[发明专利]存储器单元、存储器系统与存储器单元的操作方法

说明书

本公开提供存储器单元、存储器系统与存储器单元的操作方法。存储器单元的第一层包括一第一晶体管以及一第二晶体管。第一晶体管和第二晶体管以交叉耦接配置彼此连接。第一晶体管的一第一漏极结构是电性耦接到第二晶体管的一第一栅极结构。第二晶体管的一第二漏极结构是电性耦接至第一晶体管的一第二栅极结构。存储器单元的第二层包括电性耦接于第一晶体管的第一漏极结构的一第一磁穿隧接面元件，以及电性耦接于第二晶体管的第二漏极结构的一第二磁穿隧接面元件。第二层位于第一层的上方。

技术领域

本公开实施例涉及存储器单元，且特别是涉及具有磁穿隧接面(magnetic tunneljunction，MTJ)元件的存储器单元。

背景技术

电子装置(例如计算机、可携式装置、只能手机、物联网(IoT)装置等)的发展促使人们对存储器装置的需求增加。通常，存储器装置可以是易失性存储器装置和非易失性存储器装置。易失性存储器装置可以在供电时存储数据，但是一旦断电，则可能会失去所存储的数据。不同于易失性存储器装置，即使在断电之后非易失性存储器装置也可以保留数据，但是可能比易失性存储器装置慢。

发明内容

本公开实施例提供一种存储器单元。存储器单元的第一层包括一第一晶体管以及一第二晶体管。第一晶体管和第二晶体管以交叉耦接配置彼此连接。第一晶体管的一第一漏极结构是电性耦接到第二晶体管的一第一栅极结构。第二晶体管的一第二漏极结构是电性耦接至第一晶体管的一第二栅极结构。存储器单元的第二层包括电性耦接于第一晶体管的第一漏极结构的一第一磁穿隧接面元件，以及电性耦接于第二晶体管的第二漏极结构的一第二磁穿隧接面元件。第二层位于第一层的上方。

再者，本公开实施例提供一种存储器系统。存储器系统包括一存储器单元和一存储器控制器。存储器单元包括交叉耦接的多个晶体管、一第一磁穿隧接面元件和一第二磁穿隧接面元件。交叉耦接的晶体管耦接于一第一节点以及一第二节点。第一磁穿隧接面元件耦接于一共同节点以及第一节点之间。第二磁穿隧接面元件耦接于共同节点以及第二节点之间。第一磁穿隧接面元件是设置在一部分的交叉耦接的晶体管的上方。第二磁穿隧接面元件是设置在另一部分的交叉耦接的晶体管的上方。存储器控制器耦接于存储器单元。存储器控制器通过以下方式对存储器单元进行编程：施加一第一电压至第一节点、在第一电压施加至第一节点时，施加一第二电压至第二节点、以及，在第一电压施加至第一节点且第二电压施加至第二节点时，施加一参考电压至共同节点。

再者，本公开实施例提供一种存储器单元的操作方法。通过一存储器控制器，施加一第一电压至一存储器单元的一第一磁穿隧接面元件的一第一钉扎层结构。通过存储器控制器，在第一电压被施加至第一磁穿隧接面元件的第一钉扎层结构时，施加一第二电压至存储器单元的一第二磁穿隧接面元件的一第二钉扎层结构。第一钉扎层结构与第二钉扎层结构耦接于交叉耦接的多个晶体管。通过存储器控制器，在第一电压被施加至第一磁穿隧接面元件的第一钉扎层结构以及第二电压被施加至第二磁穿隧接面元件的第二钉扎层结构时，施加一参考电压至第一磁穿隧接面元件的一第一自由层结构以及第二磁穿隧接面元件的一第二自由层结构。

附图说明

图1是显示根据本公开的一实施例的存储器系统。

图2是显示本公开一些实施例所述的具有MTJ元件的存储器单元。

图3A是显示根据本公开一些实施例所述的平行磁性状态的MTJ元件。

图3B是显示根据本公开一些实施例所述的反平行磁性状态的MTJ元件。

图4是显示根据本公开一些实施例所述的图2的存储器单元的操作的时序图。

图5A是显示根据本公开一些实施例所述的存储一个位元的第一状态(例如逻辑值“1”)的存储器单元的示意图。

图5B是显示根据本公开所述的存储一个位元的第二状态(例如逻辑值“0”)的存储器单元的示意图。