[发明专利]具有阈值开关选择器的交叉点存储器中的断电恢复

说明书

本发明题为“具有阈值开关选择器的交叉点存储器中的断电恢复”。在具有交叉点结构的存储器阵列中，在每个交叉点结处，可编程电阻式存储器元件诸如MRAM存储器单元与阈值开关选择器诸如双向阈值开关串联连接。当施加高于阈值电压的电压时，该阈值开关选择器切换到导电状态。当长时间掉电时，该阈值电压可能向上漂移。如果该漂移过度，则这可能使得该存储器单元难以访问，并且在所存储的数据值被访问时可能对其造成干扰。呈现了用于确定电压阈值的过度漂移是否可能已发生的技术，包括基于读取的测试和基于时间的测试。

背景技术

存储器广泛用于各种电子设备，诸如蜂窝电话、数字相机、个人数字助理、医疗电子器件、移动计算设备、非移动计算设备和数据服务器。存储器可包括非易失性存储器或易失性存储器。即使当非易失性存储器未连接至电源(例如，电池)时，非易失性存储器也允许存储和保留信息。

非易失性存储器的一个示例是磁阻随机存取存储器(MRAM)，其使用磁化来表示所存储的数据，这与使用电荷来存储数据的某些其他存储器技术相反。一般来讲，MRAM包括在半导体衬底上形成的大量磁存储器单元，其中每个存储器单元都代表(至少)一个数据位。通过改变存储器单元内的磁性元件的磁化方向将数据位写入存储器单元，并且通过测量存储器单元的电阻来读取位(低电阻通常表示“0”位且高电阻通常表示“1”位)。如本文所用，磁化方向为磁矩取向的方向。

尽管MRAM是有前途的技术，但是对于先前的MRAM存储器单元设计的快速写入操作来说，实现高位密度和高耐久性是具有挑战性的。

附图说明

类似编号的元件是指不同的图中的共同部件。

图1是连接到主机的存储器系统的一个实施方案的框图。

图2是前端处理器电路的一个实施方案的框图。在一些实施方案中，前端处理器电路是控制器的一部分。

图3是后端处理器电路的一个实施方案的框图。在一些实施方案中，后端处理器电路是控制器的一部分。

图4是存储器封装件的一个实施方案的框图。

图5是存储器管芯的一个实施方案的框图。

图6A和图6B展示了通过晶圆对晶圆接合而耦接到存储器结构的控制电路的示例。

图7A以斜视图描绘了形成交叉点架构的存储器阵列的一部分的一个实施方案。

图7B和图7C分别呈现了图7A中的交叉点结构的侧视图和顶视图。

图7D以斜视图描绘了形成交叉点架构的两级存储器阵列的一部分的一个实施方案。

图8展示了MRAM存储器单元的结构的一个实施方案。

图9更详细地展示了将以交叉点阵列实施的MRAM存储器单元设计的一个实施方案。

图10A和图10B展示了通过使用自旋力矩转移(STT)机构对MRAM存储器单元的写入。

图11A和图11B展示了用于将阈值开关选择器结合到具有交叉点架构的MRAM存储器阵列中的实施方案。

图12和图13是在读取操作中分别用于图11A和图11B的层1单元的电流和电压的一组波形的一个实施方案。

图14示出了当阈值开关选择器从断开状态切换到导通状态时MRAM设备的电压的示例。

图15是用于确定阈值开关选择器的阈值电压是否可能已经漂移的一个实施方案的高级流程图。

图16至图18提供了图15的流程的更详细的实施方案。

具体实施方式