一次性可编程存储单元以及一次性可编程存储器阵列的制作方法

本申请涉及集成电路制造领域，具体而言，涉及一种一次性可编程存储单元以及一次性可编程存储器阵列。

背景技术：

1、信息安全在信息传输中的作用越来越重要，otp(one time programmable，一次可编程)存储器是常见的一种nvm(non-volatile memory，非易失存储器)，其特点是可靠性高、安全性高、抗干扰能力强，在密钥保存、rfid以及空间军事等保密性要求高，环境复杂的场合中应用广泛。一旦otp存储器单元经编程，所述单元便维持永久状态。通过对otp阵列施加编程信号，使得指定的mtj(magnetic tunnel junctions，磁隧道结)单元发生不可逆的击穿，由此实现一次性编程写入，一次性编程在编程过程中不可逆转，只允许写一次它的存储结构。

2、mtj中间的称为势垒层，上下为自由层和参考层，针对mtj的一次性编程通常采用加高压的方式击穿势垒层，击穿后的势垒层表现为低阻抗(约100欧姆左右)。势垒层的击穿电压比普通的编程电压要高，并且由于开关管存在导通电阻，导致外部的电压必须足够高才能保证有效击穿mtj的势垒层，这种传统的方式往往需要额外的高压输入结构，不仅设计电路结构复杂，也增加了一次编程的功耗。

3、因此，亟需一种不需要额外的高压输入结构的一次性可编程器件。

4、在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种一次性可编程存储单元以及一次性可编程存储器阵列，以解决现有技术中需要额外的高压输入结构来击穿磁性隧道结的问题。

2、为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种一次性可编程存储单元，包括第一mos(metal oxide semiconductor，金属氧化物半导体)晶体管、磁性隧道结以及开关器件，其中，所述第一mos晶体管用于与第一字线以及位线电连接；所述磁性隧道结与所述第一mos晶体管电连接，所述磁性隧道结还用于与源极线电连接；所述开关器件分别与所述第一mos晶体管以及所述磁性隧道结电连接。

3、进一步地，所述第一mos晶体管包括控制端、第一端以及第二端，所述第一mos晶体管的控制端用于与所述第一字线电连接，所述第一mos晶体管的第一端用于与所述位线电连接。

4、进一步地，所述磁性隧道结包括第一端以及第二端，所述磁性隧道结的第一端与所述第一mos晶体管的第二端电连接，所述磁性隧道结的第二端用于与所述源极线电连接。

5、进一步地，所述开关器件包括二极管，所述二极管的正极与所述第一mos晶体管的控制端电连接，所述二极管的负极与所述第一mos晶体管的第二端电连接。

6、进一步地，所述磁性隧道结包括依次层叠的第一电极层、参考层、势垒层、自由层以及第二电极层。

7、进一步地，所述磁性隧道结的所述第二电极层与所述第一mos晶体管的第二端电连接，所述磁性隧道结的所述第一电极层与所述源极线电连接。

8、进一步地，所述存储单元还包括第二mos晶体管，所述第二mos晶体管与所述二极管电连接，所述第二mos晶体管还分别用于与所述第一字线以及第二字线电连接。

9、进一步地，所述第二mos晶体管包括控制端、第一端以及第二端，所述第二mos晶体管的第二端与所述二极管的正极电连接，所述第二mos晶体管的第一端用于与所述第一字线电连接，所述第二mos晶体管的控制端用于与所述第二字线电连接。

10、进一步地，在写入模式下，所述第一mos晶体管以及所述第二mos晶体管均导通。

11、进一步地，在读取模式下，所述第一mos晶体管导通，且所述第二mos晶体管不导通。

12、根据本申请的另一方面，提供了一种一次性可编程存储器阵列，所述一次性可编程存储器阵列包括多个一次性可编程存储单元，所述一次性可编程存储单元为任意一种所述的一次性可编程存储单元。

13、应用本申请的技术方案，所述一次性可编程存储单元，包括第一mos晶体管、磁性隧道结以及开关器件，其中，所述第一mos晶体管用于与第一字线以及位线电连接；所述磁性隧道结与所述第一mos晶体管电连接，所述磁性隧道结还用于与源极线电连接；所述开关器件分别与所述第一mos晶体管以及所述磁性隧道结电连接。该一次性可编程存储单元通过开关器件将第一字线上的电流引入磁性隧道结，因此提供给磁性隧道结的击穿电压除了由位线提供还可由第一字线提供，从而使位线的提供较低的电压即可以使得磁性隧道击穿，进而解决了现有技术中需要额外的高压输入结构来击穿磁性隧道结的问题。

技术特征：

1.一种一次性可编程存储单元，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的存储单元，其特征在于，所述第一mos晶体管包括控制端、第一端以及第二端，所述第一mos晶体管的控制端用于与所述第一字线电连接，所述第一mos晶体管的第一端用于与所述位线电连接。

3.根据权利要求2所述的存储单元，其特征在于，所述磁性隧道结包括第一端以及第二端，所述磁性隧道结的第一端与所述第一mos晶体管的第二端电连接，所述磁性隧道结的第二端用于与所述源极线电连接。

4.根据权利要求3所述的存储单元，其特征在于，所述开关器件包括：

5.根据权利要求3所述的存储单元，其特征在于，所述磁性隧道结包括依次层叠的第一电极层、参考层、势垒层、自由层以及第二电极层。

6.根据权利要求5所述的存储单元，其特征在于，所述磁性隧道结的所述第二电极层与所述第一mos晶体管的第二端电连接，所述磁性隧道结的所述第一电极层与所述源极线电连接。

7.根据权利要求4所述的存储单元，其特征在于，所述存储单元还包括：

8.根据权利要求7所述的存储单元，其特征在于，所述第二mos晶体管包括控制端、第一端以及第二端，所述第二mos晶体管的第二端与所述二极管的正极电连接，所述第二mos晶体管的第一端用于与所述第一字线电连接，所述第二mos晶体管的控制端用于与所述第二字线电连接。

9.根据权利要求8所述的存储单元，其特征在于，在写入模式下，所述第一mos晶体管以及所述第二mos晶体管均导通。

10.根据权利要求8所述的存储单元，其特征在于，在读取模式下，所述第一mos晶体管导通，且所述第二mos晶体管不导通。

11.一种一次性可编程存储器阵列，其特征在于，所述一次性可编程存储器阵列包括多个一次性可编程存储单元，所述一次性可编程存储单元为权利要求1至10中任意一项所述的一次性可编程存储单元。

技术总结本申请提供了一种一次性可编程存储单元以及一次性可编程存储器阵列。该一次性可编程存储单元包括第一MOS晶体管、磁性隧道结以及开关器件，其中，第一MOS晶体管用于与第一字线以及位线电连接；磁性隧道结与第一MOS晶体管电连接，磁性隧道结还用于与源极线电连接；开关器件分别与第一MOS晶体管以及磁性隧道结电连接。该一次性可编程存储单元通过开关器件将第一字线上的电流引入磁性隧道结，因此提供给磁性隧道结的击穿电压除了由位线提供还可由第一字线提供，从而使位线提供较低的电压即可以使得磁性隧道击穿，进而解决了现有技术中需要额外的高压输入结构来击穿磁性隧道结的问题。技术研发人员：杨晓蕾,张楠,沈岙,赵京升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：2024/4/7