一种基于MRAM的一次性可编程存储器的制作方法

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种基于mram的一次性可编程存储器。

背景技术：

1、一次性可编程存储器是一种非易失性存储器，其只允许被编程一次，一但被编程后就不能再进行修改，因此一次性可编程存储器常用于存储可靠且需要重复读取的数据，包括存储芯片的配置信息，如trim信息、失效地址，器件id和制造id等。一次性可编程存储器包括存储单元与参考单元，存储的数据为“0”时与存储的数据为“1”时所对应的存储单元的等效电阻是不同的；在读取数据时基于存储单元的等效电阻与参考单元的等效电阻判断一次性可编程存储器中存储的数据为“0”还是为“1”。

2、mram(magnetic random access memor，磁性随机存储器)是一种非易失性的磁旋随机存储器，它利用磁性隧道结的磁电阻效应来存储和读取数据。磁性隧道结在短路态、平行态及反平行态时的等效电阻互不相同，所以在存储数据时通过改变磁性隧道结的状态进而使磁性隧道结的等效电阻发生变化，然后基于磁性隧道结的等效电阻与预设读取电阻读取mram中存储的数据信息。

3、一次性可编程存储器与mram均是很常用的存储器，但由于二者的生产工艺不同，需要通过不同的生产线分别生产一次性可编程存储器与mram，生产成本较高，生产过程比较繁琐。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于mram的一次性可编程存储器，可以利用相同的生产工艺生产mram和基于mram的一次性可编程存储器，降低生产成本，简化生产工艺。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于mram的一次性可编程存储器，包括存储单元、参考单元及比较电路，所述存储单元包括第一顶部金属线、第一底部金属线、n个第一顶部通孔、n个第一底部通孔及n个存储子单元，n为正整数；

3、所述存储子单元包括第一金属柱及第一磁性隧道结；

4、n个所述第一金属柱的第一端分别与n个所述磁性隧道结的第一端一一对应连接，n个所述第一金属柱的第二端分别与n个所述第一底部通孔的第一端连接，n个所述磁性隧道结的第二端分别与n个所述第一顶部通孔的第一端连接，n个所述第一底部通孔的第二端均与所述第一底部金属线连接，n个所述第一顶部通孔的第二端均与所述第一顶部金属线连接；

5、所述比较电路的第一输入端与所述存储单元连接，第二输入端与所述参考单元连接，用于基于所述存储单元的等效电阻与所述参考单元的等效电阻输出高电平或低电平。

6、优选的，所述第一金属柱的等效电阻远小于所述第一磁性隧道结为平行态时的等效电阻。

7、优选的，所述存储子单元还包括设置于所述第一金属柱与所述第一底部通孔之间的第一底部电极。

8、优选的，所述第一金属柱的材质为钨或钛或钽。

9、优选的，所述参考单元包括第二顶部金属线、第二顶部通孔、第二底部金属线、连接层、第二底部通孔及m个第二金属柱，且所述第二金属柱的等效电阻远大于所述连接层的等效电阻，m为不小于2的正整数；

10、所述连接层用于串联m个所述第二金属柱，m个所述第二金属柱串联后的第一端与所述第二顶部通孔连接，m个所述第二金属柱串联后的第二端与所述第二底部通孔连接，所述第二底部通孔与所述第二底部金属线连接，所述第二顶部通孔与所述第二顶部金属线连接。

11、优选的，还包括第二底部电极；

12、所述第二底部电极设置于m个所述第二金属柱串联后的第二端与所述第二底部通孔之间。

13、优选的，所述连接层为第二磁性隧道结和/或金属连接层。

14、优选的，所述第二金属柱的材质为钨或钛或钽。

15、优选的，还包括选通电路及读取电路；

16、所述读取电路用于读取与所述选通电路选中的存储单元连接的比较电路输出的电平。

17、优选的，所述参考单元的等效电阻为所述存储单元中的各个所述磁性隧道结为短路态时的等效电阻加各个所述磁性隧道结为平行态时的等效电阻的和的二分之一。

18、本发明提供了一种基于mram的一次性可编程存储器，该基于mram的一次性可编程存储器包括存储单元、参考单元及比较电路，其中存储单元中包括第一磁性隧道结，并且存储单元中的第一金属柱的等效电阻远小于所述第一磁性隧道结为平行态时的等效电阻，所以存储单元的等效电阻主要由第一磁性隧道结的状态决定，本发明中的存储单元的存储原理和结构与mram一致，因此可以利用相同的生产工艺生产mram和基于mram的一次性可编程存储器，降低了生产成本，简化了生产工艺。

技术特征：

1.一种基于mram的一次性可编程存储器，其特征在于，包括存储单元、参考单元及比较电路，所述存储单元包括第一顶部金属线、第一底部金属线、n个第一顶部通孔、n个第一底部通孔及n个存储子单元，n为正整数；

2.如权利要求1所述的基于mram的一次性可编程存储器，其特征在于，所述第一金属柱的等效电阻远小于所述第一磁性隧道结为平行态时的等效电阻。

3.如权利要求2所述的基于mram的一次性可编程存储器，其特征在于，所述存储子单元还包括设置于所述第一金属柱与所述第一底部通孔之间的第一底部电极。

4.如权利要求2所述的基于mram的一次性可编程存储器，其特征在于，所述第一金属柱的材质为钨或钛或钽。

5.如权利要求1所述的基于mram的一次性可编程存储器，其特征在于，所述参考单元包括第二顶部金属线、第二顶部通孔、第二底部金属线、连接层、第二底部通孔及m个第二金属柱，且所述第二金属柱的等效电阻远大于所述连接层的等效电阻，m为不小于2的正整数；

6.如权利要求5所述的基于mram的一次性可编程存储器，其特征在于，还包括第二底部电极；

7.如权利要求5所述的基于mram的一次性可编程存储器，其特征在于，所述连接层为第二磁性隧道结和/或金属连接层。

8.如权利要求5所述的基于mram的一次性可编程存储器，其特征在于，所述第二金属柱的材质为钨或钛或钽。

9.如权利要求1所述的基于mram的一次性可编程存储器，其特征在于，还包括选通电路及读取电路；

10.如权利要求1至9任一项所述的基于mram的一次性可编程存储器，其特征在于，所述参考单元的等效电阻为所述存储单元中的各个所述磁性隧道结为短路态时的等效电阻加各个所述磁性隧道结为平行态时的等效电阻的和的二分之一。

技术总结本发明公开了一种基于MRAM的一次性可编程存储器，涉及半导体制造领域，该基于MRAM的一次性可编程存储器包括存储单元、参考单元及比较电路，其中存储单元中包括第一磁性隧道结，并且存储单元中的第一金属柱的等效电阻远小于所述第一磁性隧道结为平行态时的等效电阻，所以存储单元的等效电阻主要由第一磁性隧道结的状态决定，本发明中的存储单元的存储原理和结构与MRAM一致，因此可以利用相同的生产工艺生产MRAM、一次性可编程存储单元及一次性可编程存储器，降低了生产成本，简化了生产工艺。技术研发人员：王跃锦,何世坤,于志猛,郑泽杰受保护的技术使用者：浙江驰拓科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15