[发明专利]共享全局性字线磁性随机存取存储器

说明书

技术领域

本发明通常涉及磁性随机存取存储器(MRAM)。更具体而言本发明涉及具有共享全局性(global)字线的MRAM。 

背景技术

MRAM器件通常包括一个存储单元阵列。存储单元典型地配置成行和列。每一行通常包括一相应的字线，且每一列通常包括一相应的位线。图1显示了一个由存储单元110、120、130、140组成的MRAM阵列及相应的字线(WL)和位线(BL)。MRAM存储单元110、120、130、140位于字线和位线的交叉点上。而且每个MRAM存储单元110、120、130、140通过存储单元内的磁化取向存储一位信息。 

图2详细显示了MRAM存储单元205。MRAM存储单元205通常包括一个软磁区210，一个电介质区220和一个硬磁区230。软磁区210内的磁化取向是非固定的，而且可以假定两个稳定的取向如箭头M1所示。硬磁区230(也称作钉扎磁性区域)有一个固定的磁取向如箭头M2所描述。电介质区220通常提供软磁区210和硬磁区230之间的电绝缘。 

如前所述，软磁区210的磁化取向可以假定两个稳定的取向。这两个取向或平行或反向平行于硬磁区230的磁性取向，并决定MRAM存储单元205的逻辑状态。 

响应在对MRAM存储单元的写操作期间加于位线(BL)和字线(WL)的电流来确定软磁区210的磁化取向。施加于位线和字线的电流依据流过字线和位线的电流方向设置磁化取向，且因此设置了由流过位线和字线的电流生成的感应磁场的方向。 

图2A详细显示了MRAM存储单元的磁化取向。第一MRAM存储单元取向240包括软磁区和硬磁区均为同一方向的磁性取向。第二MRAM存储单元取向250包括软磁区和硬磁区的相反方向的磁性取向。MRAM存储单元的特性是，对于第一MRAM存储单元取向240如果两个区域中磁性取向 相同则MRAM存储单元间的阻抗低。但是，对于第二MRAM存储单元取向250如果两个区域中磁性取向相反则MRAM存储单元间的阻抗高。 

MRAM存储单元的磁性取向通过控制流过字线和位线的电流设置(写入)，也因此设置了由电流感应的相应的磁场。因为字线和位线组合操作以转换选定的存储单元的磁化取向(也就是写入存储单元)，因此字线和位线可共同称作写线。另外，写线也可用于读取存储于存储单元中的逻辑值。 

MRAM存储单元通过读出MRAM存储单元间的阻抗被读取。阻抗读出通过字线和位线实现。 

通常，因为字线和位线物理连接于MRAM存储器单元，所以字线和位线的电压电位是受限的。也就是，MRAM存储单元上足够大的电压电位将损坏MRAM存储单元。因此，字线和位线间的电压电位(和结果电流)必须限定在一个不损坏MRAM存储单元的值。这限制了流过字线和位线的电流(及产生的磁场的强度)。 

将大量MRAM存储单元连接到相同的字线和位线可以降低读出单个MRAM存储单元阻力状态的有效性。MRAM存储单元并联连接。这样，字线和位线间读出的得到的输出阻抗可以变小。这使对于任何特定的MRAM存储单元阻抗的检测更难。 

通过现有技术的MRAM存储单元阵列的字线和位线的写入电流的大小由字线和位线阻抗所限制。随着集成电路和相关的MRAM存储单元阵列变得越来越小，相关字线和位线的外形尺寸也变得越来越小。然而，字线和位线的外形尺寸越小，位线和字线中的阻抗越大。因此，当字线和位线的尺寸减小时，可施加于字线和位线的写入电流的大小也减弱。最终结果是随着MRAM存储单元阵列的外形尺寸变得更小，由字线和位线产生的磁场大小变得更加有限。 

希望有一种装置或方法提供对MRAM存储单元的写入和读取。希望用于对MRAM存储单元设置磁化方向的施加于字线的电压电位不受限制。另外，希望缩短用于读出MRAM存储单元上阻抗的字或位线。也希望制造MRAM存储单元阵列所需的处理步骤最小化。 

发明内容

本发明提供一种共享全局性字线MRAM结构，包括： 

取向为第一方向的第一位线导线； 

取向为第二方向的第一读出线导线； 

物理连接于第一位线导线和第一读出线导线之间并位于第一层的第一存储单元； 

位于第二层、基本取向为第二方向而且磁性耦合于第一存储单元的全局性字线； 

基本取向为第一方向的第二位线导线； 

基本取向为第二方向的第二读出线导线；及 

物理连接于第二位线导线和第二读出线导线之间并位于第三层的第二存储单元；