一种磁性随机存储阵列的制作方法

本发明涉及磁旋存储领域，特别是涉及一种磁性随机存储阵列。

背景技术：

1、磁性随机存储器(mram)具有读写速度快，功耗低，高密度，可擦写次数多(endurance)，可与cmos工艺集成等特点，是极具潜力的新型存储器。磁性隧道结(mtj)是mram芯片的核心单元，其主要由磁性自由层，绝缘层和磁性参考层组成。磁性自由层可以通过磁场或者自旋极化电流改变状态，磁性自由层与参考层的相对关系(平行态/反平行态)决定了位元的电阻高低，从而存储“0”或者“1”信息。

2、磁性随机存储阵列由若干行若干列位元组成。由于位线(bl)存在一定的电阻，位线越长，位线的电阻越大，且位线与mtj为串联关系，位线电阻会引入到写电路中；因此在阵列的不同位置，由于线阻的存在，当电源电压一致时，阵列不同位置的mtj分到的电压不同，影响到位元的擦写次数；图1为目前较为常见的mtj单元与外部电路的连接结构，图2为阵列结构的结构示意图(图2中与mtj单元串接的cmos为对应mtj单元的控制晶体管，bl为位线，wl为字线)，可以发现，由于线阻的不同，离电源的近远端位元分压不同，为保障远端的mtj单元正常工作，近端的mtj承受的电压要远高于设定的理想工作电压，导致近端与远端mtj单元的擦写次数有较大区别，电源近端的位元擦写次数失效数占据阵列总失效数的约50％。目前，解决方法一般为基于外围电路的补偿方案，该方案需考虑修复算法中字线替换导致的复杂性，在修复算法实施时效率较低。

3、因此，如何提供一种简单有效的提升存储阵列中的mtj单元的电压一致性的方法，从而提高存储阵列的擦写次数，提升存储阵列寿命，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种磁性随机存储阵列，以解决现有技术中存储阵列擦写次数低，寿命较短的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种磁性随机存储阵列，包括供能电源、位线及多个位元；

3、所述位元包括mtj单元及电连接结构；所述mtj单元通过所述电连接结构与其他元件相连；

4、单条所述位线依次连接多个所述位元；

5、所述电连接结构的补偿电阻值随对应的位元沿所述位线到所述供能电源的距离的增加而降低。

6、可选地，在所述的磁性随机存储阵列中，所述电连接结构的尺寸随对应的位元沿所述位线到所述供能电源的距离的增加而增加。

7、可选地，在所述的磁性随机存储阵列中，所述电连接结构的顶部电极/和或底部电极的尺寸随对应的位元沿所述位线到所述供能电源的距离的增加而增加。

8、可选地，在所述的磁性随机存储阵列中，所述电连接结构包括叠层结构，所述叠层结构包括通用导电层及限流导电层；

9、所述限流导电层的厚度随对应的位元沿所述位线到所述供能电源的距离的增加而降低。

10、可选地，在所述的磁性随机存储阵列中，所述叠层结构为所述电连接结构的顶部电极/和或底部电极。

11、可选地，在所述的磁性随机存储阵列中，所述电连接结构包括混合层结构，所述混合层结构为限流导电材料与通用导电材料的混合层；

12、所述限流导电材料在所述混合层结构中的含量随对应的位元沿所述位线到所述供能电源的距离的增加而降低。

13、可选地，在所述的磁性随机存储阵列中，所述混合层结构为所述电连接结构的顶部电极/和或底部电极。

14、可选地，在所述的磁性随机存储阵列中，所述磁性随机存储阵列根据所述位元中沿所述位线到所述供能电源的距离被分为多个存储分区，单个所述存储分区中的位元的电连接结构对应的补偿电阻值一致。

15、可选地，在所述的磁性随机存储阵列中，所述磁性随机存储阵列中的存储分区的数量的范围为4个至16个，包括端点值。

16、可选地，在所述的磁性随机存储阵列中，沿所述位线距离所述供能电源最近的位元对应的补偿电阻值根据位线寄生电阻确定；

17、所述位线寄生电阻为所述供能电源与沿所述位线距离所述供能电源最远的位元之间的位线的等效电阻。

18、本发明所提供的磁性随机存储阵列，包括供能电源、位线及多个位元；所述位元包括mtj单元及电连接结构；所述mtj单元通过所述电连接结构与其他元件相连；单条所述位线依次连接多个所述位元；所述电连接结构的补偿电阻值随对应的位元沿所述位线到所述供能电源的距离的增加而降低。由于不同的mtj单元需要通过对应的电连接结构才能接入所述位线，因此，本发明中根据所述mtj单元沿所述位线到所述供能电源的距离，为对应的电连接结构引入不同的补偿电阻，距离所述供能电源越远的mtj单元，显然对应的位线越长，位线带来的等效电阻越大，因此对应的补偿电阻越小，相反地，距离所述供能电源越近的mtj单元，对应的电连接结构的补偿电阻越大，以便使不同位置的mtj单元与所述供能电源之间的总电阻趋于一致，进而提升不同位置的位元的擦写次数的一致性，提升磁性随机存储阵列的寿命，同时，本发明的技术方案无需增加其他辅助电路，方法简单，工艺实现难度低，且与未来阵列微缩技术路径兼容，具有更强的泛用性。

技术特征：

1.一种磁性随机存储阵列，其特征在于，包括供能电源、位线及多个位元；

2.如权利要求1所述的磁性随机存储阵列，其特征在于，所述电连接结构的尺寸随对应的位元沿所述位线到所述供能电源的距离的增加而增加。

3.如权利要求2所述的磁性随机存储阵列，其特征在于，所述电连接结构的顶部电极/和或底部电极的尺寸随对应的位元沿所述位线到所述供能电源的距离的增加而增加。

4.如权利要求1所述的磁性随机存储阵列，其特征在于，所述电连接结构包括叠层结构，所述叠层结构包括通用导电层及限流导电层；

5.如权利要4所述的磁性随机存储阵列，其特征在于，所述叠层结构为所述电连接结构的顶部电极/和或底部电极。

6.如权利要求1所述的磁性随机存储阵列，其特征在于，所述电连接结构包括混合层结构，所述混合层结构为限流导电材料与通用导电材料的混合层；

7.如权利要6所述的磁性随机存储阵列，其特征在于，所述混合层结构为所述电连接结构的顶部电极/和或底部电极。

8.如权利要求1所述的磁性随机存储阵列，其特征在于，所述磁性随机存储阵列根据所述位元中沿所述位线到所述供能电源的距离被分为多个存储分区，单个所述存储分区中的位元的电连接结构对应的补偿电阻值一致。

9.如权利要8所述的磁性随机存储阵列，其特征在于，所述磁性随机存储阵列中的存储分区的数量的范围为4个至16个，包括端点值。

10.如权利要求1至9任一项所述的磁性随机存储阵列，其特征在于，沿所述位线距离所述供能电源最近的位元对应的补偿电阻值根据位线寄生电阻确定；

技术总结本发明涉及磁旋存储领域，特别是涉及一种磁性随机存储阵列，包括供能电源、位线及多个位元；所述位元包括MTJ单元及电连接结构；所述MTJ单元通过所述电连接结构与其他元件相连；单条所述位线依次连接多个所述位元；所述电连接结构的补偿电阻值随对应的位元沿所述位线到所述供能电源的距离的增加而降低。本发明中根据所述MTJ单元沿所述位线到所述供能电源的距离，为对应的电连接结构引入不同的补偿电阻，使不同位置的MTJ单元与所述供能电源之间的总电阻趋于一致，进而提升不同位置的位元的擦写次数的一致性，提升磁性随机存储阵列的寿命，同时，本发明的技术方案无需增加其他辅助电路，方法简单，工艺实现难度低，且具有更强的泛用性。技术研发人员：郑泽杰,何世坤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：2024/6/23