專利名稱：存儲(chǔ)單元具有磁阻存儲(chǔ)效應(yīng)的集成存儲(chǔ)器及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其存儲(chǔ)單元具有磁阻存儲(chǔ)效應(yīng)的集成存儲(chǔ)器，所述的存儲(chǔ)單元分別被連接在多個(gè)列線中的一個(gè)與多個(gè)行線中的一個(gè)之間，另外，本發(fā)明還涉及該存儲(chǔ)器的工作方法。
背景技術(shù)：
為了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信號，具有磁阻存儲(chǔ)效應(yīng)的存儲(chǔ)單元通常都具有狀態(tài)可變的鐵磁層。該存儲(chǔ)效應(yīng)通常以所謂的GMR(巨磁阻)效應(yīng)或TMR(隧道磁阻)效應(yīng)而為大家所公知。在此，這類存儲(chǔ)單元的電阻取決于所述鐵磁層中的磁化。
具有這類存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)器也被稱為所謂的MRAM存儲(chǔ)器，其構(gòu)造經(jīng)常類似于譬如DRAM型集成存儲(chǔ)器。這類存儲(chǔ)器通常為如下存儲(chǔ)單元布置，即該布置具有基本相互平行的行線和列線，其中所述的行線通常與列線垂直。
從WO99/14760中可以得知該類MRAM存儲(chǔ)器。在此，存儲(chǔ)單元分別被連接在行線中的一個(gè)與列線中的一個(gè)之間，并且與相應(yīng)的列線和行線作電連接。在此，具有磁阻存儲(chǔ)效應(yīng)的存儲(chǔ)單元比所述行線和列線的電阻要高。所述的行線分別與選擇信號的端子相連，以便通過與存儲(chǔ)單元相連的列線讀取存儲(chǔ)單元之一的數(shù)據(jù)信號。為了讀取存儲(chǔ)單元中的一個(gè)內(nèi)的數(shù)據(jù)信號，所述列線被連接在一個(gè)讀放大器上。為了讀取，對所述列線上可以檢測的電流進(jìn)行測量。
在這類MRAM存儲(chǔ)器中，沒有二極管或晶體管，該二極管或晶體管為了讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)信號而根據(jù)尋址把存儲(chǔ)單元與相應(yīng)的列線連接起來。由此，在所述存儲(chǔ)單元的幾何布置中可以獲得特殊的優(yōu)點(diǎn)。
對于有序的讀取過程，所有的列線和包括所選行線在內(nèi)的行線具有相同的電位是很重要的。如果譬如需讀取的列線和未選定的行線之間為不同的電位，那么需檢測的電流就會(huì)疊加一個(gè)由所述位于需讀取的列線之上的電位差產(chǎn)生的寄生電流。這可能會(huì)給需讀取的存儲(chǔ)單元帶來錯(cuò)誤的讀取過程。
所述的行線通常是連接在行線驅(qū)動(dòng)器上，以便使行線具有一個(gè)預(yù)定的電位。所述的列線則通過相應(yīng)的讀放大器被施加一個(gè)相應(yīng)的電位。尤其當(dāng)沿著所述集成存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元區(qū)在空間上分布行線驅(qū)動(dòng)器和讀放大器時(shí)，很難設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)所述的行線驅(qū)動(dòng)器和讀放大器以便使相應(yīng)的列線和行線均具有真正相同的電位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種前文所述類型的、其存儲(chǔ)單元具有磁阻存儲(chǔ)效應(yīng)的集成存儲(chǔ)器，以便實(shí)現(xiàn)較可靠地讀取所述的存儲(chǔ)單元。
此外，本發(fā)明的任務(wù)還在于提供一種前文所述類型的集成存儲(chǔ)器的工作方法，利用該方法可以使存儲(chǔ)單元之一實(shí)現(xiàn)可靠的讀取過程。
涉及上述集成存儲(chǔ)器的任務(wù)由文章開頭所述類型的集成存儲(chǔ)器來解決，其中所述的行線與一個(gè)選擇電路相連；為了讀取與所述行線相連的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)信號，所述行線之一可以在所述選擇電路內(nèi)與選擇信號的端子相連；而且，如此地構(gòu)造和通過控制裝置控制所述的選擇電路，使得所述不與存儲(chǔ)單元相連的行線在所述選擇電路內(nèi)被電隔離開，以便讀取所述的數(shù)據(jù)信號。
涉及上述方法的任務(wù)由文章開頭所述類型的集成存儲(chǔ)器的工作方法來解決，其中在讀取過程中，所述行線之一在選擇電路內(nèi)被連接到選擇信號的端子上，并讀取與所述行線相連的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)信號；而且，在所述的讀取過程中，在選擇電路內(nèi)電隔離掉與所述存儲(chǔ)單元不相連的行線。
利用本發(fā)明的集成存儲(chǔ)器或本發(fā)明的集成存儲(chǔ)器的工作方法，可以在讀取存儲(chǔ)單元之一的數(shù)據(jù)信號期間避免寄生電流。這是通過如下方法來實(shí)現(xiàn)的，即如此地控制所述未選定的行線，使得其在讀取過程中在所述的選擇電路內(nèi)被電隔離掉。該行線由此具有一種浮動(dòng)或漂移的狀態(tài)，并且可以置為統(tǒng)一的電位。通過避免寄生電流，可以實(shí)現(xiàn)可靠地讀取所述的數(shù)據(jù)信號，這是因?yàn)?，所需檢測的、被用來推斷存儲(chǔ)單元內(nèi)所存儲(chǔ)的信息的電流不會(huì)疊加寄生電流或發(fā)生訛誤。
在本發(fā)明存儲(chǔ)器的一種實(shí)施方案中，所述的行線分別與一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路相連，該驅(qū)動(dòng)電路可以工作在導(dǎo)通或非導(dǎo)通狀態(tài)。利用該驅(qū)動(dòng)電路可以如此地控制未選定的行線，使得其在讀取數(shù)據(jù)信號時(shí)被電隔離。在此，該驅(qū)動(dòng)電路工作在非導(dǎo)通狀態(tài)。所述相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路譬如具有晶體管形式的開關(guān)裝置，它們通過其源極-漏極線路與各行線相連。該晶體管工作在相應(yīng)的非導(dǎo)通狀態(tài)。
在本發(fā)明方法的一種實(shí)施方案中，所述的行線被預(yù)充電到一個(gè)公共的預(yù)充電電位。在該預(yù)充電之后讀取所述的數(shù)據(jù)信號。這可以通過存儲(chǔ)器的合適的預(yù)充電裝置來實(shí)現(xiàn)。利用這種方法可以確保直接在每次讀取數(shù)據(jù)信號之前使所述漂移的行線具有公共的電位。在此，讀取數(shù)據(jù)信號優(yōu)選地需要等待，直到所述行線上的相應(yīng)電位變化表現(xiàn)為靜態(tài)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，所述的行線通過所述列線中的至少一個(gè)進(jìn)行預(yù)充電。對此，通過所有的列線對行線進(jìn)行預(yù)充電是比較有利的。在此，所述的行線通過相應(yīng)的存儲(chǔ)單元被充電到相應(yīng)列線的電位上。由于所述的存儲(chǔ)單元具有電阻特性，所以可以確保在達(dá)到靜態(tài)時(shí)使所述的行線真正地采取所述列線的電位?？傊纱吮ＷC了所有未選定的行線和列線可以在讀取之前具有相同的電位。
在本發(fā)明的另一改進(jìn)方案中，所述的列線通過一個(gè)讀放大器進(jìn)行預(yù)充電，該讀放大器另外還被用于讀取所選存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)信號。為了讀取所述的數(shù)據(jù)信號，該讀放大器被連接在相應(yīng)的列線上。在每次讀取之前，通過一個(gè)或多個(gè)讀放大器來實(shí)現(xiàn)所述列線或行線的預(yù)充電。為此，每個(gè)讀放大器被構(gòu)造為合適的預(yù)充電裝置。在所述列線和行線之間，達(dá)到電位平衡的時(shí)延是不重要的，因?yàn)槔盟隽芯€和所述行線之一之間的存儲(chǔ)單元的并聯(lián)電路，可以實(shí)現(xiàn)順利的電位平衡。
其它的優(yōu)選擴(kuò)展或改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求給出。
下面借助附圖和實(shí)施例來詳細(xì)闡述本發(fā)明。


圖1示出了具有磁阻存儲(chǔ)單元的本發(fā)明集成存儲(chǔ)器的實(shí)施方案，圖2示出了圖1所示的行選擇電路的實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了其存儲(chǔ)單元MC具有磁阻存儲(chǔ)效應(yīng)的本發(fā)明存儲(chǔ)器的實(shí)施例。只要其阻值高于列線和行線，則所有已知的GMR/TMR元件都適合作為該存儲(chǔ)單元。此處的列線被標(biāo)為位線BL0～BLn，行線被標(biāo)為字線WL0～WLm。在此，存儲(chǔ)器具有示例數(shù)目的字線和位線。布置在矩陣形存儲(chǔ)單元區(qū)1內(nèi)的存儲(chǔ)單元MC分別被連接在所述位線BL0～BLn中的一個(gè)與所述字線WL0～WLm中的一個(gè)之間。所述的字線WL0～WLm另外還被連接在行選擇電路2上。位線BL0～BLn與讀放大器3相連，通過該讀放大器3可以讀取存儲(chǔ)單元MC之一的數(shù)據(jù)信號DA。為了讀取數(shù)據(jù)信號DA，與需讀取的存儲(chǔ)單元相連的位線被接到讀放大器3上。通過控制裝置形式的接入控制器4可以利用信號S1、S2以合適的方式來控制所述的選擇電路2和讀放大器3。
為了讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元內(nèi)的信息，可以控制相關(guān)的字線。為此，該字線被施加了一個(gè)選擇信號或預(yù)定的選擇電位，使得產(chǎn)生一個(gè)流經(jīng)需讀取的存儲(chǔ)單元的電流。此處重要的是，所有其它的字線和位線需要處于相同的電位，譬如為集成存儲(chǔ)器的電位V2。為了讀取數(shù)據(jù)信號DA，所述與需讀取的存儲(chǔ)單元相連的位線被接到檢測所述電流的讀放大器3上。
下面假定需要讀取存儲(chǔ)單元MC2的數(shù)據(jù)信號DA。在讀取之前，需要確保所有的位線BL0～BLn和字線WL0～WLm具有相同的電位，以便不會(huì)產(chǎn)生電流通過所述的存儲(chǔ)單元。在此，所述的字線通過選擇電路2相應(yīng)地連接在同電位上，如同所述的位線通過讀放大器3一樣。為了讀取存儲(chǔ)單元MC2的數(shù)據(jù)信號DA，接著把字線WL2連接到相應(yīng)的選擇電位上。由此在字線WL2和位線BL0之間產(chǎn)生一個(gè)通過存儲(chǔ)單元MC2的電流IS。在此，所述存儲(chǔ)單元MC2的電阻取決于存儲(chǔ)單元MC2內(nèi)所存儲(chǔ)的信息。由此得出的電流IS由讀放大器3進(jìn)行檢測，并由此生成存儲(chǔ)單元MC2的相應(yīng)數(shù)據(jù)信號DA。如果在該讀取過程中譬如字線WL1具有一個(gè)不同于位線BL0的電位，那么就會(huì)由存儲(chǔ)單元MC1在位線BL0上產(chǎn)生寄生電流，該寄生電流疊加到讀取電流IS上并帶來訛誤。在此，譬如由于因此帶來的訛誤閾值判斷，可以非有序地讀取數(shù)據(jù)信號DA。
此時(shí)在本發(fā)明的實(shí)施方案中規(guī)定，對于這種情況，當(dāng)從存儲(chǔ)單元MC2讀取數(shù)據(jù)信號DA時(shí)，在選擇電路2內(nèi)電隔離掉所述的字線WL0、WL1和WLm。為了讀取數(shù)據(jù)信號DA，字線WL2譬如被連接在選擇電位GND上。字線WL0、WL1和WLm具有一種浮動(dòng)或漂移的狀態(tài)。為了確保所有位線BL0～BLn和字線WL0、WL1和WLm在讀取過程中具有相同的電位，將它們預(yù)充電到公共的預(yù)充電電位V2。這譬如可以通過為此而與相應(yīng)位線相連的讀放大器3來實(shí)現(xiàn)。
由于所述的字線通過存儲(chǔ)單元MC被連接在位線上，所以由此調(diào)整了電位平衡。在此，隨后的讀取還需要等待，直到所述字線和位線上的相應(yīng)電位變化表現(xiàn)為靜態(tài)。由于所述的存儲(chǔ)單元MC具有電阻特性，所以可以確保位線和字線之間的完全電位平衡。由此可以確保在讀取數(shù)據(jù)信號DA之前和期間在相關(guān)的列線上不會(huì)出現(xiàn)寄生電流。在通過讀放大器3進(jìn)行預(yù)充電之后，可以立即讀取所述的存儲(chǔ)單元MC2。在此，被預(yù)充電過的字線WL0、WL1和WLm在選擇電路2內(nèi)被電隔離。
圖2示出了圖1所示的行選擇電路2的實(shí)施方案。此處所示的字線WL0、WL1和WL2分別被連接在驅(qū)動(dòng)電路11、12和13上。在此，驅(qū)動(dòng)電路11～13的構(gòu)造是相同的，如同所示的驅(qū)動(dòng)電路13一樣。這些驅(qū)動(dòng)電路均具有一個(gè)PMOS晶體管和一個(gè)NMOS晶體管，它們可由邏輯電路5進(jìn)行控制。所述的邏輯電路5由接入控制器4的信號S1控制。在讀取過程之外，字線通過相應(yīng)的晶體管與電位V1相連。為了譬如選擇字線WL2，該字線通過相應(yīng)的晶體管與參考電位GND相連。為了在讀取過程中隔離所述的字線WL1和WL0，驅(qū)動(dòng)電路12和13在讀取過程中處于非導(dǎo)通狀態(tài)。因此，所述的字線WL0和WL1可以通過圖1中的讀放大器3被預(yù)充電到預(yù)充電電位V2。對于各個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的非導(dǎo)通狀態(tài)，其晶體管被置為截止?fàn)顟B(tài)。
權(quán)利要求
1.其存儲(chǔ)單元(MC)具有磁阻存儲(chǔ)效應(yīng)的集成存儲(chǔ)器，所述的存儲(chǔ)單元分別被連接在多個(gè)列線(BL0～BLn)中的一個(gè)與多個(gè)行線(WL0～WLm)中的一個(gè)之間，其特征在于-所述的行線(WL0～WLm)與一個(gè)選擇電路(2)相連，-為了讀取與所述行線(WL2)相連的存儲(chǔ)單元(MC2)的數(shù)據(jù)信號(DA)，所述行線之一(WI2)可以在所述選擇電路(2)內(nèi)與選擇信號(GND)的端子相連，-如此地構(gòu)造和通過控制裝置(4)控制所述的選擇電路(2)，使得所述不與存儲(chǔ)單元(MC2)相連的行線(WL0，WL1，WLm)在所述選擇電路(2)內(nèi)被電隔離開，以便讀取所述的數(shù)據(jù)信號(DA)。
2.如權(quán)利要求1所述的集成存儲(chǔ)器，其特征在于所述的行線(WL0～WLm)每次被連接在驅(qū)動(dòng)電路(11～13)上，而所述驅(qū)動(dòng)電路可以工作在導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的集成存儲(chǔ)器，其特征在于所述的集成存儲(chǔ)器具有至少一個(gè)預(yù)充電裝置(3)，用于把所述的行線(WL0～WLm)預(yù)充電到一個(gè)公共的預(yù)充電電位(V2)。
4.如權(quán)利要求3所述的集成存儲(chǔ)器，其特征在于所述的預(yù)充電裝置(3)被連接在所述列線(BL0～BLn)中的至少一個(gè)上，以便對所述的行線(WL0～WLm)進(jìn)行預(yù)充電。
5.如權(quán)利要求4所述的集成存儲(chǔ)器，其特征在于為了讀取所述的數(shù)據(jù)信號(DA)，與所述存儲(chǔ)單元(MC2)相連的列線(BL0)被連接到讀放大器(3)上，而且所述的預(yù)充電裝置由所述的讀放大器(3)構(gòu)成。
6.其存儲(chǔ)單元(MC)具有磁阻存儲(chǔ)效應(yīng)的集成存儲(chǔ)器的工作方法，所述的存儲(chǔ)單元分別被連接在多個(gè)列線(BL0～BLn)中的一個(gè)與多個(gè)行線(WL0～WLm)中的一個(gè)之間，其特征在于-在讀取過程中，所述行線之一(WL2)在選擇電路(2)內(nèi)被連接到選擇信號(GND)的端子上，并讀取與所述行線(WL2)相連的存儲(chǔ)單元(MC2)的數(shù)據(jù)信號(DA)，-在所述的讀取過程中，在選擇電路(2)內(nèi)電隔離掉與所述存儲(chǔ)單元(MC2)不相連的行線(WL0，WL1，WLm)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的行線(WL0～WLm)被預(yù)充電到一個(gè)公共的預(yù)充電電位(V2)，并在所述的預(yù)充電之后讀取所述的數(shù)據(jù)信號(DA)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)信號(DA)的讀取需要等待，直到所述行線(WL0～WLm)的相應(yīng)電位變化表現(xiàn)為靜態(tài)。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于所述的行線(WL0～WLm)通過至少一個(gè)列線(BL0～BLn)進(jìn)行預(yù)充電。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的列線(BL0～BLn)之一通過所述的讀放大器(3)進(jìn)行預(yù)充電。
11.如權(quán)利要求6～9之一所述的方法，其特征在于為了讀取所述的數(shù)據(jù)信號(DA)，對與所述存儲(chǔ)單元(MC2)相連的列線(BL0)上的電流(IS)進(jìn)行檢測。
全文摘要
一種集成存儲(chǔ)器,其帶有具有磁阻存儲(chǔ)效應(yīng)的存儲(chǔ)單元(MC),所述的存儲(chǔ)單元分別被連接在多個(gè)列線(BL0～BLn)中的一個(gè)與多個(gè)行線(WL0～WLm)中的一個(gè)之間。為了讀取與所述行線(WL2)相連的存儲(chǔ)單元(MC2)的數(shù)據(jù)信號(DA),所述行線之一(WL2)可以在選擇電路(2)內(nèi)與選擇信號(GND)的端子相連。如此地控制其它的行線(WL0,WL1,WLm),使得其在所述選擇電路(2)內(nèi)被電隔離開,以便讀取數(shù)據(jù)信號(DA)。由此可以實(shí)現(xiàn)較可靠的讀取過程。
文檔編號G11C11/16GK1337711SQ0112214
公開日2002年2月27日 申請日期2001年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月3日
發(fā)明者P·佩赫米勒 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司