[发明专利]制造半导体器件的方法、写入MRAM单元的方法和电路

说明书

一种写入磁性随机存取存储器单元的方法包括：将交流信号施加到具有第一磁取向的磁性随机存取存储器单元，以及将直流脉冲施加到磁性随机存取存储器单元以将磁性随机存取存储器单元的磁取向从第一磁取向改变为第二磁取向。第一磁取向和第二磁取向不同。本发明的实施例还涉及制造半导体器件的方法、写入MRAM单元的电路。

技术领域

本发明的实施例涉及制造半导体器件的方法、写入MRAM单元的方法和电路。

背景技术

磁性随机存取存储器(MRAM)提供与易失性静态随机存取存储器(SRAM)相当的性能以及与易失性动态随机存取存储器(DRAM)相当的密度和更低的功耗。与非易失性存储器(NVM)闪存相比，MRAM提供更快的访问时间并且随着时间的推移具有最小的退化，而闪存只能被重新写入有限次数。MRAM单元由磁隧道结(MTJ)形成，该磁隧道结包括由薄绝缘阻挡件分隔开的两个铁磁层，并且通过穿过绝缘阻挡件在两个铁磁层之间隧穿电子来操作。

发明内容

本发明的实施例提供了一种写入磁性随机存取存储器单元的方法，包括：将交流信号施加到具有第一磁取向的所述磁性随机存取存储器单元；以及将直流脉冲施加到所述磁性随机存取存储器单元以将所述磁性随机存取存储器单元的磁取向从所述第一磁取向改变为第二磁取向，其中，所述第一磁取向和所述第二磁取向不同。

本发明的另一实施例提供了一种制造半导体器件的方法，包括：形成磁性随机存取存储器器件；以及测试所述磁性随机存取存储器器件以确定要施加到所述磁性随机存取存储器器件的最佳交流信号，其中，所述测试包括：将交流信号施加到具有第一磁取向的所述磁性随机存取存储器器件的磁性随机存取存储器单元；将直流脉冲施加到所述磁性随机存取存储器单元；和将读取电流施加到所述磁性随机存取存储器单元以确定所述磁性随机存取存储器单元的磁取向是否响应于施加所述交流信号和所述直流脉冲而改变。

本发明的又一实施例提供了一种用于写入磁性随机存取存储器单元的电路，包括：驱动器，配置为将直流脉冲施加到所述随机存取存储器单元；以及交流电源，配置为将交流信号施加到所述随机存取存储器单元。

附图说明

图1A是根据本发明的实施例的MTJ MRAM单元的示意图。图1B是根据本发明的实施例的MTJ膜堆叠件的示意性截面图。

图2A、图2B和图2C示出了根据本发明的实施例的MTJ膜堆叠件的磁层的示意性截面图。

图3A和图3B示出了根据本发明的实施例的MTJ单元的存储器操作。图3C和图3D示出了根据本发明的另一实施例的MTJ单元的存储器操作。

图4示出了MRAM阵列。

图5是示出根据本发明的实施例的写入至MRAM单元的方法的流程图。

图6示出了根据本发明的实施例的交流电流在直流脉冲上的叠加。

图7A示出了根据实施例的MRAM单元，并且图7B示出了根据本发明的实施例的用于通过MRAM阵列的位线施加交流电和直流电的电路。

图8A示出了根据实施例的MRAM单元，并且图8B示出了根据本发明的实施例的用于通过MRAM阵列的字线施加交流电和直流电的电路。

图9A示出了根据实施例的MRAM单元，并且图9B示出了根据本发明的实施例的用于通过MRAM阵列的源极线施加交流电和直流电的电路。

图10A示出了根据本发明的实施例的扫描施加到MRAM器件的交流电的频率。图10B示出了根据本发明的实施例的扫描施加到MRAM器件的电压。

图11是示出根据本发明的实施例的写入至MRAM单元的方法的流程图。

图12是示出根据本发明的实施例的写入至MRAM单元的方法的流程图。