專利名稱：具有串接二極管的等電壓感知式磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(mram)的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)涉及到Fred Perner等人的美國專利申請(qǐng)，其標(biāo)題為“用于具有串接二極管的磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器的三次樣本感知”(代理人文檔號(hào)HP100111472)，該申請(qǐng)與本申請(qǐng)?jiān)谕惶焯峤?，在同一天提交的還有Fred Perner等人的標(biāo)題為″存儲(chǔ)器單元隔離″(代理人文檔號(hào)HP100111473)的美國專利申請(qǐng)。這些申請(qǐng)?jiān)诖艘徊⒁靡怨﹨⒖肌?br> 背景所涉及的領(lǐng)域公開了非易失性磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(MRAM)單元，這些磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(MRAM)單元如圖1所示出的那樣安置在陣列10中。該陣列10包括(1)多條沿著陣列10的行伸展的字線20；以及(2)多條沿著陣列10的列伸展的位線30。字線20和位線30相互十字交叉并相交。在字線20和位線30之間，即它們相交處包括有MRAM存儲(chǔ)單元40。如圖2所示，每個(gè)包括磁隧道連結(jié)(magnetic tunnel junction(MTJ))50和硅連結(jié)二極管60。
圖2示出的是在相關(guān)技術(shù)中所公開的MRAM存儲(chǔ)單元40的側(cè)面透視圖。圖2表示與字線20(圖2未示出)相接觸的n型硅層70。n型硅層70的頂部是p型硅層80，與n型硅層70一起組成硅連結(jié)二極管60。與該硅連結(jié)二極管60鄰接的是組成的鎢顆粒(tungsten stud)層90和模板(template)層100。在模板層100之上的是鐵磁層110、反鐵磁層120、固定鐵磁層130、隧道阻擋(tunneling barrier)層140、軟鐵磁層(soft ferromagnetic)150以及用于提供與位線30(圖2未示出)進(jìn)行電接觸的接觸層160。
最初，MRAM存儲(chǔ)單元40可能處于第一電阻態(tài)，也稱為平行態(tài)，其中軟鐵磁層150處在與固定鐵磁層130的磁化方向相同的第一磁化方向?？蛇x地，MRAM存儲(chǔ)單元40可以處在第二電阻態(tài)，也稱為反向平行態(tài)，其中軟鐵磁層150處于與固定鐵磁層130的磁化方向不相同的第二磁化方向。
當(dāng)向陣列10中的MRAM存儲(chǔ)單元40寫時(shí)，對(duì)與MRAM存儲(chǔ)單元40鄰接的字線20和位線30施加電壓。這些電壓生成流經(jīng)所選字線20和所選位線30的電流。這些電流依次生成與所選MRAM存儲(chǔ)單元40相耦合的磁場(chǎng)，其中該磁場(chǎng)具有用于改變軟鐵磁層150的磁化方向的足夠的組合強(qiáng)度。
因此，在MRAM存儲(chǔ)單元寫的過程中，如果該耦合磁場(chǎng)把MRAM存儲(chǔ)單元40從第一電阻態(tài)改變?yōu)榈诙娮钁B(tài)，則可能經(jīng)受電阻可測(cè)量的增加。相反，如果該耦合磁場(chǎng)把MRAM存儲(chǔ)單元40從第二電阻態(tài)改變?yōu)榈谝浑娮钁B(tài)，則MRAM存儲(chǔ)單元40會(huì)經(jīng)受電阻可測(cè)量的減少。
換句話說，MRAM存儲(chǔ)單元40的電阻是固定鐵磁層130和軟鐵磁層150相對(duì)磁化方向的函數(shù)。與磁化方向是反向平行時(shí)相比，磁化方向平行時(shí)有更多的電流能夠流過隧道阻擋層140，以及更低的電阻。
在讀步驟期間，通過向MRAM施加一定量的電流來測(cè)量MRAM存儲(chǔ)單元40的電阻。然后，對(duì)MRAM存儲(chǔ)單元40的電阻進(jìn)行監(jiān)視，并且有可能通過感知MRAM存儲(chǔ)單元40是處于高電阻態(tài)還是處于低電阻態(tài)，從而確定MRAM存儲(chǔ)單元40處在平行態(tài)還是反向平行態(tài)。換句話說，有可能確定MRAM存儲(chǔ)單元40所保持的是″0″數(shù)據(jù)位還是″1″數(shù)據(jù)位。
在讀步驟期間，為了電氣上隔離正在讀取的MRAM存儲(chǔ)單元40，上面所論述的陣列10依賴于具有低漏電屬性的硅連結(jié)二極管60。然而，小的薄膜式二極管60具有泄漏電流。此外，當(dāng)把更多小的薄膜式二極管60放入到較大的陣列10中時(shí)，在陣列10中泄漏電流的總量會(huì)增加。因此，尤其是在較大的陣列10中，在陣列10中所泄漏的電流量能夠干擾正被監(jiān)視的MRAM存儲(chǔ)單元40的電阻態(tài)的測(cè)量的準(zhǔn)確性，從而降低了放置在陣列10中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件包括電阻式存儲(chǔ)單元陣列和一組與該陣列中的多個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元用串接方式電連接的二極管。多條字線沿著該陣列的行伸展，多條位線沿著該陣列的列伸展。該陣列中的第一所選電阻式存儲(chǔ)單元安置在多條字線的第一字線和多條位線的第一位線之間。在該陣列上連接一個(gè)電路，該電路能夠向第一字線施加第一電壓，向第一位線施加第二電壓，以及向多條字線的第二字線和多條位線的第二位線中的至少之一施加第三電壓。
本發(fā)明的方法，感測(cè)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件中第一所選電阻式存儲(chǔ)單元的電阻態(tài)，其中該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件包括電阻式存儲(chǔ)單元陣列。該方法包括提供一組與該陣列中的多個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元用串接方式電氣連接的二極管；向第一字線施加第一電壓，向第一位線施加第二電壓，以及向多條字線的第二字線和多條位線的第二位線中的至少之一施加第三電壓；以及感測(cè)流過第一所選電阻式存儲(chǔ)單元的信號(hào)電流。


在示范實(shí)施例的描述中，將采用舉例方式并通過具體參考附圖對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件和方法進(jìn)行描述，在附圖中相同的數(shù)字指相同的元件，在附圖中圖1示出的是按照相關(guān)技術(shù)的MRAM存儲(chǔ)單元陣列的平面視圖；圖2示出的是按照相關(guān)技術(shù)的MRAM存儲(chǔ)單元的側(cè)面透視圖；圖3A示出的是電阻式存儲(chǔ)單元陣列、與該陣列電連接的電壓和接地、代表該陣列中各部件的等效電路以及可能流過該陣列的電流的路徑的平面視圖；圖3B示出的是電阻式存儲(chǔ)單元陣列、施加到該陣列的位線的兩個(gè)電壓、代表該陣列中各部件的等效電路以及可能流過該陣列的電流的路徑的平面視圖；圖3C示出的是電阻式存儲(chǔ)單元陣列、施加到該陣列的一條位線的電壓、施加到該陣列的一條字線的電壓、代表該陣列中各部件的等效電路以及可能流過該陣列的電流的路徑的平面視圖；圖4示出的是可以包含在圖3A-C所示出陣列中的電阻式存儲(chǔ)單元的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)面透視圖；圖5示出的是堆疊式配置的兩個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元的側(cè)面透視圖；以及圖6是方法流程圖，該方法可以用于從包括有諸如在圖3A-C所示出的那些陣列的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件中數(shù)據(jù)的讀取。
詳細(xì)描述圖3A-C中的每幅圖都示出電阻式存儲(chǔ)單元170、173、175、177的陣列165。每個(gè)陣列165包括(1)一條所選字線180；(2)一條所選位線190；以及(3)一個(gè)所選電阻式存儲(chǔ)單元175，該所選電阻式存儲(chǔ)單元175安置在所選字線180和所選位線190的交叉處。每個(gè)陣列165還包括未選字線200和未選位線210。
此外，每個(gè)陣列165包括(1)第一未選電阻式存儲(chǔ)單元170，它代表安置在所選位線190上的未選電阻式存儲(chǔ)單元；(2)第二未選電阻式存儲(chǔ)單元177，它代表安置在所選字線180上的未選電阻式存儲(chǔ)單元；以及(3)第三未選電阻式存儲(chǔ)單元173，它代表既不在所選字線180上也不在所選位線190上的未選電阻式存儲(chǔ)單元。盡管僅僅示出了四個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元170、173、175、177、兩條位線190、210以及兩條字線180、200，但是另外的電阻式存儲(chǔ)單元、位線以及字線是可以包括在陣列165中的。
圖4示出的是一種可能的電阻式存儲(chǔ)單元配置，它可以用在圖3A-C所示出的任何陣列165中。圖4的底部示出的是二極管260，并且所示出的MRAM存儲(chǔ)單元265鄰接于二極管260。MRAM存儲(chǔ)單元265和二極管260都可以安置在陣列165的字線180、200和位線190、210之間。此外，二極管260和MRAM存儲(chǔ)單元265相互間可以采用串接方式電氣連接。盡管所示出的二極管260也包括N型硅層90之上的P型硅層80，但是二極管260的層80、90是可以顛倒配置的，并且可以使用其它已知的二極管260的配置。
二極管260可以是用本領(lǐng)域的任何已知材料制成的薄膜式二極管，并且可以采用本領(lǐng)域已知的任何幾何形狀。MRAM存儲(chǔ)單元265可以包括固定鐵磁層130、隧道阻擋層140以及在圖4中所示出的軟鐵磁層150。此外，MRAM存儲(chǔ)單元265可以包括在圖2中所示出的任何層，以及本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員所知的結(jié)合MRAM存儲(chǔ)單元265使用或用做MRAM存儲(chǔ)單元265部分的任何附加層。
圖5示出的是電阻式存儲(chǔ)單元配置，其中的兩個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元互相堆疊，并且其中的電阻式存儲(chǔ)單元都是與二極管260鄰接的MRAM存儲(chǔ)單元265。在圖5的較低部分所示出的MRAM存儲(chǔ)單元265由較低位線210和字線200所包圍。安置在字線200之上的是第二MRAM存儲(chǔ)單元265，它被上部的位線210封住。
圖5中較低的MRAM存儲(chǔ)單元265可以安置在圖3A-C中所表示的任何陣列165的第一層，第二MRAM存儲(chǔ)單元265可以安置在堆疊于第一層之上的第二層。堆疊式電阻式存儲(chǔ)單元，如圖5所表示的那樣，能夠增加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度。
盡管圖5示出了MRAM存儲(chǔ)單元265，但是也可以把其它類型的電阻式存儲(chǔ)單元170用在這里所論述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件中。此外，可以把多于兩個(gè)的電阻式存儲(chǔ)單元170在頂部相互加以堆疊。除此之外，盡管在圖3A-C中選擇的是最底部的字線180和最左部的位線190，然而可以在陣列165中選擇任何位線和字線來作為所選線。因此，任何電阻式存儲(chǔ)單元170、173、175、177都可以作為所選的電阻式存儲(chǔ)單元175。
在上文中圖3A-C所示出的電路與授予Tran等人的美國專利號(hào)6,259,644B1(′644專利)中的附加部件一起進(jìn)行了描述?！?44專利的整個(gè)內(nèi)容在此引入以供參考。在理解′644專利公開的任何或所有電路部件中可以結(jié)合圖3A-C所示出的陣列165使用的情況下，將在此對(duì)與圖3A-C所示出的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件具體相關(guān)的電路部件進(jìn)行描述。此外，在此所論述的元件可以按照所示出的用常規(guī)電路部件加以實(shí)施，或者用配置成執(zhí)行相同或等效功能的任何類型的電路部件加以實(shí)施。
當(dāng)向包括有MRAM存儲(chǔ)單元265的所選電阻式存儲(chǔ)單元175寫數(shù)據(jù)時(shí)，圖3A-C中所示出的每個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件可以用第一電壓源(圖3A-C未示出)施加第一電流，并且可以用第二電壓源230向所選位線190施加第二電流。第一電壓源和第二電壓源230的組合施加能夠在所選電阻式存儲(chǔ)單元175中產(chǎn)生足夠的累積耦合磁場(chǎng)，以便在上面所論述的平行態(tài)和反向平行態(tài)之間改變所選電阻式存儲(chǔ)單元175。因此，可以通過向所選字線180和所選位線190施加足夠的電壓來向所選電阻式存儲(chǔ)單元175寫或者是″0″或者是″1″的數(shù)據(jù)位。
盡管每次通常只向電阻式存儲(chǔ)單元170、173、175、177中的一個(gè)進(jìn)行寫操作，但是通過向陣列165的多個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元170、173、175、177施加外部磁場(chǎng)也可以同時(shí)向大量電阻式存儲(chǔ)單元170、173、175、177進(jìn)行寫操作。當(dāng)該施加的磁場(chǎng)具有足夠強(qiáng)度時(shí)，它同時(shí)改變所有受到影響的電阻式存儲(chǔ)單元170、173、175、177的軟鐵磁層150的磁化方向。
同時(shí)向大量電阻式存儲(chǔ)單元170、173、175、177進(jìn)行寫是很有用的，例如可用于執(zhí)行在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件中存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)位的批量刪除。在上述情況下，可以把所有軟鐵磁層150重新設(shè)置成相同的磁化方向，以便有效地向所有受到影響的電阻式存儲(chǔ)單元寫″0″數(shù)據(jù)位。外部磁場(chǎng)的另一種可行的用途涉及同時(shí)設(shè)置陣列165的所有固定鐵磁層130的磁化方向。這涉及使用甚強(qiáng)磁場(chǎng)，并且可以在制造數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件期間或陣列165的最初安裝期間加以實(shí)施。
當(dāng)從圖3A-C所示出的任何陣列165讀時(shí)，取代上面所論述的第一電壓源，可以把接地220支路電氣連接到所選字線180，并且可以把第二電壓源230電氣連接到所選位線190。一旦電氣連接了接地支路220和第二電壓源230，則如圖3A-C所示出的那樣，信號(hào)電流237(圖3A-3C的實(shí)線表示)和不希望有的電流239(圖3A-C的點(diǎn)劃線表示)就可以流過電阻式存儲(chǔ)單元170、173、175、177的電等效元件。產(chǎn)生電流237、239的原因在于，每個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元170、173、175、177是電耦合在接地220和第二電壓源230之間的。圖3A-C示出的電流I1、I2、I3、I4代表流過單個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元170、173、175、177的累積電流(信號(hào)電流237加上不希望有的電流239)。
讀操作涉及對(duì)流過所選電阻式存儲(chǔ)單元175的信號(hào)電流237的監(jiān)視。然后，使用所監(jiān)視的信號(hào)電流237來確定所選電阻式存儲(chǔ)單元175是處于平行態(tài)還是反向平行態(tài)，以及根據(jù)所選電阻式存儲(chǔ)單元175的電阻態(tài)來確定為其所賦予的數(shù)據(jù)值是″0″還是″1″。
如果假定每個(gè)電阻的電阻值是Rm，并假定每個(gè)二極管260的電阻值是兩個(gè)電阻值Rdiode-fwd和Rdiode-rev之一，其值取決于電流通過二極管260的方向，則在圖3A-C中每個(gè)電阻和二極管260的等效元件配對(duì)具有Rm+Rdiode-fwd或者Rm+Rdiode-rev基本上或相等的電阻。Rdiode-fwd是通過二極管260的正向電流的函數(shù)，它一般要遠(yuǎn)小于Rm。Rdiode-rev是在二極管260處于反向(reverse bias)時(shí)對(duì)通過二極管260的泄漏電流的測(cè)量。因此，Rdiode-rev一般要遠(yuǎn)大于Rm。
如果在圖3A所示出的陣列165中存在x行和y列，則在第一未選電阻式存儲(chǔ)單元170中的配對(duì)具有(Rm+Rdiode-fwd)/(x-1)的電阻，在第二未選電阻式存儲(chǔ)單元177中的配對(duì)具有(Rm+Rdiode-rev)/(y-1)的電阻，以及在第三未選電阻式存儲(chǔ)單元173中的配對(duì)具有(Rm+Rdiode-rev)/[(x-1)(y-1)]的電阻。因此，所選電阻式存儲(chǔ)單元175，它具有Rm+Rdiode-fwd的等效電阻，與第一未選電阻式存儲(chǔ)單元170或者第二未選電阻式存儲(chǔ)單元177相比，它具有更大的電阻，并且根據(jù)x和y的值，它可能大于或小于第三未選電阻式存儲(chǔ)單元173。一般來講，陣列165可以這樣加以設(shè)計(jì)，從而使第三未選電阻式存儲(chǔ)單元173的電阻要遠(yuǎn)大于所選電阻式存儲(chǔ)單元175的電阻。
當(dāng)如圖3A所表示的那樣，把一個(gè)電壓源230和一個(gè)接地支路220電氣連接到陣列165時(shí)，電流I1流過所選電阻式存儲(chǔ)單元175，并且電流I2、I3、I4可能流過來選電阻式存儲(chǔ)單元170、173、177，這要取決于二極管等效元件在每個(gè)單元中的定位。隨著陣列大小的增加，類似于I2、I3、I4的電流路徑數(shù)會(huì)增加。因此，不希望有的電流239與信號(hào)電流237相比可能要大些，并且在讀操作期間使信號(hào)電流237不明顯。從而，當(dāng)僅使用一個(gè)電壓源230和一個(gè)接地220時(shí)，可能難以讀取在陣列165中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位。
即使當(dāng)如圖3A所表示的那樣放置等效元件時(shí)，仍然如此。特別地，隨著信號(hào)電流237和不希望有的電流239流過陣列165，在第三未選電阻式存儲(chǔ)單元173中的二極管等效元件阻止電流I2、I3、I4流過。然而，因?yàn)殛嚵?65可以包含大量的電阻式存儲(chǔ)單元，所以不希望有的電流239可能不會(huì)被該二極管完全隔斷，從而它可以繼續(xù)干擾數(shù)據(jù)位的讀取。
圖3B示出了通過加入一個(gè)第三電壓源235來減低不希望電流239的影響的一種方法。當(dāng)把第三電壓源235電連接到未選位線210時(shí)，具體地講當(dāng)來自第二。電壓源230的電壓基本上等于來自第三電壓源235的電壓時(shí)，流過第三未選電阻式存儲(chǔ)單元173的電流I3和流過第一未選電阻式存儲(chǔ)單元170的電流I4就基本上得以降低或消除。此外，流過第二未選電阻式存儲(chǔ)單元177的附加的不希望有的電流241是指向接地220的，它并不直接干擾信號(hào)電流237的測(cè)量。
流過第二未選電阻式存儲(chǔ)單元177的附加的不希望有的電流241可以增加所選行的電流，并可能導(dǎo)致不希望有的壓降。不過，降低流過第三未選電阻式存儲(chǔ)單元173的不希望有的電流239和流過第一未選電阻式存儲(chǔ)單元170的不希望有的電流239的好處總體上要大于流過第二未選電阻式存儲(chǔ)單元177的附加不希望有的電流241的不希望有的影響。從未選位線210到未選字線200耦合的電壓為第一未選電阻式存儲(chǔ)單元170中的二極管確立了條件，以便抑制流過第二未選電阻式存儲(chǔ)單元177的附加不希望有的電流239。因此，對(duì)所選電阻式存儲(chǔ)單元175的電阻狀態(tài)的確定就得以簡(jiǎn)化。
如圖3C所示出的那樣，當(dāng)把第三電壓源235電連接到未選字線200時(shí)，具體地講當(dāng)來自第二電壓源230的電壓基本上等于或小于來自第三電壓源235的電壓時(shí)，流過第一未選電阻式存儲(chǔ)單元170的電流I4就基本上得以消除。施加到未選字線200的電壓為第一未選電阻式存儲(chǔ)單元170中的二極管260確定了條件以便抑制電流I4，并且也在第三未選電阻式存儲(chǔ)單元173中確定了該條件以便抑制電流I3。電流I2基本上等于電流I3，從而使第三電壓源235的施加可以抑制流過第二未選電阻式存儲(chǔ)單元177的電流I2。此外，指向接地220的電流I2、I3被第三未選電阻式存儲(chǔ)單元173中的二極管加以抑制，并且使用如在圖3B中所示出的配置，它們不干擾信號(hào)電流237的測(cè)量或者不干擾對(duì)所選電阻式存儲(chǔ)單元175的電阻狀態(tài)的確定。
除了通過第三電壓源235的使用帶來不希望有的電流降低外，二極管260的用途還在于降低和/或抑制不希望有的電流從未選電阻式存儲(chǔ)單元170、173、177中流過。甚至使用薄膜式泄漏隔離二極管(leakyisolation diodes)能夠改進(jìn)使用第三電壓源235的有利影響。
在圖3A-C中所示出的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，串接二極管260增加了未選電阻式存儲(chǔ)單元170的有效阻抗。高阻抗降低在讀操作期間所感測(cè)的電流的衰減，并且已經(jīng)表明它可用于降低噪聲。兩種組合的影響都有益于具有串接二極管260的MRAM電路產(chǎn)生更大的信/噪比。
串接二極管的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或好處在于改進(jìn)寫電流的一致性。這之所以得以實(shí)現(xiàn)的原因在于，在寫操作期間，在通過貫穿MRAM陣列的未選路徑的電阻的增加。
圖6是方法流程圖，該方法可以用于從包括有陣列165的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件中讀取數(shù)據(jù)和向其寫數(shù)據(jù)。按照該方法，步驟300說明應(yīng)該與電阻式存儲(chǔ)單元170、173、175、177的陣列165一起提供的有多條字線180、200和位線190、210、在陣列165中的第一所選電阻式存儲(chǔ)單元175、電氣連接到陣列165的電路、以及一組用串接方式電氣連接到陣列165中的多個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元170、173、175、177的二極管260。按照步驟300，所提供的二極管260可以是本領(lǐng)域已知的任何幾何形狀的薄膜式二極管，并且可以采用串接方式電氣連接到多個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元。
步驟310說明，向第一字線180施加第一電壓，向第一位線190施加第二電壓，以及向多條字線中的第二字線200和多條位線中的第二位線210中的至少之一施加第三電壓。當(dāng)從該該器件讀時(shí)，第一電壓可以采用接地220(零電壓)的形式，或者當(dāng)向該器件寫時(shí)，它可以是高電壓。
在某些方法中，可以把第三電壓施加到除了第一字線之外的至少兩條字線。按照這些方法，陣列165很大，它包含多條字線180、200，并且具有施加到兩條或更多條未選字線200的諸如在上面所描述的第三電壓源235的電壓。按照其它候選方法，可以把第三電壓施加到除了第一位線之外的至少兩條位線。當(dāng)使用這些方法之一時(shí)，陣列165還很大，并且具有被施加到兩條或更多條未選位線的諸如第三電壓源235的電壓。
一些向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件寫或從其讀的方法包括以基本上相等的量施加第一電壓和第三電壓。上述方法趨向于使陣列165中不希望有的電流239降到最低，然而施加不相等的電壓一般會(huì)增加不希望有的電流239。
步驟320說明，感測(cè)流過第一所選電阻式存儲(chǔ)單元175的信號(hào)電流237。當(dāng)信號(hào)電流237流過單元170、173、175、177的單個(gè)層時(shí)，是可以感測(cè)到這些電流的，或者隨著它流過諸如圖5所示出的以堆疊配置安置所選電阻式存儲(chǔ)單元175時(shí)，它能夠被感測(cè)到。按照確定的方法能夠選擇所選電阻式存儲(chǔ)單元175作為MRAM存儲(chǔ)單元265。
步驟330說明通過比較信號(hào)電流237和參考電流值來確定第一所選電阻式存儲(chǔ)單元175的具體電阻狀態(tài)。按照確定的方法，當(dāng)?shù)谝凰x電阻式存儲(chǔ)單元175處于平行態(tài)或者反向平行態(tài)時(shí)，參考電流的大小可以與之相同。對(duì)參考電流和信號(hào)電流237大小的比較可以作出有關(guān)第一所選電阻式存儲(chǔ)單元175處于何種狀態(tài)的判斷。
步驟340說明，通過這樣選擇第一電壓和第二電壓來向第一所選電阻式存儲(chǔ)單元175寫數(shù)據(jù)，其中第一電壓和第二電壓把第一所選電阻式存儲(chǔ)單元175從第一電阻狀態(tài)改變?yōu)榈诙娮锠顟B(tài)。該步驟剛好提供足夠的通過所選電阻式存儲(chǔ)單元175的電流，使其在平行態(tài)和反向平行態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
在前面已經(jīng)給出用于理解數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件的示范實(shí)施的詳細(xì)描述，以及使用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件的方法。不應(yīng)該將其理解為限制，對(duì)于那些熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，各修改是顯而意見的，而不背離待審的權(quán)利要求及其等價(jià)內(nèi)容的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件，包括具有行和列的電阻式存儲(chǔ)單元(170、173、175、177)的陣列(165)；一組用串接方式與陣列(165)中的多個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元(170、173、175、177)電氣連接的二極管(260)；沿著陣列(165)的行伸展的多條字線；沿著陣列(165)的列伸展的多條位線；陣列(165)中的第一所選電阻式存儲(chǔ)單元(175)，其中第一所選電阻式存儲(chǔ)單元(175)安置在多條字線中的第一字線(180)和多條位線中的第一位線(190)之間；以及與陣列(165)電氣連接的電路，它能夠向第一字線(180)施加第一電壓，向第一位線(190)施加第二電壓，以及向多條字線中的第二字線(200)和多條位線中的第二位線(210)中的至少之一施加第三電壓。
2.權(quán)利要求1的器件，其中電阻式存儲(chǔ)單元(170、173、175、177)的陣列(165)包括磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(MRAM)單元(265)。
3.權(quán)利要求1的器件，進(jìn)一步包括陣列(165)中的第二電阻式存儲(chǔ)單元(170、173、175、177)，其中第二電阻式存儲(chǔ)單元(170、173、175、177)堆疊在第一所選電阻式存儲(chǔ)單元(175)上。
4.權(quán)利要求1的器件，其中的電路能夠通過向第一字線(180)和第一位線(190)提供足夠的電能來向第一所選電阻式存儲(chǔ)單元(175)進(jìn)行寫，以便把第一所選電阻式存儲(chǔ)單元(175)從第一電阻狀態(tài)改變?yōu)榈诙娮锠顟B(tài)。
5.權(quán)利要求1的器件，其中的第一電壓和第三電壓的值基本上相等。
6.一種感測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件中的第一所選電阻式存儲(chǔ)單元(175)中的電阻狀態(tài)的方法，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件包括電阻式存儲(chǔ)單元(170、173、175、177)的陣列(165)、沿著陣列(165)的行伸展的多條字線(180、200)、沿著陣列(165)的列伸展的多條位線(190、210)、陣列(165)中的第一所選電阻式存儲(chǔ)單元(175)，其中第一所選電阻式存儲(chǔ)單元(175)安置在多條字線中的第一字線(180)和多條位線中的第一位線(190)之間，以及與陣列(165)電氣連接的電路(165)，該方法包括提供一組與陣列(165)中的多個(gè)電阻式存儲(chǔ)單元(170、173、175、177)電氣連接的二極管(260)；向第一字線(180)施加第一電壓，向第一位線(190)施加第二電壓，以及向多條字線中的第二字線(200)和多條位線中的第二位線(210)中的至少之一施加第三電壓；以及感測(cè)流過第一所選電阻式存儲(chǔ)單元(175)的信號(hào)電流。
7.權(quán)利要求6的方法，進(jìn)一步包括通過比較信號(hào)電流和參考電流值來確定第一所選電阻式存儲(chǔ)單元(175)的具體電阻狀態(tài)。
8.權(quán)利要求6的方法，其中的感測(cè)步驟包括感測(cè)流過磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(MRAM)單元(265)的信號(hào)電流。
9.權(quán)利要求6的方法，其中的施加步驟包括施加具有基本上相等值的第一電壓和第三電壓。
10.權(quán)利要求6的方法，進(jìn)一步包括通過這樣選擇第一電壓和第二電壓來向第一所選電阻式存儲(chǔ)單元(175)寫數(shù)據(jù)，即第一電壓和第二電壓把第一所選電阻式存儲(chǔ)單元(175)從第一電阻狀態(tài)改變?yōu)榈诙娮锠顟B(tài)。
全文摘要
一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件，它包括電阻式存儲(chǔ)單元(170、173、175、177)的陣列(165)以及電氣連接到陣列(165)的電路。電阻式存儲(chǔ)單元(170、173、175、177)包括與二極管(260)電氣連接的磁性隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器單元(265)。該電路能夠向陣列(165)中的一些電阻式存儲(chǔ)單元(170、173、175、177)施加第一電壓，向陣列(165)的其它單元(170、173、175、177)施加第二電壓，以及向陣列(165)的另外單元(170、173、175、177)施加第三電壓。此外，一種方法，它用于使用該電路感測(cè)所選電阻式存儲(chǔ)單元(175)的電阻狀態(tài)。
文檔編號(hào)G11C11/02GK1459793SQ03136868
公開日2003年12月3日 申請(qǐng)日期2003年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月22日
發(fā)明者F·A·佩爾納, L·T·特蘭, J·R·小伊頓 申請(qǐng)人:惠普公司