專利名稱：用于橫跨一存儲(chǔ)器陣列執(zhí)行等電勢讀出以消除漏電流的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。更具體地說，本發(fā)明涉及一種磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器器件，它包含一個(gè)存儲(chǔ)器單元陣列，和與單向元件共同工作以限制在該陣列內(nèi)的漏電流的差動(dòng)讀出放大器。
背景技術(shù)：
磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“MRAM”)是一種表明具有相當(dāng)大的允諾用于長期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的非易失性存儲(chǔ)器。在MRAM器件上執(zhí)行讀和寫操作比在諸如DRAM和Flash的常規(guī)存儲(chǔ)器器件上執(zhí)行讀和寫操作要快得多，而且比諸如硬盤的長期存儲(chǔ)器件要快多個(gè)數(shù)量級。此外，MRAM器件與其它常規(guī)的存儲(chǔ)器件相比較更加緊湊，并且耗費(fèi)了更少的能量。
一種典型的MRAM器件包含一個(gè)存儲(chǔ)器單元陣列。字線橫穿多行存儲(chǔ)器單元延伸，而位線沿著多列存儲(chǔ)器單元延伸。每個(gè)存儲(chǔ)器單元位于字線和位線的交叉點(diǎn)處。
一個(gè)存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)一信息位作為磁化的方向。假定每個(gè)存儲(chǔ)器單元的磁化在任何給定時(shí)間具有兩個(gè)穩(wěn)定方向中的一個(gè)。這兩個(gè)穩(wěn)定方向、平行和反平行表示邏輯值“0”和“1”。
磁化方向影響一個(gè)諸如自旋隧道效應(yīng)器件的存儲(chǔ)器單元的電阻。例如，如果磁化方向是平行的，則一個(gè)存儲(chǔ)器單元的電阻是第一值R，而且如果磁化方向從平行變化到反平行，則存儲(chǔ)器單元的電阻增加到第二值R+ΔR。因此，所選擇的存儲(chǔ)器單元的磁化方向和該存儲(chǔ)器單元的邏輯狀態(tài)可以通過讀出存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)而被讀出。存儲(chǔ)器單元因此形成一個(gè)電阻性交叉點(diǎn)的存儲(chǔ)器陣列。
施加一個(gè)電壓到所選擇的一個(gè)存儲(chǔ)器單元、并且測量流經(jīng)該存儲(chǔ)器單元的讀出電流可以讀出電阻狀態(tài)。電阻將由外加電壓和讀出電流的比值確定(R＝V/I)。
然而，讀出在一個(gè)陣列中的單個(gè)存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)可能是不可靠的。在該陣列中的所有存儲(chǔ)器單元通過許多平行通路連接在一起。在一個(gè)交叉點(diǎn)處看到的電阻等于在那個(gè)交叉點(diǎn)處存儲(chǔ)器單元的電阻和在該陣列其它行和列中的存儲(chǔ)器單元電阻的并聯(lián)。
此外，如果由于所存儲(chǔ)的磁化導(dǎo)致正被讀出的存儲(chǔ)器單元具有一個(gè)不同的電阻，則可以產(chǎn)生一個(gè)小的差動(dòng)電壓。這個(gè)小的差動(dòng)電壓可能引起一個(gè)寄生的或者“潛行通路”電流，其也被稱為漏電流。在一個(gè)大的陣列中寄生的或者漏電流變得大了，因此可能模糊讀出電流。因此，寄生電流可能阻止電阻被讀出。
在讀出電阻狀態(tài)中的不可靠性由于制造變化、在MRAM器件的工作溫度中的變化而增加了。這些因素可能導(dǎo)致在該存儲(chǔ)器單元中的電阻平均值改變。
現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)試圖通過各種設(shè)計(jì)來減少，如果沒有實(shí)際上消除漏電流。一種方法涉及增加一個(gè)單向元件，諸如二極管，以限制沿一個(gè)方向的電流通路。圖1說明了這樣一個(gè)實(shí)施例。存儲(chǔ)器單元4包含一個(gè)二極管6以限制沿由二極管6指示的方向的電流。當(dāng)如圖1所示施加一個(gè)讀出電流時(shí)，實(shí)際上由讀出放大器測定的電流是流經(jīng)預(yù)定單元4的讀出電流I_s，和流經(jīng)幾個(gè)其它存儲(chǔ)器單元/二極管對的漏電流I_leak。這個(gè)附加的漏電流減少了讀出放大器的工作范圍。此外，由于存儲(chǔ)器陣列的尺寸增加了，漏電流超過讀出信號，更加減小了讀出放大器的工作范圍。另外，由于漏電流通路而導(dǎo)致在讀出放大器中的噪音增加了。
因此，需要能夠以一種可靠的方式讀出在MRAM器件內(nèi)的存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)。此外，需要限制在讀出操作期間存在于在陣列內(nèi)未被讀出的單元之間的寄生或者漏電流。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明，公開了一種用于使在一個(gè)存儲(chǔ)器單元陣列內(nèi)的漏電流最小化的方法和系統(tǒng)，以及一種用于在讀操作期間區(qū)分在一個(gè)讀出的存儲(chǔ)器單元內(nèi)的電阻值的方法和系統(tǒng)。存儲(chǔ)器陣列包含多條經(jīng)由多個(gè)存儲(chǔ)器單元交叉連接的位線和字線。每個(gè)存儲(chǔ)器單元局限于僅僅借助于一個(gè)單向元件沿第一方向提供一條導(dǎo)電通路。典型地，這樣的單向元件包括二極管。該裝置利用二極管以形成一條已經(jīng)通過二極管和電阻性存儲(chǔ)器單元的、從字線到位線的電流通路。此外，使用了差動(dòng)的讀出放大器以在橫穿該陣列放置一個(gè)等電勢值之后區(qū)分在讀操作期間的讀出電流與參考值，以限制在一個(gè)給定存儲(chǔ)器單元的讀操作期間在鄰接的字和位線內(nèi)產(chǎn)生漏電流。


圖1描述了在一個(gè)所選存儲(chǔ)器單元上的讀出操作和漏電流如何影響讀出電流的現(xiàn)有技術(shù)示意圖。
圖2說明了依據(jù)本發(fā)明的、包含一個(gè)存儲(chǔ)器單元陣列和一個(gè)讀電路的MRAM器件。
圖3說明了依據(jù)圖1的存儲(chǔ)器單元的示意圖。
圖4說明了依據(jù)圖1的讀出放大器元件的示意圖。
圖5說明了如在圖4中的讀出放大器上執(zhí)行的、讀出和輸出數(shù)據(jù)單元和參考單元的時(shí)序圖。
圖6描述了依據(jù)本發(fā)明的、在讀出操作期間使用的偏置方案的流程圖。
圖7說明了基于圖6中的偏置方案的改進(jìn)的讀出電流實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
下面將參考在附圖中舉例說明的示范性實(shí)施例，而且在此將使用專用語言來描述這些示范性實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)明白由此意味著沒有限制本發(fā)明的范圍。將會(huì)被相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員想到并且擁有這個(gè)公開的、在此舉例說明的本發(fā)明特征的改動(dòng)和進(jìn)一步的修改、以及在此舉例說明的本發(fā)明原理的附加應(yīng)用，都被認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
如附圖所示，為了說明起見，以一種磁性的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。MRAM器件包含一個(gè)存儲(chǔ)器單元陣列，和一個(gè)用于從存儲(chǔ)器單元中讀取數(shù)據(jù)的讀電路。包含等電勢應(yīng)用器件和差動(dòng)的讀出放大器的讀電路能夠可靠地讀出在該陣列內(nèi)的所選存儲(chǔ)器單元的不同電阻狀態(tài)。
下面參考圖2，它舉例說明了一個(gè)包含存儲(chǔ)器單元元件12a和12b的電阻性的交叉點(diǎn)陣列10的信息存儲(chǔ)器件。存儲(chǔ)器單元元件12a和12b按行和列排列，行沿著X方向延伸，而列沿著Y方向延伸。僅僅顯示了相對小數(shù)量的存儲(chǔ)器單元元件12a和12b，以簡化信息存儲(chǔ)器件8的說明。實(shí)際上，可以使用任何尺寸的陣列。
起字線作用的跡線14在存儲(chǔ)器單元陣列10的一邊的一個(gè)平面中沿著X方向延伸。起位線作用的跡線16a和16b在存儲(chǔ)單元陣列10的一個(gè)鄰邊的一個(gè)平面中沿著Y方向延伸?？梢杂幸粭l字線14用于陣列10的每一行，和一條位線16a或者16b用于陣列10的每一列。每個(gè)存儲(chǔ)器單元元件12a、12b位于字線H和位線16a或者16b的交叉點(diǎn)處。
存儲(chǔ)器單元元件12a和12b可以包含薄膜存儲(chǔ)器元件，諸如聚合物存儲(chǔ)器元件、磁性隧道結(jié)(SDT結(jié)是一種磁性隧道結(jié))、或者相變器件。通常，存儲(chǔ)器單元12a和12b可以包含任何通過影響元件的標(biāo)稱電阻量值存儲(chǔ)或者產(chǎn)生信息的元件。這樣的其它種類的元件包含作為只讀存儲(chǔ)器的一部分的多硅電阻器，以及能夠被編程用來從結(jié)晶體改變?yōu)榉蔷w的狀態(tài)反之亦然的相變器件。器件在結(jié)晶體狀態(tài)具有低電阻，而在非晶體狀態(tài)具有高電阻。在圖3中進(jìn)一步詳細(xì)地顯示了每個(gè)存儲(chǔ)器單元元件12。存儲(chǔ)器單元12進(jìn)一步包含一個(gè)電阻性的磁性元件Rm和一個(gè)單向的導(dǎo)電門或者二極管13，它們被用來在讀操作期間限制漏電流、以及提供一條單向的從位線16a、b到字線14的電流通路。二極管13與電阻性的磁性元件Rm相連以提供從位線16到字線14的一條單向的導(dǎo)電通路。
使用為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員非常公知的技術(shù)制造二極管。例如，N型的多硅層和P型多硅層被順序地沉積在字線導(dǎo)體上，然后在700°-800℃被退火以再結(jié)晶和激活這些多硅層，以制造一個(gè)P型二極管。有可能用一個(gè)Schottky金屬層和一個(gè)半導(dǎo)體層形成一個(gè)Schottky二極管。做為選擇，還可以利用一個(gè)非晶體的二極管作為一個(gè)隔離元件。
如果SDT結(jié)的磁化方向是平行的，則它的電阻例如是第一值(R)，而且如果它的磁化方向從平行變化到反平行，則它的電阻增加到第二值(R+ΔR)。典型的第一電阻值(R)可以是大約10kΩ-1MΩ，而且在電阻中的變化(ΔR)可以是第一電阻值(R)的大約30％。
每個(gè)存儲(chǔ)器單元元件12a和12b甚至在沒有外電源的情況下也保持它的磁化方向。因此，存儲(chǔ)器單元元件12a和12b是非易失性的。
數(shù)據(jù)以一比特接一比特的方式被保存在存儲(chǔ)器單元元件12a和12b。兩個(gè)存儲(chǔ)器單元元件12a和12b被分配給數(shù)據(jù)的每一位一個(gè)存儲(chǔ)器單元元件(“數(shù)據(jù)”元件)12a存儲(chǔ)該位的值，而另一個(gè)存儲(chǔ)器單元元件(“參考”元件)12b存儲(chǔ)該值的補(bǔ)碼。因此，如果數(shù)據(jù)單元12a存儲(chǔ)了一個(gè)邏輯“1”，則它的相應(yīng)參考單元12b存儲(chǔ)一個(gè)邏輯“0”。數(shù)據(jù)單元12a的每一列被連接到一條位線16a，而參考元件12b的每一列被連接到一條位線16b。
信息存儲(chǔ)器件8包含一個(gè)行譯碼器18，用于在讀和寫操作期間選擇字線14。在讀操作期間一條所選的字線14可以被接地。在寫操作期間可以把一個(gè)寫電流施加到一條所選的字線14上。
信息存儲(chǔ)器件8包含一個(gè)讀電路，用于在讀操作期間讀出所選存儲(chǔ)器單元元件12a和12b的電阻狀態(tài)，和一個(gè)寫電路，用于在寫操作期間提供寫電流到所選的字線和位線14、16a和16b。讀電路通常在20處指示。沒有顯示寫電路以便簡化對信息存儲(chǔ)器件8的圖例說明。
讀電路20包含多個(gè)控制電路22和讀出放大器24。多條位線16a和16b連接到每一個(gè)控制電路22。每個(gè)控制電路22包含一個(gè)用于選擇位線的解碼器。所選的一個(gè)存儲(chǔ)器單元元件12位于所選的一條字線14和所選的一條位線16的交叉點(diǎn)處。
在讀操作期間，所選的元件12a和12b通過所選字線14接地，如塊604所示，其中讀操作在圖6中的流程圖中進(jìn)行了描述。每個(gè)控制電路22選擇一條與一列數(shù)據(jù)單元12a交叉的位線16a，和一條與相應(yīng)列的參考元件12b交叉的位線16b。所選的與多列數(shù)據(jù)單元12a交叉的位線16a連接到它們的相應(yīng)讀出放大器24的讀出結(jié)點(diǎn)S0，如塊602所示。塊602和604中的步驟能夠被顛倒，而且它們的執(zhí)行順序不重要。所選的與多列參考元件12b交叉的位線16b連接到它們的相應(yīng)讀出放大器24的參考結(jié)點(diǎn)R0。每個(gè)讀出放大器24包含一個(gè)差動(dòng)放大器，和交叉連接的被鎖存的電流讀出放大器，用于比較在位線16a和16b上的信號。該比較指示所選數(shù)據(jù)元件12a的電阻狀態(tài)，因此指示保存在所選數(shù)據(jù)元件12a中的邏輯值。讀出放大器24的輸出被提供給一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器26，其接著被連接到信息存儲(chǔ)器件8的一個(gè)I/O基座28。
所有的未被選擇的字線14連接到一個(gè)恒壓電源，它提供一個(gè)陣列電壓，如塊606所示。一個(gè)外部電路可以提供該恒壓電源。由于恒壓電源施加到未被選擇的字線的子集，所以讀出放大器24施加相同的電位到所選位線16。施加這樣的等電位隔離到陣列10，減小了寄生電流。
讀電路20可以以m位字讀出數(shù)據(jù)，借此多個(gè)(m個(gè))存儲(chǔ)器單元元件12a和12b的電阻狀態(tài)被同時(shí)讀出，如塊608中的電流測定步驟所示。一個(gè)m位字可以通過同時(shí)操作m個(gè)連續(xù)的讀出放大器24而被讀出。圖7(7a、7b、和7c)舉例說明了漏電流I_leak是如何被引導(dǎo)得遠(yuǎn)離讀出電流IS的，與如前所述在圖1中舉例說明的寄生的漏電流問題相反。
下面參考圖4，它分別顯示了一個(gè)讀出放大器24和所選的參考和數(shù)據(jù)元件12a和12b。每個(gè)所選的數(shù)據(jù)元件12a和12b分別由電阻R12a和R12b表示。每個(gè)存儲(chǔ)器單元元件12a和12b分別進(jìn)一步包含一個(gè)單向的導(dǎo)電門或者二極管13a和13b。利用二極管13a和13b，以在讀操作期間在存儲(chǔ)器單元元件之間提供隔離，防止讀出在共享同一位線的相鄰字線上的其它數(shù)據(jù)和參考元件12a和12b。值得注意地，二極管13a和13b形成了一條從位線16a和16b到它們的相應(yīng)字線14的導(dǎo)電通路。不幸地是，在讀操作期間由于在每個(gè)二極管結(jié)處存在的反向偏壓電流，以及由于在共用共同字線或位線的單元之間存在的電流通路，漏電流仍然可能出現(xiàn)。此外，由于單元陣列尺寸增加了，所以漏電流支配了讀出信號。此外，在讀出操作期間由于漏電流通路出現(xiàn)了額外的噪聲。為了防止這個(gè)問題發(fā)生，未被選擇的字線連接到一個(gè)實(shí)質(zhì)上等于Va的電勢Vg。偏置未被選擇的字線的優(yōu)點(diǎn)在圖7a-c中進(jìn)行了舉例說明。由于在陣列中的平行通路，漏電流被轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)離讀出電流，以便使得這些電流的測量更加精確和可靠。
讀出放大器24包含一個(gè)差動(dòng)放大器30，它具有第一輸入節(jié)點(diǎn)S1和第二輸入節(jié)點(diǎn)R1。差動(dòng)讀出放大器30可以是一個(gè)具有交叉連接的鎖存器放大器的差動(dòng)讀出輸入。這樣的一個(gè)差動(dòng)放大器30可以包含F(xiàn)ETs30a、30b、30c、和30d，它們形成一個(gè)交叉連接的鎖存器放大器。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體管30a和30c是P溝道晶體管。讀出允許的晶體管32在讀操作期間啟動(dòng)FETs 30，它接著啟動(dòng)處于互補(bǔ)狀態(tài)的輸出OUTPUT和OUTPUT以便保持均衡。晶體管34a和34b被偏置以便使結(jié)點(diǎn)S1和R1接近于地電勢。一旦晶體管32截止了，交叉連接的鎖存器比較啟動(dòng)OUTPUT和OUTPUT-bar的電流IS和IR以進(jìn)入相應(yīng)的狀態(tài)，其將在如圖5所示的讀出放大器的READ讀時(shí)序圖中進(jìn)行說明。
單元12b起一個(gè)參考位的作用，而且單元12a是數(shù)據(jù)位，它們都位于同一行上。把地電勢施加到用于單元12a和單元12b的所選行上。前置放大器36具有第一輸入Va，而且它的輸出連接到晶體管36a的柵極輸入，以便偏置單元12a位于其中的位或者數(shù)據(jù)列。第二輸入Va啟動(dòng)前置放大器38，其與晶體管38a的柵極輸入相連，以便偏置單元12b位于其中的參考列。前置放大器36和38調(diào)整橫穿所選元件12a和12b的電壓。所有其它未被選擇的行用實(shí)質(zhì)上等于Va的電壓Vg偏置，以便創(chuàng)建一個(gè)有關(guān)在該陣列內(nèi)相同所選位線16a和16b上的所有未被選擇的存儲(chǔ)器單元的等電勢狀態(tài)，由此防止橫跨在與參考單元12b或者數(shù)據(jù)單元12a相同的行或列內(nèi)的其它單元產(chǎn)生漏電流或者電流潛行通路。因此，在所選位線16a和16b上的未被選擇的存儲(chǔ)器單元(12d，13c)具有0.0伏的偏壓，因此在這些未被選擇的存儲(chǔ)器單元中沒有電流流動(dòng)。其它未被選擇的存儲(chǔ)器單元被反向偏置，因此僅僅允許它們的漏電流流動(dòng)，其中漏電流被控制遠(yuǎn)離讀出電流到地而不干擾讀出電流信號。典型地，偏壓由電壓電源Vg設(shè)置，但是也可以為地電勢或者其它想要的、符合電路設(shè)計(jì)配置的偏壓。例如，如在圖7a中說明的一個(gè)設(shè)計(jì)配置。電壓電源Va被施加到所選字線上。所選位線連接到讀出放大器的輸入，電壓Vg已經(jīng)施加到讀出放大器的另一個(gè)輸入，因此把所選位線偏置為Vg。所有未被選擇的字線也被偏置為Vg，以控制漏電流I_leak遠(yuǎn)離讀出電流IS。電壓電源Vg被設(shè)置為所希望用于存儲(chǔ)器陣列操作的的值。它處于地電勢或者其它的偏壓也能夠是非常好的。
下面參考圖7b，讀出放大器24的一個(gè)輸入到被選位線16，而且向讀出放大器的另一個(gè)輸入施加電壓Va，因而偏置被選位線為電勢Va。向所選字線14施加地電勢，而且所有其它未被選擇的字線連接到實(shí)質(zhì)上等于Va的電壓電源Vg。未被選擇的存儲(chǔ)器單元12a和12b具有電勢Va，該電勢Va橫跨它們中的每一個(gè)產(chǎn)生一個(gè)流經(jīng)這些位單元的電流IS，而且這些電流IS由放大器24讀出以確定所選位單元的電阻狀態(tài)。
同時(shí)，未被選擇的位單元12c和12d共享與所選位單元12a和12b相同的位線16，但是它們被連接到未被選擇的字線。橫跨這些未被選擇的位單元12c和12d的電勢是Va-Vg～0(零)，因而在這些位單元中沒有電流流動(dòng)。其余未被選擇的位單元僅僅在所選字線上具有流經(jīng)它們到地的漏電流I_leak，而且漏電流不干涉讀出電流IS。
圖7c是在圖7b中說明的偏置方法的擴(kuò)充。在這個(gè)配置中，未被選擇的位線連接到地電勢，因而漏電流I_1eak通過未被選擇的位線流向地面。因而，只有讀出電流IS在所選字線14中流動(dòng)。
電流I_ref＝(Va-Vd)/R12a在晶體管36a中流動(dòng)，其中R12a是存儲(chǔ)器單元12a的電阻值，而Vd是二極管13a的二極管電壓，典型地大約為0.7V。和晶體管36a相同的晶體管36b是對36a的電流反射鏡，攜帶電流IR以把它傳送到讀出放大器30的輸入。電流IR等于I_ref。類似地，電流I_data＝(Va-Vd)/R12b在晶體管38a中流動(dòng)，其中R12b是存儲(chǔ)器單元12b的電阻值。和晶體管38a相同的晶體管38b是對38a的電流反射鏡，攜帶電流IS以把它傳送到讀出放大器30的另一個(gè)輸入。電流IS等于I_data。
最初，如圖5所示，當(dāng)Read Enable被拉高時(shí)，晶體管32被導(dǎo)通。這迫使OUTPUT和OUTPUT-bar趨于在Vdd和地之間的中點(diǎn)。
一旦讀允許開關(guān)32切斷了，交叉連接的鎖存器讀出在電流IS和IR的量值中的差別。當(dāng)IS小于IR時(shí)，輸出為高電平，這意味著R12b處于平行狀態(tài)，而R12a處于反平行狀態(tài)。當(dāng)IS大于IR時(shí)，輸出為低電平，這意味著R12b處于反平行狀態(tài)，而R12a處于平行狀態(tài)。
前置放大器36和38最好是被校準(zhǔn)以最小化在它們的偏置電壓(ofstl，ofst2)中的差別。偏置電壓(ofst1，ofst2)應(yīng)當(dāng)非常近似地彼此相等，而且它們應(yīng)當(dāng)接近于零。晶體管對36a、b和38a、b最好是在屬性和尺寸方面相匹配，這樣它們很少會(huì)使讀出信號IS和IR受到損害。
讀出可以在電流方式或者電壓方式下執(zhí)行。在電流方式下，前置放大器36和38調(diào)整在讀出和參考結(jié)點(diǎn)S0和R0處的電壓以使其等于陣列電壓Va。由橫跨所選元件12a和12b的電壓降產(chǎn)生的讀出和參考電流(IS和IR)流向差動(dòng)電流讀出放大器30的輸入節(jié)點(diǎn)S1、R1。
在電壓方式下，讀出電流(IS)被轉(zhuǎn)換到電壓(例如，通過在一段時(shí)間內(nèi)積分讀出電流或者簡單地用一對電阻端接IS和IR)。當(dāng)IS小于IR時(shí)，在結(jié)點(diǎn)S1處的電勢低于在結(jié)點(diǎn)R1處的電勢。
一旦在差動(dòng)放大器30的輸出上產(chǎn)生了一個(gè)可靠的信號，放大器30的輸出就被選通到數(shù)據(jù)寄存器26中?？梢蕴峁┮粋€(gè)芯片內(nèi)的控制器29(參見圖2)以生成一個(gè)信號STR，用于使放大器30的輸出被選通到數(shù)據(jù)寄存器26中。選通信號STR能夠與由最后的尋址或者讀/寫命令產(chǎn)生的延遲脈沖一樣簡單。
依據(jù)本發(fā)明的信息存儲(chǔ)器件可以被用在各式各樣的應(yīng)用中。例如，信息存儲(chǔ)器件可以被用于在計(jì)算機(jī)中的長期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。這樣一種器件與常規(guī)的長期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件諸如硬盤相比提供了許多優(yōu)點(diǎn)。從MRAM單元中存取數(shù)據(jù)與從硬盤中存取數(shù)據(jù)相比較要快多個(gè)數(shù)量級。因而，MRAM單元甚至可以代替SRAM或者DRAM作為主系統(tǒng)存儲(chǔ)器。此外，依據(jù)本發(fā)明的信息存儲(chǔ)器件與硬盤相比較更加壓縮了。
依據(jù)本發(fā)明的信息存儲(chǔ)器件可以被用在數(shù)字照相機(jī)中作為嵌入的存儲(chǔ)器用于長期存儲(chǔ)數(shù)字圖象，以改善用芯片器件的系統(tǒng)的性能。
本發(fā)明不局限于以上描述和說明的特定實(shí)施例。相反，依據(jù)隨后的權(quán)利要求來解釋本發(fā)明。
應(yīng)當(dāng)明白，以上介紹的方案僅僅是為了說明用于本發(fā)明原理的應(yīng)用。雖然在附圖中已經(jīng)顯示了本發(fā)明，而且以上已經(jīng)特定地和詳細(xì)地結(jié)合目前被認(rèn)為是本發(fā)明的最實(shí)際的和最佳的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了充分地描述，但是能夠在沒有背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出很多修改和替換方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，能夠在不背離在權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的原理和構(gòu)思的情況下做出很多修改。
權(quán)利要求
1.一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件，包含多條字線；多條位線；一個(gè)存儲(chǔ)器單元的電阻性交叉點(diǎn)陣列，每個(gè)存儲(chǔ)器單元連接到一條位線，并且連接到一個(gè)隔離二極管，該二極管進(jìn)一步連接到一條相應(yīng)的字線，隔離二極管提供了一條從位線到字線的單向?qū)щ娡?；以及漏電流轉(zhuǎn)向源，與字線相連，以在讀出操作期間偏置未被選擇的字線，并且在該讀出操作期間把漏電流轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)離被施加到所選的一條字線上的讀出電流信號。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件，其特征在于漏電流轉(zhuǎn)向源包含一個(gè)等電勢發(fā)生器，它與字線相連，并且可操作用于設(shè)置在電阻性交叉點(diǎn)存儲(chǔ)單元陣列中的電壓電平，以實(shí)質(zhì)上阻止寄生電流流向所選的存儲(chǔ)器單元。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件，其特征在于在一組所選字線中的未被選擇的字線被連接到一起，以設(shè)置近似等于一個(gè)施加的陣列電壓的平均電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件，其特征在于等電勢發(fā)生器可操作用于基于來自一條或多條未被選擇的字線的反饋建立所選的一條位線的等電勢隔離。
5.如權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件，其特征在于每個(gè)隔離二極管的輸入節(jié)點(diǎn)與一個(gè)相應(yīng)的電壓跟隨器晶體管相連，而且等電勢發(fā)生器與電壓跟隨器晶體管的柵極相連。
6.一種制造一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件的方法，包含形成多條字線；形成多條位線；形成一個(gè)存儲(chǔ)器單元的電阻性交叉點(diǎn)陣列，每個(gè)存儲(chǔ)器單元連接到相應(yīng)的一條位線，并且與一條相應(yīng)的字線相連；形成一條通過存儲(chǔ)器單元從位線到字線的單向?qū)щ娡罚皇┘右粋€(gè)讀出信號到所選擇的多條字線中的一條上；以及施加一個(gè)漏電流轉(zhuǎn)向信號到這多條字線中的未被選擇的一些上。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包含形成多個(gè)讀電路，其中每個(gè)讀電路通過一條相應(yīng)的位線與一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器單元相連，并且可操作用于通過連接到那里的任一存儲(chǔ)器單元讀出電流。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于每個(gè)讀電路包含一個(gè)差動(dòng)電流讀出放大器。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于差動(dòng)放大器可操作用于把流經(jīng)所選擇的一個(gè)參考單元的電流與流經(jīng)所選擇的一個(gè)存儲(chǔ)器單元的電流進(jìn)行比較。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于漏電流轉(zhuǎn)向信號施加步驟包含形成一個(gè)等電勢發(fā)生器，該等電勢發(fā)生器與字線和位線相連，并且可操作用于設(shè)置在電阻性交叉點(diǎn)存儲(chǔ)單元陣列中的電壓電平，以實(shí)質(zhì)上阻止寄生電流干擾讀出電流信號。
全文摘要
公開了一種用于使在一個(gè)存儲(chǔ)器單元陣列內(nèi)的漏電流最小化的方法和系統(tǒng)，以及一種用于在讀操作期間區(qū)分在一個(gè)讀出的存儲(chǔ)器單元內(nèi)的電阻值的方法和系統(tǒng)。存儲(chǔ)器陣列10包含多條經(jīng)由多個(gè)存儲(chǔ)器單元12交叉連接的位線和字線。每個(gè)存儲(chǔ)器單元12局限于僅僅借助于一個(gè)單向元件13沿第一方向提供一條導(dǎo)電通路。典型地，這樣的單向元件13包括二極管。該裝置利用二極管以形成一條已經(jīng)通過二極管和電阻性的存儲(chǔ)器單元的、從位線到字線的電流通路。此外，使用了一個(gè)差動(dòng)讀出放大器30，以在橫跨該陣列放置一個(gè)等電勢值之后區(qū)分在讀操作期間的讀出電流與參考值，以限制在一給定存儲(chǔ)器單元的讀出操作期間在鄰接的字線和位線內(nèi)產(chǎn)生漏電流。
文檔編號G11C11/02GK1444228SQ03106348
公開日2003年9月24日 申請日期2003年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月25日
發(fā)明者L·T·特蘭 申請人:惠普公司