具有局部参考单元的电阻式存储器阵列的制作方法

本公开涉及存储器阵列(memory array)，更具体地，涉及具有参考单元的存储器阵列

背景技术：

1、电子设备使用存储器阵列来存储数据。在存储器阵列中，单元按列(沿位线)和行(沿字线)排列。存储器阵列可能是易失性的，一旦不再供电，存储在易失性存储器阵列中的所有数据都将丢失。相反，非易失性存储器(nonvolatile memory；nvm)阵列在断电时不会丢失数据。

2、电阻式nvm阵列具有高速、低功耗和低面积消耗的特点。电阻式存储器阵列使用感测放大器来确定由所选位线和字线的交叉点选择的存储器单元(memory cell)内的数据值。感测放大器将存储器单元内的电阻所产生的电压与参考电阻所产生的电压进行比较，以确定所选存储器单元内的数据值。

3、在一些示例中，电阻式结构可以是基于磁的(例如，磁随机存取存储器(magneticrandom access memory；mram))，这些结构可以包括自旋转移扭矩磁隧道结磁随机存取存储器(spin transfer torque-magnetic tunnel junction magnetic random accessmemory；stt-mtj mram)、自旋轨道扭矩mram(spin-orbit-torque mram；sot-mram)和压控磁各向异性磁隧道结磁随机存取存储器(voltage controlled magnetic anisotropymagnetic tunnel junction magnetic random access memory；vcma-mtj mram)。

4、典型的mram单元包括场效应晶体管(fet)(例如，n型场效应晶体管)和磁隧道结(mtj)设备。fet和mtj串联连接在源线(source line)和位线之间，fet的栅极由字线的状态控制。mtj是后段工艺(back end of the line；beol)多层结构，其包括由薄介电层(例如，薄氧化物层)分隔的固定铁磁层(即，钉扎层(pinned layer))和可切换铁磁层(即自由层)。

5、在电阻式存储器阵列中，例如，由于mram中有限的隧道磁阻(tunnelmagnetoresistance；tmr)，因此感测可能很困难。此外，在电阻式存储器阵列中，感测裕度(sensing margin)可能高度依赖于提供给感测放大器的电阻的扩展(spread)和可变性。

技术实现思路

1、根据本文的实施例，一种结构包括由多个非易失性存储器单元构成的阵列、连接到所述多个非易失性存储器单元的多个字线和多个位线、连接到所述多个非易失性存储器单元的多个感测放大器、可变电阻器和连接到所述多个感测放大器的多个参考单元。所述多个参考单元中的每一个具有晶体管，所述晶体管连接到所述可变电阻器、所述多个字线中的一个、与所述多个位线分离的参考位线和所述多个感测放大器。

2、在本文的另一个实施例中，一种结构包括由多个磁随机存取存储(mram)单元构成的阵列、连接到所述多个mram单元的多个字线和多个位线、连接到所述多个mram单元的多个感测放大器、可变电阻器和连接到所述多个感测放大器的多个参考单元。所述多个参考单元中的每一个具有晶体管，所述晶体管连接到所述可变电阻器、所述多个字线中的一个、与所述多个位线分离的参考位线和所述多个感测放大器。

3、本文的额外的实施例提供一种结构，具有由多个磁随机存取存储器(mram)单元构成的阵列、连接到所述多个mram单元的多个字线和多个位线、连接到所述多个mram单元的多个感测放大器、可变电阻器(具有连接到多个电阻式多晶硅电阻器的多个开关)以及连接到所述多个感测放大器的多个参考单元。所述多个参考单元中的每一个包括晶体管，所述晶体管连接到所述可变电阻器、所述多个字线中的一个、与所述多个位线分离的参考位线和所述多个感测放大器。

技术特征：

1.一种结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述晶体管仅通过布线直接连接所述参考位线，而没有在所述晶体管和所述参考位线间的组件。

3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述多个参考单元各自连接所述多个感测放大器中的多个。

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述多个参考单元各自连接所述多个字线中的不同一个。

5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述晶体管包括：

6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述多个非易失性存储器单元包括电阻式存储器元件，且其中，除所述多个参考单元缺少所述电阻式存储器元件外，所述多个参考单元与所述多个非易失性存储器单元中的一个相同。

7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述多个参考单元位于所述阵列内与所述多个非易失性存储器单元相同的位置，所述多个参考单元与所述多个非易失性存储器单元共享所述多个字线中的一个。

8.一种结构，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的结构，其特征在于，所述晶体管仅通过布线直接连接所述参考位线，而没有在所述晶体管和所述参考位线间的组件。

10.根据权利要求8所述的结构，其特征在于，所述多个参考单元各自连接所述多个感测放大器中的多个。

11.根据权利要求8所述的结构，其特征在于，所述多个参考单元各自连接所述多个字线中的不同一个。

12.根据权利要求8所述的结构，其特征在于，所述晶体管包括：

13.根据权利要求8所述的结构，其特征在于，所述多个磁随机存取存储器单元包括电阻式磁隧道结存储器元件，且其中，除了所述多个参考单元缺少所述电阻式磁隧道结存储器元件以外，所述多个参考单元与所述多个磁随机存取存储器单元相同。

14.根据权利要求8所述的结构，其特征在于，所述多个参考单元位于所述阵列内与所述多个磁随机存取存储器单元相同的位置，所述多个参考单元与所述多个磁随机存取存储器单元共享所述多个字线中的一个。

15.一种结构，其特征在于，包括：

16.根据权利要求15所述的结构，其特征在于，所述晶体管仅通过布线直接连接所述参考位线，而没有在所述晶体管和所述参考位线间的组件。

17.根据权利要求15所述的结构，其特征在于，所述多个参考单元各自连接到所述多个感测放大器中的多个。

18.根据权利要求15所述的结构，其特征在于，所述多个参考单元各自连接到所述多个字线中的不同一个。

19.根据权利要求15所述的结构，其特征在于，所述晶体管包括：

20.根据权利要求15所述的结构，其特征在于，所述多个磁随机存取存储器单元包括电阻式磁隧道结存储器元件，且其中，除了所述多个参考单元缺少所述电阻式磁隧道结存储器元件以外，所述多个参考单元与所述多个磁随机存取存储器单元相同。

技术总结本申请涉及具有局部参考单元的电阻式存储器阵列，提供一种结构，包括由多个非易失性存储器单元构成的阵列、连接到所述多个非易失存储器单元的多个字线和多个位线、连接到所述多个非易失性存储器单元的多个感测放大器以及连接到所述多个感测放大器的多个参考单元。所述多个参考单元中的每一个具有晶体管，所述晶体管连接可变电阻器、所述多个字线中的一个、与所述多个位线分离的参考位线与所述多个感测放大器。技术研发人员：C·R·丁尼帕提,R·拉加万,B·C·保罗受保护的技术使用者：格芯（美国）集成电路科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15