可以相对于固定磁性状态而被控制的自由磁性状态。因为通过存储器单元的电阻基于自由部分的磁性取向而改变，所以可以通过设置自由部分的取向来存储信息。随后，通过感测自由部分的取向来取回该信息。这种磁性存储器装置在本领域中是熟知的。

可以通过发送通过存储器装置的自旋极化写入电流来实现对磁性存储器单元的写入，其中，自旋极化电流所承载的角动量可以改变自由部分的磁性状态。取决于通过存储器单元的电流的方向，所得的自由部分的磁化将相对于固定部分要么处于第一状态要么处于第二状态。在一些自旋力矩装置中，第一状态和第二状态分别对应于与固定部分平行的自由部分和与固定部分反平行的自由部分。如果平行取向代表逻辑“0”，则反平行取向可代表逻辑“1”，或者反之亦然。因此，流过存储器单元的写入电流的方向确定了存储器单元被写成第一状态还是第二状态。这种存储器装置常常被称为自旋力矩转换存储器装置。在这种存储器中，写入电流的幅度通常大于用于感测存储在存储器单元中的信息的读取电流的幅度。

可以通过在存储器单元两端施加电压脉冲来实现引发通过存储器单元的写入电流或“编程电流”。因为单元内的磁性隧道结的结构中的潜在缺陷、高编程电压或其它原因，电压脉冲的重复施加和所得的写入电流会造成存储器单元的磁性隧道结内的隧道势垒的介电击穿。当出现隧道势垒的这种击穿或某种其它失效时，存储器单元不再正常运行，并且不能对其读取或写入。如此，存在对于响应于重复的编程操作而不易受失效影响的稳健的磁阻存储器单元的需求。

附图说明

图1是根据示例性实施例的磁性存储器单元的示意图；

图2是根据示例性实施例的磁性存储器单元的示意图；

图3是根据另一个示例性实施例的磁性存储器单元的示意图；

图4是根据又一个示例性实施例的磁性存储器单元的示意图；

图5是根据示例性实施例的存取存储器单元的方法的流程图；

图6是根据示例性实施例的存取存储器单元的方法的流程图；

图7是根据另一个示例性实施例的读取存储在存储器单元中的单个数据位的方法的流程图；

图8是根据示例性实施例的磁阻存储器的一部分的框图；