專利名稱：具有帶磁致電阻存儲效應(yīng)的存儲器單元的集成存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有帶磁致電阻存儲效應(yīng)的存儲器單元的，具有矩陣形存儲器單元陣列的一種集成存儲器，此存儲器單元陣列具有列線和行線，在此存儲器上存儲器單元是分別連接在列線之一和行線之一之間的，在此存儲器上為了讀出相應(yīng)存儲器單元的數(shù)據(jù)信號列線是分別與讀出放大器連接的，此讀出放大器具有反饋的運(yùn)算放大器，在此運(yùn)算放大器上讀出信號是可采集的，并且在此存儲器上運(yùn)算放大器的一個(gè)第一控制輸入端是與列線之一連接的。
具有磁致電阻存儲效應(yīng)的存儲器單元為了存儲數(shù)據(jù)信號一般具有在其狀態(tài)方面可改變的鐵磁層。這種存儲效應(yīng)一般是作為所謂的GMR效應(yīng)(巨型磁致電阻)或TMR效應(yīng)(隧道磁致電阻)已知的。這種類型存儲器單元的電阻在此是取決于鐵磁層中的磁化的。
在DE19740942.3中說明了一種存儲器單元裝置及其作為磁性RAM(所謂的MRAM)的用途。存儲器單元裝置具有相互間主要地平行分布的行線和列線，在此行線垂直于列線分布。安排了具有磁致電阻存儲效應(yīng)的存儲器單元，這些存儲器單元是分別連接在行線之一和列線之一之間的，并且這些存儲器單元比行線和列線有較高歐姆。為了讀出存儲器單元之一的數(shù)據(jù)信號列線分別與讀出放大器連接，經(jīng)此讀出放大器各列線上的電位是可調(diào)節(jié)到供電電位或參考電位上的。為了讀出，測量在列線上可檢測的電流。
讀出放大器具有反饋的運(yùn)算放大器，輸出信號在此運(yùn)算放大器上是可采集的。運(yùn)算放大器的不進(jìn)行逆變的輸入端是在此與參考電位連接的。列線之一是與逆變的輸入端連接的。如果參考電位相當(dāng)于例如集成存儲器的接地電位的話，運(yùn)算放大器則保證，在列線上同樣主要施加接地電位。所以讀出放大器也稱為所謂的“虛地”讀出放大器。運(yùn)算放大器的輸出信號是所選擇存儲器單元的電阻的一個(gè)尺度。
在一個(gè)這種類型設(shè)計(jì)的MRAM存儲器上不存在這樣的二極管或晶體管，它們?nèi)Q于尋址，為了讀出數(shù)據(jù)信號將存儲器單元與列線連接。由于這個(gè)原因，在讀出過程中所有列線位于相同的電位，以便防止存儲器單元中的寄生電流。
在所述讀出放大器中包含的運(yùn)算放大器電路一般具有偏移電壓，該電壓通常由工藝決定。就是說，輸入晶體管的起始電壓和柵源電壓不是精確相同的。因此有關(guān)的列線的電壓將不是精確地被調(diào)節(jié)到存在的參考電位。僅是幾毫伏的偏移電位在比較大的存儲器單元陣列中就引起寄生電流，此寄生電流可能大于要讀出的數(shù)據(jù)信號或測量信號。在此該信號可能如此失真，以至于不再能檢測信號。
本發(fā)明的任務(wù)在于，提出開始時(shí)所述類型的一種集成存儲器，使得在此存儲器上要讀出的數(shù)據(jù)信號的比較可靠的可檢測性成為可能。
此任務(wù)是通過具有帶磁致電阻存儲效應(yīng)的存儲器單元的，具有矩陣形存儲器單元陣列的一種集成存儲器解決的，此存儲器單元陣列具有列線和行線，在此存儲器上存儲器單元是分別連接在列線之一和行線之一之間的，在此存儲器上為了讀出相應(yīng)存儲器單元的數(shù)據(jù)信號列線是分別與讀出放大器連接的，在此存儲器上讀出放大器具有反饋的運(yùn)算放大器，在此運(yùn)算放大器上讀出信號是可采集的，在此存儲器上運(yùn)算放大器的一個(gè)第一控制輸入端是與列線之一連接的，并且在此存儲器上電容器是連接到運(yùn)算放大器的一個(gè)第二控制輸入端和供電電位接頭之間的。
用按本發(fā)明的集成存儲器，將在讀出放大器中含有的運(yùn)算放大器上存在偏移電壓的情況下，避免存儲器單元陣列中的寄生電流。集成存儲器含有用于平衡存在的偏移電壓的電路裝置。以此電路裝置能夠在電容器中存儲運(yùn)算放大器的存在的偏移電壓，此電容器是連接到運(yùn)算放大器的第二控制輸入端和供電電位接頭，例如存儲器的參考電位之間的。因此可以通過電容器上的絕對值相等的電壓抵消運(yùn)算放大器的偏移電壓的作用。以此將運(yùn)算放大器第一控制輸入端上的各列線的電位調(diào)節(jié)到供電電位或參考電位上。因此可以不出現(xiàn)可能使要讀出的數(shù)據(jù)信號失真的寄生電流。
例如在每個(gè)讀出循環(huán)中補(bǔ)償位于電容器上的電位。為了讀出存儲器單元的數(shù)據(jù)信號將所有未選擇的行線置于供電電位上。將具有不同于此的電位的信號施加到所選擇的行線上。因此閉合從所選擇的行線通向所有列線的電流路徑。從有關(guān)的讀出放大器上的輸出信號，讀出放大器的電特征值和供電電位，以及從列線電阻中，可以確定位于行線與有關(guān)的列線交叉點(diǎn)上的存儲器單元的電阻。在由其它的電路部分必要時(shí)暫存，評價(jià)或以另外的一般形式進(jìn)一步處理讀出放大器的輸出信號之后，可以重新進(jìn)行偏移電壓的補(bǔ)償。在此也可能的卻是，不在每次評價(jià)過程之后暫存偏移電壓，而是僅分別在較大數(shù)目的評價(jià)過程之后進(jìn)行補(bǔ)償。
有利的發(fā)展和進(jìn)一步發(fā)展是從屬權(quán)利要求的對象。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施形式中，一個(gè)第一開關(guān)是連接到運(yùn)算放大器的第一控制輸入端和供電電位的接頭之間的，一個(gè)第二開關(guān)是連接到運(yùn)算放大器的反饋路徑中的，和運(yùn)算放大器的一個(gè)輸出端是經(jīng)一個(gè)第三開關(guān)與第二控制輸入端連接的。用于補(bǔ)償偏移電壓的補(bǔ)償階段位于兩個(gè)評價(jià)過程之間。為此在補(bǔ)償階段中打開第二開關(guān)，并且以此斷開運(yùn)算放大器的負(fù)反饋。閉合第一開關(guān)和第三開關(guān)。因此建立將運(yùn)算放大器的偏移電壓充電到電容器上的閉合的調(diào)節(jié)回路。對于隨后的評價(jià)過程重新打開第一開關(guān)和第三開關(guān)，閉合第二開關(guān)，和將要讀出的數(shù)據(jù)信號輸送給讀出放大器。
在本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步發(fā)展中，反饋連接的運(yùn)算放大器構(gòu)成為進(jìn)行逆變的放大器。就是說，有關(guān)的列線連接到進(jìn)行逆變的控制輸入端上。在此一個(gè)進(jìn)行逆變的電路連接到運(yùn)算放大器的輸出端和第二控制輸入端之間。因此實(shí)現(xiàn)在電容器中要存儲的偏移電壓的正確極性。
例如一個(gè)電阻是連接到運(yùn)算放大器的反饋路徑中的。反饋連接的運(yùn)算放大器在此表現(xiàn)為電流電壓放大器。附加或另可選擇地，一個(gè)其它的電容器是連接到反饋路徑中的。反饋連接的運(yùn)算放大器在此起積分的電流電壓放大器作用。因此可以在讀出數(shù)據(jù)信號時(shí)實(shí)現(xiàn)有效的噪聲抑制。
為了在補(bǔ)償階段期間使其它的電容器放電，平行于其它電容器的一個(gè)第四開關(guān)是連接到運(yùn)算放大器的反饋路徑中的。在補(bǔ)償階段期間閉合此開關(guān)，對于評價(jià)過程第四開關(guān)是打開的。
以下借助于所示附圖詳述本發(fā)明。所展示的

圖1為具有磁致電阻存儲器單元的按本發(fā)明存儲器的一種實(shí)施形式，圖2為讀出放大器的一種實(shí)施形式，
圖3為讀出放大器的一種其它的實(shí)施形式。
圖1示出具有帶磁致電阻存儲效應(yīng)的存儲器單元MC的按本發(fā)明存儲器的一種實(shí)施例。所有已知GMR/TMR元件是適合作為存儲器單元的，只要它們是比列線或位線BL和行線或字線WL較高歐姆的。布置在矩陣形存儲器單元陣列1中的存儲器單元MC是分別連接到位線BL之一和字線WL之一之間的。為了讀出存儲器單元MC的數(shù)據(jù)信號，相應(yīng)的位線是與讀出放大器2連接的。其余的位線BL是同樣地連接在其它的讀出放大器上的，或如圖1中所示的那樣，是與參考電位GND的接頭連接的。讀出放大器2具有在其上可采集讀出信號OUT的反饋連接的運(yùn)算放大器3。
為了讀出存儲在存儲器單元裝置中的信息操縱有關(guān)的字線WL。為此將字線WL放到電位VWL上。將所有另外的字線WL放到參考電位GND上。為了讀出數(shù)據(jù)信號，有關(guān)的位線BL是與運(yùn)算放大器3的進(jìn)行逆變的輸入端31連接的。電容器5是連接到運(yùn)算放大器3的不進(jìn)行逆變的輸入端32和參考電位GND的接頭之間的。
圖2表示來自圖1中的讀出放大器2的一種實(shí)施形式。開關(guān)11是連接到運(yùn)算放大器3的進(jìn)行逆變的輸入端31和參考電位GND的接頭之間的。一個(gè)其它的開關(guān)12是連接到運(yùn)算放大器3的反饋路徑中的。運(yùn)算放大器3的輸出端33是經(jīng)開關(guān)13與運(yùn)算放大器3的不進(jìn)行逆變的輸入端32連接的。此外一個(gè)進(jìn)行逆變的電路6是連接到運(yùn)算放大器3的輸出端33和不進(jìn)行逆變的輸入端32之間的。運(yùn)算放大器3具有連接到反饋路徑中的反饋電阻4。
為了平衡運(yùn)算放大器3的偏移電壓，在介于兩個(gè)評價(jià)過程之間的補(bǔ)償階段在電容器5中存儲偏移電壓。為此打開開并12，并且以此斷開運(yùn)算放大器3的負(fù)反饋。閉合開關(guān)11和13。經(jīng)進(jìn)行逆變的電路6建立封閉的調(diào)節(jié)回路，此調(diào)節(jié)回路將運(yùn)算放大器3輸入端上的偏移電壓充電到電容器5上。
為了讀出存儲器單元MC之一的數(shù)據(jù)信號重新打開開關(guān)11和13，閉合開關(guān)12。在讀出過程結(jié)束之后可以進(jìn)行重新的補(bǔ)償，也可能的卻是，在較大數(shù)目讀出過程之后進(jìn)行重新的補(bǔ)償。按圖2的電路裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，以自校正方式進(jìn)行偏移電壓的平衡。
圖3中表示了讀出放大器2的一種其它的實(shí)施形式，此實(shí)施形式在這里在運(yùn)算放大器的反饋路徑中安排一個(gè)其它的電容器7來代替電阻4。此外平行于電容器7的開關(guān)14是連接到反饋路徑中的。通過在反饋路徑中安排電容器7，在讀出數(shù)據(jù)信號時(shí)，甚至在比較小的信號強(qiáng)度的情況下，在很大程度上的噪聲抑制是成為可能的。在補(bǔ)償階段期間為了電容器7的放電閉合開關(guān)14。在讀出過程期間開關(guān)14是打開的。
權(quán)利要求
1．集成存儲器-具有帶磁致電阻存儲效應(yīng)的存儲器單元(MC)-具有矩陣形存儲器單元陣列(1)，此存儲器單元陣列具有列線(BL)和行線(WL)，-在此存儲器上存儲器單元(MC)是分別連接到列線(BL)之一和行線(WL)之一之間的，-在此存儲器上為了讀出相應(yīng)存儲器單元(MC)的數(shù)據(jù)信號列線(BL)是分別與讀出放大器(2)連接的，-在此存儲器上讀出放大器(2)具有在其上可采集讀出信號(OUT)的一個(gè)反饋運(yùn)算放大器(3)，-在此存儲器上運(yùn)算放大器(3)的一個(gè)第一控制輸入端(31)是與列線(BL)之一連接的，其特征在于，一個(gè)電容器(5)是連接到運(yùn)算放大器(3)的一個(gè)第二控制輸入端(32)和供電電位(GND)的接頭之間的。
2．按權(quán)利要求1的集成存儲器，其特征在于，-一個(gè)第一開關(guān)(11)是連接到第一控制輸入端(31)和供電電位(GND)的接頭之間的，-一個(gè)第二開關(guān)(12)是連接到運(yùn)算放大器(3)的反饋路徑中的，-運(yùn)算放大器(3)的輸出端(33)是經(jīng)一個(gè)第三開關(guān)(13)與第二控制輸入端(32)連接的。
3．按權(quán)利要求2的集成存儲器，其特征在于，-反饋連接運(yùn)算放大器(3)是構(gòu)成為進(jìn)行逆變的放大器的，和-一個(gè)進(jìn)行逆變的電路(6)是連接到運(yùn)算放大器(3)的輸出端(33)和第二控制輸入端(32)之間的。
4．按權(quán)利要求1至3之一的集成存儲器，其特征在于，一個(gè)電阻(4)是連接到運(yùn)算放大器(3)的反饋路徑中的。
5．按權(quán)利要求1至3之一的集成存儲器，其特征在于，一個(gè)其它的電容器(7)是連接到運(yùn)算放大器(3)的反饋路徑中的。
6．按權(quán)利要求5的集成存儲器，其特征在于，一個(gè)第四開關(guān)(14)是平行于其它電容器(7)連接到運(yùn)算放大器(3)的反饋路徑中的。
全文摘要
集成存儲器具有在矩陣形存儲器單元陣列中帶磁致電阻存儲效應(yīng)的存儲器單元。它們分別連接到列線之一和行線之一之間。為了讀出存儲器單元的數(shù)據(jù)信號,列線分別與讀出放大器連接。讀出放大器具有帶一個(gè)第一控制輸入端的反饋運(yùn)算放大器,此第一控制輸入端與列線之一連接。一個(gè)電容器連接到運(yùn)算放大器的一個(gè)第二控制輸入端和供電電位的接頭之間,通過此電容器實(shí)現(xiàn)運(yùn)算放大器的控制輸入端上偏移電壓的平衡。
文檔編號G11C11/14GK1312564SQ0110894
公開日2001年9月12日 申請日期2001年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月3日
發(fā)明者T·施勒塞爾, R·特維斯 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司