本技術涉及半導體，尤其涉及一種磁存儲單元和磁存儲陣列。

背景技術：

1、基于自旋軌道矩（spin?orbit?torque，sot）效應的磁性隨機存儲器（mram）在存儲密度方面受到限制，因此，與非（not?and，nand）型磁性隨機存儲器的存儲單元具有存儲密度高、功耗低、讀寫速度快等優(yōu)勢，而被廣泛使用。

2、與非型磁性隨機存儲器的存儲單元中，自旋軌道矩上放置多個磁隧道結(jié)（magnetic?tunnel?junction，mtj），在自旋軌道矩上施加寫入電壓的同時對特定的mtj頂?shù)變啥耸┘与妷赫{(diào)控磁各向異性（voltage-controlled?magnetic?anisotropy，vcma）或自旋轉(zhuǎn)移矩（spin-transfer?torque，stt）電壓進行選通，來實現(xiàn)特定磁隧道結(jié)的數(shù)據(jù)寫入。

3、然而，與非型磁性隨機存儲器的存儲單元中具有多個磁隧道結(jié)結(jié)構，在實際寫入過程中，如果電壓調(diào)控磁各向異性或自旋轉(zhuǎn)移矩效應較弱可能存在誤選通的情況，使得與非型磁性隨機存儲器的選通性存在挑戰(zhàn)。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術提供一種磁存儲單元和磁存儲陣列，能夠提升與非型磁性隨機存儲器的選通性。

2、第一方面，本技術提供一種磁存儲單元，包括自旋軌道矩層、設置在自旋軌道矩層上的多個磁隧道結(jié)、設置在自旋軌道矩層下的多個輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構，磁隧道結(jié)在垂直方向上的投影與對應的輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構呈全部或部分重疊；

3、通過控制第一磁隧道結(jié)頂部和與其對應的第一輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢，使對應的第一輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構產(chǎn)生輔助磁場，實現(xiàn)對應的第一磁隧道結(jié)的數(shù)據(jù)寫入；和/或，通過控制第二磁隧道結(jié)頂部和與其對應的第二輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢，使對應的第二輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構不產(chǎn)生輔助磁場，使對應的第二磁隧道結(jié)不寫入數(shù)據(jù)。

4、在一種可能的實施方式中，當磁隧道結(jié)的易磁化軸方向與流經(jīng)自旋軌道矩層的寫入電流方向處于平行狀態(tài)時，通過控制第一磁隧道結(jié)頂部和第一輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢相同，實現(xiàn)對應的第一磁隧道結(jié)的數(shù)據(jù)寫入，通過控制第二磁隧道結(jié)頂部和第二輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢不同，實現(xiàn)對應的第二磁隧道結(jié)的數(shù)據(jù)不寫入；或者，

5、當磁隧道結(jié)的易磁化軸方向與流經(jīng)自旋軌道矩層的寫入電流方向處于既不平行也不垂直狀態(tài)時，通過控制第一磁隧道結(jié)頂部和第一輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢相同，實現(xiàn)對應的第一磁隧道結(jié)的數(shù)據(jù)寫入，通過控制與第二磁隧道結(jié)頂部和第二輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢不同，實現(xiàn)對應的第二磁隧道結(jié)的數(shù)據(jù)不寫入；或者，

6、當磁隧道結(jié)的易磁化軸方向與流經(jīng)自旋軌道矩層的寫入電流方向處于垂直狀態(tài)時，通過控制第一磁隧道結(jié)頂部和第一輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢不同，實現(xiàn)對應的第一磁隧道結(jié)的數(shù)據(jù)寫入，通過控制第二磁隧道結(jié)頂部和第二輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢相同，實現(xiàn)對應的第二磁隧道結(jié)的數(shù)據(jù)不寫入。

7、在一種可能的實施方式中，輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構包括沿垂直方向自上而下依次堆疊的第一非磁性層、磁性層和第二非磁性層；

8、其中，每個輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構中的第一非磁性層、磁性層及第二非磁性層與對應的磁隧道結(jié)在垂直方向上的正投影呈部分或全部重合。

9、在一種可能的實施方式中，第一非磁性層的厚度大于或等于第二非磁性層的厚度。

10、在一種可能的實施方式中，當磁隧道結(jié)頂部和與其對應的輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢相同時，磁性層的磁矩方向為垂直方向；或者，

11、當磁隧道結(jié)頂部和與其對應的輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢不同時，磁性層的磁矩方向既不是水平方向也不是垂直方向。

12、在一種可能的實施方式中，磁隧道結(jié)包括沿垂直方向自上而下依次堆疊的參考層、勢壘層和自由層；

13、其中，當磁隧道結(jié)的易磁化軸方向與流經(jīng)自旋軌道矩層的寫入電流方向處于平行狀態(tài)時，磁性層的厚度設置為第一厚度，第一厚度同時小于自由層和參考層的厚度；或者，

14、當磁隧道結(jié)的易磁化軸方向與流經(jīng)自旋軌道矩層的寫入電流方向處于垂直狀態(tài)時，磁性層的厚度設置為第二厚度，第二厚度同時大于自由層和參考層的厚度；或者，

15、當磁隧道結(jié)的易磁化軸方向與流經(jīng)自旋軌道矩層的寫入電流方向處于既不平行也不垂直狀態(tài)時，磁性層的厚度設置為第三厚度，第三厚度大于第一厚度且小于第二厚度。

16、在一種可能的實施方式中，磁隧道結(jié)與輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構在垂直方向上的正投影的重合面積大于或等于磁隧道結(jié)在垂直方向上的正投影面積的一半。

17、在一種可能的實施方式中，還包括設置在磁隧道結(jié)頂端的多個頂電極和設置在輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的多個底電極；

18、其中，頂電極與對應的磁隧道結(jié)的頂部電連接，底電極與對應的輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部電連接。

19、在一種可能的實施方式中，還包括與磁存儲單元電連接的電壓控制電路；

20、電壓控制電路包括多個第一類開關管；第一類開關管與對應的磁隧道結(jié)的頂部電連接；

21、其中，通過控制第一類開關管處于導通狀態(tài)，使與其對應的磁隧道結(jié)頂部和輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢相同；或者，

22、通過控制第一類開關管處于關閉狀態(tài)，使與其對應的磁隧道結(jié)頂部和輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢不同。

23、本技術提供的一種磁存儲單元，與非型自旋軌道矩磁性隨機存儲器的磁存儲單元中，在自旋軌道矩層下設置與每個磁隧道結(jié)一一對應的輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構，通過控制磁隧道結(jié)頂部和與其對應的輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢，可以實現(xiàn)對應的輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構產(chǎn)生或不產(chǎn)生輔助翻轉(zhuǎn)磁場，例如，當磁隧道結(jié)的易磁化軸方向與流經(jīng)自旋軌道矩層的寫入電流方向平行時，輔助翻轉(zhuǎn)磁場為垂直方向；當二者既不平行也不垂直時，輔助翻轉(zhuǎn)磁場為垂直方向；當二者垂直時，輔助翻轉(zhuǎn)磁場為水平方向。當自旋軌道矩層通入寫入電流時，與產(chǎn)生輔助翻轉(zhuǎn)磁場的輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構對應的第一磁隧道結(jié)，由于其受自旋軌道矩效應、輔助翻轉(zhuǎn)磁場的疊加影響，因此第一磁隧道結(jié)可以確定性寫入數(shù)據(jù)，與不產(chǎn)生輔助磁場的輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構對應的第二磁隧道結(jié)，由于其僅受自旋軌道矩效應的影響而不受輔助翻轉(zhuǎn)磁場的影響，因此第二磁隧道結(jié)可以確定性不寫入數(shù)據(jù)。如此，使得通過控制磁隧道結(jié)頂部和與其對應的輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢，可以提高磁隧道結(jié)的準確性，從而能夠提升與非型自旋軌道矩磁性隨機存儲器的選通性。

24、第二方面，本技術提供一種磁存儲陣列，包括多個矩陣式排布的如上述第一方面和/或第一方面各種可能的實施方式的磁存儲單元、與磁存儲單元對應并電連接的第一控制信號線、與每個磁隧道結(jié)頂部對應并電連接的第二控制信號線；

25、其中，通過控制第一控制信號線的電勢，使第一磁隧道結(jié)和/或第二磁隧道結(jié)所處的第一磁存儲單元處于待讀寫數(shù)據(jù)狀態(tài)，使第一磁隧道結(jié)和/或第二磁隧道結(jié)的第二磁存儲單元處于不可讀寫數(shù)據(jù)狀態(tài)；

26、通過控制與第一磁存儲單元對應的第二控制信號線的電勢，控制磁隧道結(jié)頂部和輔助翻轉(zhuǎn)結(jié)構底部的電勢，以使第一磁隧道結(jié)寫入和讀取數(shù)據(jù)，且使第二磁隧道結(jié)不寫入和讀取數(shù)據(jù)。

27、本技術提供的一種磁存儲陣列，與非型自旋軌道矩磁性隨機存儲器的磁存儲陣列中，通過控制與所需寫入的磁存儲單元對應的第一控制信號線的電勢，從而選中第一磁隧道結(jié)和/或第二磁隧道結(jié)所處的第一磁存儲單元，使第一磁存儲單元讀寫數(shù)據(jù)，并且不選中第一磁隧道結(jié)和/或第二磁隧道結(jié)不處于的第一磁存儲單元，使第二磁存儲單元不讀寫數(shù)據(jù)，從而可以在實現(xiàn)磁存儲單元的精準選通。選中第一磁存儲單元后，通過控制第二控制信號線的電勢，從而選中第一磁存儲單元使其讀寫數(shù)據(jù)，和/或，不選中第二磁存儲單元使其不讀寫數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)所需寫入的磁存儲單元上的磁隧道結(jié)的精準選通。通過先選通需要讀寫操作的磁存儲單元，再選通需要讀寫操作的磁隧道結(jié)的方式，可以更精準地實現(xiàn)與非型自旋軌道矩磁性隨機存儲器的確定性讀寫，從而進一步提高與非型自旋軌道矩磁性隨機存儲器的讀寫選通性。