一二极管和所述第二二极管由淀积的薄膜所形成。
[0029] 本发明还提供了上述磁性随机存储器的读写方法，其中对于任一交叉节点的磁记 忆单元采用以下读写操作：
[0030] 写操作：在交叉节点所对应的第一向导线和第二向导线上加载写电压，产生的写 电流流经对应的磁电阻元件以改变其电阻态；
[0031] 读操作：在交叉节点所对应的第一向导线和第二向导线上加载读电压，产生读电 流，所述读电流不足以改变其所流经的磁电阻元件的电阻态。
[0032] 进一步地，所述写操作或读操作时，所述写电压使所述第一二极管和所述第二二 极管中的一个正向导通、另一个反向截止。
[0033] 本发明的交叉矩阵列式磁性随机存储器，利用一对极性连接方向相反的二极管 (串联或并联）替代三极管作为磁记忆单元中的电流流向选择器，实现了将复杂的供电网 路改用简单的交叉式供电方式，从而极大的简化了MRAM的生产工艺、降低了成本，并且可 以极大地提高存储芯片的集成度，特别是对于PSTT-MRAM产品。
[0034] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以 充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0035] 图1是一种现有的磁记忆单元的结构示意图；
[0036] 图2是本发明的一种交叉矩阵列式磁性随机存储器的磁记忆单元的结构示意图；
[0037]图3是图2中串联二极管的伏安特性曲线图；
[0038] 图4是将图2中磁电阻元件设置为低阻态的示意图；
[0039] 图5是将图2中磁电阻元件设置为高阻态的示意图；
[0040] 图6是图2中磁电阻单元读操作示意图；
[0041] 图7是本发明的一种交叉矩阵列式磁性随机存储器的结构示意图；
[0042] 图8是基于本发明的4类不同的磁记忆单元的结构示意图；
[0043] 图9是本发明的另一种交叉矩阵列式磁性随机存储器的磁记忆单元的结构示意 图；
[0044]图10是图9中并联二极管的伏安特性曲线图；
[0045] 图11是将图9中磁电阻元件设置为低阻态的示意图；
[0046] 图12是将图9中磁电阻元件设置为高阻态的示意图；
[0047] 图13是图9中磁电阻单元读操作示意图。
【具体实施方式】
[0048] 在本发明的实施方式的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、 "右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底""内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系 为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或 暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为 对本发明的限制。
[0049] 实施例一
[0050] 图1是一种现有的磁记忆单元的结构示意图，其中磁记忆单元100包括磁电阻元 件101，以及与其串联的M0S管102,通过M0S管102的导通和截止来控制电流流向。本文中 所涉及的磁电阻元件一般包括依次相邻设置的磁性参考层、隧道势皇层和磁性记忆层（即 组成MTJ)，对于上述各层的材料和结构（多层或单层）以及磁电阻元件中除上述三层外的 其余膜层（如有）的设置，并非本发明的重点，在此不做限定；可以通过加载相应的电流来 改变磁电阻元件的电阻态。本实施例附图中的磁电阻元件一般采用三层结构表示，仅是指 示其具有MTJ结构，并不排除磁电阻元件中还有其它膜层的情况。
[0051] 图2是本发明的一种交叉矩阵列式磁性随机存储器的磁记忆单元的结构示意图， 其中磁记忆单元200包括磁电阻元件201，以及与其串联的二极管202和203,二极管202 和203背靠背连接，本实施中二极管202的阴极和二极管203的阴极相连接。磁电阻元件 201包含垂直型MTJ，具体表示为图2中磁电阻元件201的三层结构，从上至下分别为磁性 记忆层、隧道势皇层和磁性参考层。磁记忆单元200通过串联连接的二极管202和203的 特性来控制电流流向，串联连接的二极管202和203具有如图3所示的伏安特性曲线，磁记 忆单元200的读写方式如下：
[0052] 写操作（低阻态）：如图4所示，在磁记忆单元200上加载正向电压，当作用在二 极管202和203上的压降Vw+使二极管202和203分别正向导通和反向击穿时形成电流通 路，流经磁记忆单元200的电流Iis，使磁电阻元件201的磁性记忆层在自旋转移矩作用下， 磁化方向与磁性参考层的磁化方向平行，从而磁电阻元件201置为低阻态。
[0053] 写操作（高阻态）：如图5所示，在磁记忆单元200上加载反向电压，当作用在二 极管202和203上的压降Vw-使二极管202和203分别反向击穿和正向导通时形成电流通 路，流经磁记忆单元200的电流Is，使磁电阻元件201的磁性记忆层在自旋转移矩作用下， 磁化方向与磁性参考层的磁化方向反平行，从而磁电阻元件201置为高阻态。
[0054] 读操作：如图6所示，在磁记忆单元200上加载正向电压，当作用在二极管202和 203上的压降Vr使二极管202和203分别正向导通和反向击穿时形成电流通路，其中电流 Ir根据磁电阻元件201的高低阻态呈现不同大小，从而实现了对于磁记忆单元200内存储 信息的读取。
[0055] 图3中示出了加载在二极管202和203上的Vw+、Vw-和Vr，对于Vw+、Vw-大致是 相对于纵轴I对称的（基于二极管202和203规格相同），并需满足1彳6和Is的大小足以分 别将磁电阻元件201设置为低阻态和高阻态。Vr的取值小于Vw+，使Ir的大小不足以改变 磁电阻元件201的电阻态，具体是当磁电阻元件处于高阻态时不足以将其置为低阻态。
[0056] 图7示出了应用磁记忆单元200组成的交叉矩阵列式磁性随机存储器的结构示意 图，其中包括字线300和位线400,图7中仅示意性地示出了 3条字线和3条位线，分别是字 线301、302、303和位线401、402、403。字线300和位线400交叉设置，形成若干交叉节点 (图7中的结构具有9个节点）。每个节点处均设置有一个磁记忆单元，磁记忆单元的两端 分别与所在交叉节点处的相应字线和位线相连接，即如图7中所示的磁记忆单元200设置 在由字线302和位线402的交叉节点处，并且磁记忆单元200的两端分别连接字线302和 位线402。
[0057] 以上结构还可以进行诸多变换，包括（1)将磁电阻元件201与二极管202和203的 位置相交换，即二极管202和203在磁电阻元件201之后制备；（2)磁电阻元件201中MTJ 的各层的顺序由上至下可以依次是磁性参考层、隧道势皇层和磁性记忆层，也可以是磁性 记忆层、隧道势皇层和磁性参考层；（3)二极管202和203即可以是两者的阴极相连接也可 以是两者的阳极相连接；（4)二极管202和203还可以分别设置于磁电阻元件201的上下 两侧；（5)直接采用NPN管或PNP管，即二极管202和203共用阳极或阴极，从而磁记忆单 元可以变换出多种不同的结构。图8中示意性地列举了几种不同的磁电阻单元结构（其中 未涉及MTJ各层的顺序变化）。
[0058] 对于图7中各磁记忆单元的读写，只需通过在相应的字线和位线间加载读写电压 即可，读写方式如前所述，不再赘述。对于图8中各磁记忆单元的读写方式与前述的读写方 式类同，同样是基于上述串联二极管的伏安特性以及磁电阻元件在电流作用下的电阻态变 化。
[0059] 另一方面，为了进一步优化器件尺寸，本实施例中的二极管采用双层薄膜形成，如 淀积Si、Ge、SiGe或SiC等基材后，相应地掺杂II、III价元素或V、VI价元素，从而形成两 个相互串联的PN、NP结，或者两个紧邻的二极管也可以采用三层薄膜形成（NPN或PNP，其 中间的半导体层为两个二极管共用）。同样地，磁电阻元件也是基于多层薄膜堆叠形成的， 从而可以在组成二极管202和203以及磁电阻元件的所有薄膜淀积完成后，同时对上述多 层薄膜进行光刻/刻