TW201214430A

Magnetic memory, electronic system, memory and method for the same

Abstract

A plurality of diodes can be used as program selectors for those memory cells that can be programmed based on the directions of current flows. Polysilicon diodes fabricated in standard CMOS logic processes can be used as a program selector for these memory cells. These memory cells have a resistive element coupled to the P terminal of a first diode and to the N terminal of a second diode. The polysilicon diode can be constructed by P+/N+ implants on a polysilicon as a program selector. By applying a high voltage to a resistive element and switching the N terminal of the first diode to a low voltage while disabling the second diode, a current flowing through the memory cell can change the resistance into one state. Similarly, by applying a low voltage to a resistive element and switching the P terminal of the second diode to a high voltage while disabling the first diode, a current flowing through the memory cell can change the resistance into another state. On the polysilicon diode, the spacing and doping level of a gap between the P and N implants can be controlled for different breakdown voltages and leakage currents.

TW201214430A, drawing sheet 1
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14 claims: 14 independent, 0 dependent

  1. 1
    一種記憶體,包括: 多個記憶存儲單元,至少有一記憶存儲單元包括: 一記憶元件有第一端和第二端,該第一端被耦合到第一電源電壓線;及 一第一二極體包括至少一第一端和一第二端,其中該第一端具有一第一類型摻雜,該第二端有一第二類型摻雜,該第一二極體的該第一端耦合到該記憶元件的該第二端, 一第二二極體包括至少一第一端和一第二端,其中該第一端具有一第一類型摻雜,該第二端具有一第二個類型摻雜,該第二二極體的該第二端被耦合到該記憶元件的該第二端, 其中該第一二極體的該第二端被耦合到第二電源電壓線, 其中該第二二極體的該第一端被耦合到第二或第三電源電壓線, 其中該第一或第二二極體的該第一端或該第二端的摻雜是從互補式金屬氧化物半導體(CMOS)元件的源極或汲極的摻雜植入製造, 其中,至少有一二極體是構建在多晶矽基體上, 其中,經由施加電壓到該第一,第二和/或第三電源電壓線,從而導通該第一二極體而切斷了該第二二極體到一邏輯狀態,或導通該第二二極體而切斷了該第一二極體到另一邏輯狀態,該記憶元件被配置為可編程到不同的邏輯狀態。
  2. 2
    如申請專利範圍第1項之記憶體,其中該記憶元件是一磁性隧道接面(MTJ),包含有多層次的鐵磁或反鐵磁疊的固定堆疊層,和多層次的鐵磁或反鐵磁疊的自由堆疊層,及在二堆疊層之間的絕緣體。
  3. 3
    如申請專利範圍第2項之記憶體,其中該記憶元件是一磁性隧道接面(MTJ),且在矽表面為一橢圓形。
  4. 4
    如申請專利範圍第2項之記憶體,其中該記憶元件是一磁性隧道接面(MTJ),且在矽表面對第一或第二電源電壓線為一傾斜橢圓形。
  5. 5
    如申請專利範圍第1項之記憶體,其該中記憶元件是金屬或金屬合金電極和電極之間的金屬氧化物。
  6. 6
    如申請專利範圍第1項之記憶體,其中該記憶元件是電極和電極之間的固態電解質薄膜。
  7. 7
    如申請專利範圍第1項之記憶體,其中該第一和第二二極體是構建在多晶矽基材上。
  8. 8
    如申請專利範圍第1項之記憶體,其中至少有一二極體兩端的植入層被一個矽化物阻擋層分開,而該矽化物阻擋層重疊兩植入層。
  9. 9
    一種記憶體,包括: 多個記憶存儲單元,至少有一記憶存儲單元包括: 一記憶元件有第一端和第二端,該第一端被耦合到第一電源電壓線;及 一第一二極體包括至少一第一端和一第二端,其中該第一端具有一第一類型摻雜,該第二端具有一第二類型摻雜,該第一二極體的該第一端被耦合到該記憶元件的該第二端,;一第二二極體包括至少一第一端和一第二端,其中該第一端具有一第一類型摻雜,該第二端具有一第二個類型摻雜,該第二二極體的該第二端被耦合到該記憶元件的該第二端, 其中該第一二極體的該第二端和該第二二極體的該第一端被耦合到第二電源電壓線, 其中該第一或第二二極體的的摻雜是從互補式金屬氧化物半導體(CMOS)元件的源極或汲極的摻雜植入製造, 其中,至少有一二極體是構建在多晶矽基體上, 其中,經由施加電壓到該第一和第二電源電壓線,從而導通該第一二極體而切斷了該第二二極體到一邏輯狀態,或導通該第二二極體而切斷了該第一二極體到另一邏輯狀態,該記憶元件被配置為可編程到不同的邏輯狀態。
  10. 10
    一種電子系統,包括: 一處理器;及 一記憶體可操作地連接到該處理器,該記憶體包括至少數個記憶存儲單元來提供數據存儲,每個記憶存儲單元包括: 一記憶元件有第一端和第二端,該第一端被耦合到第一個電源電壓線;及 一第一二極體包括至少一第一端和一第二端,其中該第一端具有一第一類型摻雜,該第二端具有一第二類型摻雜,該第一二極體的該第一端被耦合到該記憶元件的該第二端,而該第一二極體的該第二端被耦合到第二電源電壓線;一第二極體包括至少一第一端和一第二端,其中該第一端具有一第一型類摻雜,該第二端具有一第二類型摻雜,該第二二極體的該第二端被耦合到該記憶元件的該第二端,而該第二二極體的該第一端被耦合到第二或第三電源電壓線;其中該第一或第二二極體的摻雜劑是從互補式金屬氧化物半導體(CMOS)元件的源極或汲極的摻雜植入製造, 其中,至少有一二極體是構建在多晶矽基體上, 其中,經由施加電壓到該第一,第二和/或第三電源電壓線,從而導通該第一二極體而切斷了該第二二極體到一邏輯狀態,或導通該第二二極體而切斷了該第一二極體到另一邏輯狀態,該記憶元件被配置為可編程到不同的邏輯狀態。
  11. 11
    如申請專利範圍第10項之一種電子系統,其中電子系統被構建成定期讀取每個存儲單元的內容,並寫回內容。
  12. 12
    一種方法來提供一記憶體,包括: 提供多個記憶存儲單元,至少有一記憶存儲單元包括至少(i)一記憶元件有第一端和第二端,該第一端被耦合到第一電源電壓線;及(ii)一第一二極體包含至少一第一端和一第二端,該第一端具有第一類型摻雜,而該第二端具有第二類型摻雜,該第一和第二摻雜劑是從互補式金屬氧化物半導體(CMOS)元件的源極或汲極的摻雜植入製造,該第一二極體的該第一端被耦合到該記憶元件的該第二端而該第一二極體的該第二端被耦合到第二電源電壓線;(iii)一第二二極體包含至少一第一端和一第二端,該第一端具有第一類型摻雜,而該第二端具有第二類型摻雜,該第一和第二摻雜是從CMOS元件的源極或汲極的摻雜植入製造,該第二二極體的該第二端被耦合到該記憶元件的該第二端而該第二二極體的該第一端被耦合到第二或第三電源電壓線(iv) 至少有一二極體是構建在多晶矽基體上,及;其中經由施加電壓到該第一,第二和/或第三電源電壓線,從而導通該第一二極體而切斷了該第二二極體到一邏輯狀態,或導通該第二二極體而切斷了該第一二極體到另一邏輯狀態,該記憶元件被配置為可編程到不同的邏輯狀態。
  13. 13
    一種磁性記憶體,包括: 多個磁性記憶存儲單元,至少有一磁性記憶存儲單元包括: 一磁性記憶元件有第一端和第二端,該第一端被耦合到第一電源電壓線;及 一第一二極體包括至少有一第一端和一第二端,其中該第一端具有一第一類型摻雜,該第二端具有一第二類型摻雜,該第一二極體的該第一端被耦合到該記憶元件的該第二端, 一第二二極體包括至少一第一端和一第二端,其中該第一端具有一第一類型摻雜,該第二端具有一第二類型摻雜,該第二二極體的該第二端被耦合到該記憶元件的該第二端, 其中該第一二極體的該第二端和該第二二極體的該第一端被耦合到第二電源電壓線, 其中該第一或第二二極體的的摻雜是從互補式金屬氧化物半導體(CMOS)元件的源極或汲極的摻雜植入製造, 其中,至少有一二極體是構建在多晶矽基體上, 其中經由施加電壓到該第一和第二電源電壓線,從而導通該第一二極體而切斷了該第二二極體到一邏輯狀態,或導通該第二二極體而切斷了該第一二極體到另一邏輯狀態,該磁性記憶元件被配置為可編程到不同的邏輯狀態。
  14. 14
    如申請專利範圍第13項之磁性記憶體,其中該磁性記憶元件是一磁性隧道接面(MTJ),包含有多層次的鐵磁或反鐵磁疊的固定堆疊層,和多層次的鐵磁或反鐵磁疊的自由堆疊層,及在二堆疊層之間之絕緣體。
Independent claims14