專(zhuān)利名稱(chēng)：區(qū)段寫(xiě)入線結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系一般而言相關(guān)于半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，尤其系相關(guān)于用于磁阻式(magnetoresistive)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(random access memory)(MRAM)儲(chǔ)存單元之寫(xiě)入線結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體裝置系被用于廣泛變化之電性的以及電子的應(yīng)用中之集成電路，例如，計(jì)算機(jī)、行動(dòng)電話、無(wú)線電以及電視，而一種特別型式的半導(dǎo)體裝置是一半導(dǎo)體儲(chǔ)存裝置，例如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)以及閃存。這些半導(dǎo)體儲(chǔ)存裝置乃是利用電荷來(lái)儲(chǔ)存信息。
半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置最近的發(fā)展系牽涉到自旋電子(spinelectronics)，其系結(jié)合了傳統(tǒng)的半導(dǎo)體科技以及磁學(xué)。相較于使用一電荷來(lái)代表一二進(jìn)元的“1”或“0”，在此則使用一電子的自旋以做為代表。一如此之自旋電子裝置的例子是，一磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)儲(chǔ)存裝置，其系包括彼此位于不同金屬層且垂直放置的導(dǎo)線，而交叉的地方已知為交叉點(diǎn)(cross point)，在垂直之導(dǎo)線之間里系為一磁性堆疊，該磁性堆疊系置于該交叉點(diǎn)并被夾在該等導(dǎo)線之間。
一流經(jīng)該等導(dǎo)線其中之一的電流系包括圍繞著該導(dǎo)線的一磁場(chǎng)，而該誘導(dǎo)產(chǎn)生的磁場(chǎng)系會(huì)排列(或定位)磁性堆疊中磁性雙極的排列(或方位)，右手定則是決定由流經(jīng)一垂直方向之電流所誘導(dǎo)出之磁場(chǎng)之方向的方法，而該右手定對(duì)熟習(xí)此技藝之人而言，系為相當(dāng)已知。
而一流經(jīng)其它導(dǎo)線的不同電流則會(huì)誘導(dǎo)出另一磁場(chǎng)，并且，可以重新排列在該磁性堆疊中磁場(chǎng)的雙極。其中，二進(jìn)元信息，以“0”或“1”做為代表，則是被儲(chǔ)存為在該磁性堆疊中磁性雙極的不同排列，而一流經(jīng)該等導(dǎo)線其中之一且具有足夠強(qiáng)度的電流系不足以破壞耦接至該磁性堆疊的內(nèi)容，然而，系需要流經(jīng)兩導(dǎo)線的電流，以選擇性地程序化一特定的磁性堆疊。
在該磁性堆疊中磁性雙極的排列系會(huì)改變?cè)摯判远询B的電阻，舉例而言，若一二進(jìn)元“0”乃被儲(chǔ)存在該磁性堆疊之中時(shí)，則該磁性堆疊的電阻將會(huì)不同于一二進(jìn)元“1”若被儲(chǔ)存在此相同磁性堆疊時(shí)的電阻。該磁性堆疊被偵測(cè)到且用以決定儲(chǔ)存在其中之邏輯值的是其電阻。
然而，由于制程的改變，不同的磁性堆疊需要不同強(qiáng)度的磁場(chǎng)以重新排列該磁性雙極。舉例而言，一磁性堆疊可能需要一較另一磁性堆疊為強(qiáng)的磁場(chǎng)，以重新排列其磁性雙極。為了確保任何磁性堆疊皆可被重新排列，因此足夠強(qiáng)度之磁場(chǎng)系更常被使用。然而，若該等磁場(chǎng)太大時(shí)，則過(guò)度敏感的磁性堆疊可能會(huì)在無(wú)意間被重新排列，而造成對(duì)資料的非故意破壞。
由于MRAM系以不同于傳統(tǒng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的方式操作，因此其系具有設(shè)計(jì)以及制造上的困難，所以，即有能最小化對(duì)未選擇之磁性堆疊之磁性雙極的錯(cuò)誤重新排列之可能性的一寫(xiě)入線結(jié)構(gòu)需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一方面的構(gòu)想，本發(fā)明系提供一MRAM儲(chǔ)存裝置，其系以一區(qū)段寫(xiě)入線結(jié)構(gòu)為特色，其包括復(fù)數(shù)MRAM存儲(chǔ)單元，其系被配置為數(shù)區(qū)段，一第一主要字線，其系可利用地址位而被譯碼出來(lái)，以選擇一單一局部字線，一第二主要字線，其系可利用地址位而被譯碼出來(lái)，以選擇該單一局部字線，一返回線(return line)，其系耦接至該局部字線，其中該局部字線系被耦接至該等MRAM存儲(chǔ)單元的一區(qū)段，并且，該第一以及該第二主要字線系會(huì)提供一所需強(qiáng)度之電流，以排列該等MRAM存儲(chǔ)單元，而且，該返回線系被用以減弱用于排列該等MRAM存儲(chǔ)單元的該硬軸電流。
本發(fā)明系提供數(shù)優(yōu)點(diǎn)。舉例而言，使用本發(fā)明的一較佳實(shí)施例系藉由消除任何未被選擇之磁性堆疊經(jīng)歷(被暴露至)該硬軸磁場(chǎng)的可能，而使得所選擇之磁性堆疊的重新排列可以具有降低之不慎重新排列一未被選擇之磁性堆疊的可能性。而且，本發(fā)明亦由于該寫(xiě)入電流所遭遇之寄生寫(xiě)入電流的量的減少，而提供可沿著該寫(xiě)入線之一幾乎不變的寫(xiě)入電流，一不變寫(xiě)入電流系會(huì)增加一重新排列操作之發(fā)生的必然性，該不變之寫(xiě)入電流亦使得一降低之寫(xiě)入邊緣(margin)成為可能，以幫助確保未被選擇之單元不會(huì)于無(wú)意間被重新排列。
另外，由于本發(fā)明系消除了任何未被選擇之磁性堆疊被暴露至該硬軸磁場(chǎng)的可能性，因此系可以使用一較高的硬軸磁場(chǎng)，以確保該磁性堆疊之重新排列具有一較低的軟軸磁場(chǎng)，而進(jìn)一步降低由于暴露至該軟軸磁場(chǎng)所造成之重新排列一未被選擇之磁性堆疊的可能性。
再者，復(fù)數(shù)寫(xiě)入電流則使得電流源的尺寸可以降低，而使得它們更容易被放置在該MRAM存儲(chǔ)數(shù)組的布局之中。
簡(jiǎn)單圖式說(shuō)明上述本發(fā)明之特征將藉由對(duì)下列與所附圖
式相關(guān)之?dāng)⑹龅目紤]而有更清楚的了解，其中第1圖其系舉例說(shuō)明已知具有配置于一數(shù)組中之磁性堆疊的MRAM儲(chǔ)存裝置的透視圖；第2圖其系舉例說(shuō)明用以?xún)?chǔ)存一MRAM儲(chǔ)存裝置之一單一磁性堆疊中的一值的電流；第3圖其系舉例說(shuō)明一顯示一MRAM儲(chǔ)存裝置之一單一磁性堆疊之轉(zhuǎn)換特征的一理想圖式的理想化星狀圖；第4圖其系舉例說(shuō)明顯示一MRAM存儲(chǔ)數(shù)組之一組磁性堆疊的轉(zhuǎn)換特征的一對(duì)實(shí)際星狀圖；第5圖其系舉例說(shuō)明已知用于重新排列MRAM存儲(chǔ)數(shù)組中所選擇之磁性堆疊的寫(xiě)入線區(qū)段結(jié)構(gòu)；第6圖其系舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明之一較佳實(shí)施例，用于重新排列一MRAM存儲(chǔ)數(shù)組中所選擇之磁性堆疊的一寫(xiě)入線區(qū)段結(jié)構(gòu)；以及第7圖其系舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明之一較佳實(shí)施例，用于重新排列一MRAM存儲(chǔ)數(shù)組中所選擇之磁性堆疊的一區(qū)段寫(xiě)入線結(jié)構(gòu)的布局圖。
實(shí)施方式各式實(shí)施例的制造組合以及使用系于接下來(lái)有詳細(xì)的討論，然而，應(yīng)該要了解的是，本發(fā)明系提供許多可在廣泛變化之特定上下文中被具體實(shí)施的可應(yīng)用且具發(fā)明性的概念，而所討論之特殊實(shí)施例系僅作為舉例說(shuō)明制造以及使用本發(fā)明的特殊方法，并不會(huì)因此而限制本發(fā)明的范圍。
第1圖系舉例說(shuō)明具有配置于一數(shù)組中之磁性堆疊的已知MRAM儲(chǔ)存裝置100的一透視圖。該裝置100系具有以一第一方向以及一第二方向行進(jìn)且由一導(dǎo)電材質(zhì)，例如，鋁或銅，所構(gòu)成之導(dǎo)線110以及120，一磁性堆疊115系加以形成而覆蓋于該導(dǎo)線110之上。
典型地，該磁性堆疊系包括一第一磁性層125、一介電層130、以及一第二磁性層135，該等磁性層125以及135系可由如錳鉑(PtMn)、鐵鈷(CoFe)、釕(Ru)、鋁(Al2)、臭氧(O3)、以及鐵鎳(NiFe)之材質(zhì)所制成，而該介電層130則可由氧化鋁所制成。該第一磁性層125系經(jīng)常代表一硬磁性層(或硬層)，而該第二磁性層則通常代表一軟磁性層(或軟層)，該軟磁性層系有時(shí)代表易磁性層(easy magneticlayer)。
與該等導(dǎo)線110形成于不同金屬層中、且行進(jìn)于與該等導(dǎo)線110不同之方向(如，垂直)的導(dǎo)線120系加以形成而覆蓋該等磁性堆疊115。該等導(dǎo)線110以及120系作用為該儲(chǔ)存裝置100之字線以及位線，而該磁性堆疊115的順序系可以加以顛倒，例如，該硬層125可以在上層，而該軟層135則可以位在該磁性堆疊115的下層，相似地，該等字線110以及該等位線120亦可以在該磁性堆疊115之上或之下。
請(qǐng)參閱第2圖，其系為舉例說(shuō)明用于儲(chǔ)存在一MRAM儲(chǔ)存裝置200之一單一磁性堆疊115中之一值的電流。在該MRAM裝置200之中，信息系儲(chǔ)存于該等磁性堆疊115的該軟磁性層135之中，并且，為了儲(chǔ)存信息，系需要一磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)則是藉由通過(guò)該導(dǎo)線110以及120的字線以及位線電流所加以提供，而該軟磁性層135之磁性雙極的排列，則是系藉由流經(jīng)該等導(dǎo)線110以及120的電流所誘導(dǎo)出之磁場(chǎng)而重新排列。
相關(guān)于該硬磁性層125之磁性雙極之排列的該軟磁性層135之磁性雙極之排列系會(huì)決定該磁性堆疊115的電阻，而其系用于決定一二進(jìn)元“0”或“1”邏輯狀態(tài)。當(dāng)該兩層之磁性雙極被排列時(shí)，該磁性堆疊115之電阻系會(huì)比其磁性雙極未受到排列時(shí)為低。
該軟磁性層135之磁性雙極的排列系可以藉由在該字線或該位線中或兩者中的電流所誘導(dǎo)出之磁場(chǎng)而加以重新排列，而當(dāng)該字線或該位線、或是該字線以及該位線之結(jié)合的磁場(chǎng)超過(guò)一臨界值時(shí)，該軟磁性層135之磁性雙極可以被重新排列，該磁性雙極之特殊排列系藉由該電流之極性而加以決定，需要注意的是，該硬磁性層125之磁性雙極的排列乃于制造期間即已被設(shè)定，并且，系無(wú)法藉由在該字線或位線、或兩者中之誘導(dǎo)磁場(chǎng)而加以改變。
請(qǐng)參閱第3圖，其系為顯示一磁性堆疊之理想化轉(zhuǎn)換特征的一星狀曲線300的X-Y圖式。該圖式的X軸系表示在該位線上的磁場(chǎng)強(qiáng)度，而Y軸則表示在該字線上的磁場(chǎng)強(qiáng)度，而該星狀曲線其本身則表示該示范性軟磁性層可以被重新排列時(shí)，在其上的磁場(chǎng)程度，換言之，當(dāng)在該字線、該位線、或兩者上之磁場(chǎng)強(qiáng)度大于該星狀曲線300之強(qiáng)度時(shí)，該軟磁性層135的磁性雙極可以被排列。
該星狀曲線300系顯示出，單獨(dú)在該位線或該字線上的一非常大的磁場(chǎng)系不足以排列該軟磁性層的磁性雙極，或者，二者擇一地，在該位線以及該字線兩者上較小磁場(chǎng)的結(jié)合也可排列該軟磁性層的磁性雙極。該星狀曲線300系可以被表示為一數(shù)學(xué)關(guān)系式HWL2+3+HBL2 /3＝HK2/3，其中HK系表示頑性(coercivity)。
一向量320，HWL以及HBL相對(duì)而言較小值的一結(jié)合，系可以超過(guò)該星狀曲線300所顯示之臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度，并因此而能夠排列該軟磁性層的磁性雙極。
然而，不幸地，要一可實(shí)行之MRAM磁性堆疊表現(xiàn)出第3圖所顯示的理想行為模式是非常不可能的，另外，由于在制造程序中的變動(dòng)，例如，不同單元之形狀以及尺寸的不同，不同層的粗糙度，材質(zhì)的電改變等，在相同MRAM存儲(chǔ)數(shù)組或次數(shù)組范圍內(nèi)的不同磁性堆疊的行為模式是很有可能相當(dāng)不同的。
現(xiàn)在，請(qǐng)參閱第4圖，其系為顯示在一單一MRAM存儲(chǔ)數(shù)組的一單一存儲(chǔ)數(shù)組范圍內(nèi)，一群磁性堆疊5之一平均轉(zhuǎn)換特征的一對(duì)實(shí)際星狀曲線400的X-Y圖式。該等實(shí)際星狀曲線400系顯露出與在第3圖中所顯示之理想星狀曲線相當(dāng)大的不同。正如先前所討論，該等星狀曲線的不規(guī)則形狀系由于，舉例而言，制造以及材質(zhì)的變化所造成，而該等曲線系實(shí)際上為在一單一存儲(chǔ)數(shù)組中不同磁性堆疊的轉(zhuǎn)換特征的疊加而非兩不同單元的星狀曲線。
一第一星狀曲線400系顯示兩所施加之磁場(chǎng)間的磁場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系，而在其之下，任何磁性堆疊中都沒(méi)有磁性雙極可以被排列，換言之，若該磁場(chǎng)的強(qiáng)度系由于來(lái)自位線、字線或兩者結(jié)合之電流而落在該第一星狀曲線400之范圍內(nèi)時(shí)，則在該MRAM存儲(chǔ)數(shù)組中，沒(méi)有任何其所施加之磁性堆疊可以被排列。一第二星狀曲線420系顯示兩所施加之磁場(chǎng)間的另一磁場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系，而在其之上，在任何磁性堆疊中之所有磁性雙極皆可以被排列，換言之，若該磁場(chǎng)的強(qiáng)度系由于來(lái)自位線、字線或兩者結(jié)合之電流而落在該第二星狀曲線420的范圍之外時(shí)，則在該MRAM存儲(chǔ)數(shù)組中，所有其所施加之磁性堆疊皆可以被排列。
對(duì)于具有落在該第一星狀曲線400以及該第二星狀曲線420之間區(qū)域之強(qiáng)度的磁場(chǎng)而言，則在一些其所知施加的磁性堆疊中，磁性雙極可以被排列，而在一些中則無(wú)法被排列。而可以被排列的該等磁性堆疊系較該些無(wú)法被排列者更為敏感，在該兩星狀曲線間的區(qū)域中操作系會(huì)造成不確定性，并且，亦會(huì)造成某些磁性堆疊不鎮(zhèn)受到排列，而其它被期待發(fā)生排列的堆疊沒(méi)有被排列。
一第一向量430以及一第二向量440系示范性顯示在該位線以及該字線上相對(duì)而言較小之磁場(chǎng)的有效結(jié)合，而其系可以利用所選擇之磁性堆疊的確定排列結(jié)果而加以結(jié)合。需要注意的是，以向量430作為舉例，磁場(chǎng)的微量變化，該向量430即可能在該兩星狀曲線間的區(qū)域里面結(jié)束，并且，確定的磁性排列就不再有可能。
由于該MRAM儲(chǔ)存裝置的一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組結(jié)構(gòu)，已知為一交叉點(diǎn)數(shù)組結(jié)構(gòu)(如第1圖所示)，所有與所選擇之磁性堆疊的共享相同字線(以及位線)的磁性堆疊，其將會(huì)接收到原本要給予該所選擇磁性堆疊之相同HWL(以及HBL)，以致于在該磁場(chǎng)中一微小變化即可以將結(jié)合的磁場(chǎng)推出該第一星狀曲線410之外，若是這些磁性堆疊中的一或多個(gè)系為特別敏感時(shí)，則在該等磁性堆疊中的該軟磁性層系可能會(huì)于無(wú)意間被排列。
該MRAM儲(chǔ)存裝置的另一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組結(jié)構(gòu)系為晶體管數(shù)組結(jié)構(gòu)(未顯示)，其中，每一磁性堆疊系具有一n型晶體管，其系用于選擇性地隔離磁性堆疊彼此間的讀取電流。而在一讀取操作期間，一讀取字線系被活化，并會(huì)沿著該字線列依次地致能每一存儲(chǔ)單元的該n型晶體管，因此，僅有一沿著一位線的存儲(chǔ)單元會(huì)在一給定的時(shí)間內(nèi)被活化。晶體管數(shù)組結(jié)構(gòu)系完全適合于本發(fā)明。晶體管數(shù)組結(jié)構(gòu)對(duì)熟習(xí)此技藝之人而言，系為已知。
對(duì)無(wú)意間排列敏感磁性堆疊之問(wèn)題的一可能解決方法，其系牽涉到各式寫(xiě)入線的區(qū)段。無(wú)論是該位線或是該字線皆可以被區(qū)段化(segmented)，但較常的是該字線被區(qū)段化。字線的區(qū)段化則是牽涉到將一字線分割為連接為一整體位線的復(fù)數(shù)局部字線(localwordlines)，而所需的局部字線則接著經(jīng)由一選擇線而加以選擇，而該選擇線系為致能可完成該整體字線以及該所需局部字線間之一電性連接的一晶體管者，而未被選擇的局部字線則藉由類(lèi)似的晶體管而與該整體字線非電性耦接(uncoupled)。
現(xiàn)在，請(qǐng)參閱第5圖，其系為舉例說(shuō)明用于降低在未選擇之磁性堆疊上的字線電流的已知寫(xiě)入線區(qū)段結(jié)構(gòu)的部分的一示意圖500。該示意圖500系顯示一MRAM存儲(chǔ)數(shù)組的一小部分，其中兩行系顯示三列的磁性堆疊，而每一所具有之額外列的磁性堆疊并未顯示。所顯示之該兩行的每一系代表一區(qū)段，一整體字線510系橫跨該MRAM存儲(chǔ)數(shù)組的整個(gè)寬度，該示意圖500系顯示兩額外的整體字線520以及530。
耦接至該整體字線510的系為一局部字線515，該局部字線515系實(shí)際上在其一端被連接至該整體字線510，而同時(shí)其另一端則是經(jīng)由晶體管550以及560而被耦接至其它的局部字線525以及535，該等晶體管550以及560系會(huì)藉由一選擇線540而被開(kāi)啟以及關(guān)閉，并因而電連接或切斷該局部字線515與該等其它的局部字線525以及535的連接。
當(dāng)有需要寫(xiě)入至一特別區(qū)段時(shí)，一適當(dāng)值的字線寫(xiě)入電流(IWL)則會(huì)被放置于該整體字線510之上。在一實(shí)施例中，相較于自該整體字線510的一端獲得所有的IWL，系可以取代以一半的適當(dāng)值(IWL/2)獲得自該整體字線510的每一端。一電壓系施加至該選擇線540，以將該局部字線515電連接至該等其它局部字線525以及535，該電連接因此完成。接著，適當(dāng)值的電流(IBL)系被施加至該等位線。
所施加的電流，包括在該磁性堆疊上適當(dāng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)，系流經(jīng)該整體字線510而到達(dá)該局部字線515，而與在該等位線上之電流所誘導(dǎo)之磁場(chǎng)一起，所結(jié)合的磁場(chǎng)系會(huì)于所選擇之局部字線中排列該磁性堆疊的軟磁性層。字線電流系會(huì)連續(xù)的通過(guò)該等晶體管550以及560，離開(kāi)該等其它局部字線525以及535，然后離開(kāi)該等其它整體字線520以及530，而在此，它們可以被減弱。流經(jīng)該等字線的完整電流系于第5圖中顯示為蜿蜒通過(guò)該示意圖500的一彎曲的線570。
然而，顯示于第5圖中的該寫(xiě)入線結(jié)構(gòu)仍具有一缺點(diǎn)，亦即，仍然有其它磁性堆疊被耦接至該等其它整體以及局部字線之上，而流經(jīng)這些磁性堆疊的電流將會(huì)誘導(dǎo)出磁場(chǎng)，并且，若是該等磁性堆疊中的一些特別敏感時(shí)，則在該等磁性堆疊中的該軟磁性層即可能由于這些磁場(chǎng)而被排列。再者，通過(guò)該MRAM存儲(chǔ)數(shù)組之電流的曲折路徑則會(huì)造成相當(dāng)大量的寄生電流(parasitic current)，而此將會(huì)導(dǎo)致一變化范圍廣大之通過(guò)該電流路徑的電流，而在該電流中的廣泛變化就可以造成磁場(chǎng)的足夠變化，進(jìn)而導(dǎo)致在排列操作中的不確定性。
現(xiàn)在，請(qǐng)參閱第6圖，其系為舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明之一較佳實(shí)施例，用于消除在未受選擇磁性堆疊上之字線電流的一寫(xiě)入線區(qū)段結(jié)構(gòu)之部分的一示意圖600。該示意圖600系顯示一MRAM存儲(chǔ)數(shù)組的一小部分，其中，兩行系顯示兩列的磁性堆疊，而每一所具有之額外行的磁性堆疊系未顯示。所顯示之該兩列的每一系代表一區(qū)段，兩條整體字線610以及620系橫跨該MRAM存儲(chǔ)數(shù)組的整個(gè)寬度，而同時(shí)，一局部字線640系橫跨一單一區(qū)段，該示意圖600系顯示一整體返回線(global return line)650，而其亦橫跨該MRAM存儲(chǔ)數(shù)組的寬度。
該局部線640系經(jīng)由一對(duì)晶體管660以及670而被耦接至該兩條整體字線610以及620，而該等晶體管則可藉由一選擇線630而被開(kāi)啟或是關(guān)閉，該局部字線640系亦被耦接至該整體返回線650，該兩條整體字線610以及620則是譯碼自所需存儲(chǔ)器位置的地址位。而存儲(chǔ)器地址位譯碼以及選擇對(duì)熟習(xí)此技藝之人而言，系為已知。
當(dāng)需要寫(xiě)入至一特殊區(qū)段時(shí)，適當(dāng)值的電流(IWL)則獲得自該兩條整體字線610以及620之上，而因?yàn)橛袃蓷l整體字線，因此每一整體字線系可以負(fù)載所需電流的一半、或IWL/2，一電流源可以附加于每一整體字線，并提供該必要之電流?；蛘?，二者擇一地，該兩條整體字線的每一端亦可以連接至電流流，因此，則個(gè)別的電流僅需要產(chǎn)生所需電流的四分之一、或IWL/4。在此構(gòu)型中，每一整體字線系具有兩電流源，每一端有一，以提供必要的電流。而藉由降低每一電流源所產(chǎn)生之電流的量，每一電流源的整體尺寸可以被制作為較小的尺寸。另外，適當(dāng)強(qiáng)度的電流系被施加至該等位線。
一適當(dāng)?shù)碾妷合当皇┘又猎撨x擇線630之上，以開(kāi)啟該等晶體管660以及670。而隨著該等晶體管的開(kāi)啟，該電流系可以流經(jīng)該局部字線640并且誘導(dǎo)出一所需強(qiáng)度的磁場(chǎng)，而與在該等位線上的電流所誘導(dǎo)出之磁場(chǎng)一起，所結(jié)合的磁場(chǎng)系會(huì)排列該等磁性堆疊之該等軟磁性層。
流經(jīng)該局部字線640的電流系會(huì)連續(xù)通過(guò)該整體返回線650，而在此，其系被減弱。根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，該整體返回線系被制造于一金屬層之中，并且，系被直接耦接至電性接地。而藉由被直接耦接至地，該字線電流系會(huì)具有一直接接地的路徑，并且不會(huì)通過(guò)未被選擇之區(qū)段?；蛘?，二者擇一地，該整體反復(fù)線可以被耦接至一可變的電壓降。通過(guò)該等字線以及該返回線的完整電流系于第6圖中顯示為蜿蜒通過(guò)該示意圖600的一彎曲的線680。
根據(jù)本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例，該字線電流可以被反轉(zhuǎn)。相較于具有連接至該等整體字線的電流源以及連接至該等整體返回線的一電流減弱，亦可以將該電流源連接至該等整體返回線，而該電流減弱則連接至該等整體字線。
請(qǐng)?jiān)俅螀㈤喌?圖，該向量430系為一高硬軸電流以及一低軟軸電流所誘導(dǎo)的磁場(chǎng)強(qiáng)的結(jié)合，而既然在第6圖中所代表之區(qū)段寫(xiě)入線結(jié)構(gòu)會(huì)消除未選擇區(qū)段對(duì)該硬軸電流的任何暴露，則其系相當(dāng)安全地可以將硬軸電流上升至一最大強(qiáng)度，而卻不會(huì)于無(wú)意間重新排列任何磁性堆疊，并且，可以安全地使用一小的軟軸電流以排列該等磁性堆疊。另一方面，該向量400系為一低硬軸電流以及一高軟軸電流所誘導(dǎo)的磁場(chǎng)強(qiáng)的結(jié)合，而因?yàn)槌怂x擇之區(qū)段外的其它區(qū)段將會(huì)被暴露至該軟軸電流，因此，使用一高軟軸電流是不明智的。
現(xiàn)在，請(qǐng)參閱第7圖，其系為舉例說(shuō)明具有根據(jù)本發(fā)明之一較佳實(shí)施例之一區(qū)段線寫(xiě)入結(jié)構(gòu)，一MRAM存儲(chǔ)數(shù)組布局之一條狀圖的示意圖700。該示意圖700系顯示如顯示在第6圖之該區(qū)段寫(xiě)入線結(jié)構(gòu)的一可能實(shí)行。該示意圖700并沒(méi)有顯示一真實(shí)布局的實(shí)際幾何，但是代表了需要用于執(zhí)行該區(qū)段寫(xiě)入線結(jié)構(gòu)的不同材質(zhì)以及層，而熟習(xí)此技藝之人將可以籍由第7圖的示意圖產(chǎn)生一真實(shí)制造布局，需要注意的是，主要的字線以及主要的返回線亦存在于該數(shù)組的右手邊(未顯示)，此系使得電流可以施加至該數(shù)組的兩側(cè)或自該兩側(cè)移除。
該示意圖700系顯示根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的該區(qū)段寫(xiě)入線結(jié)構(gòu)的一單一區(qū)段之?dāng)?shù)列。一組鋪設(shè)在一金屬層中的線系作為主要字線，第7圖系顯示一組三條主要字線，其中的兩條系標(biāo)示為“主要字線<0>”710以及“主要字線<1>”720，這些主要字線造成該整體字線，舉例而言，“整體字線<0>”715以及“整體字線<0>”725，整體字線<0>以及<1>(715以及725)系對(duì)應(yīng)至第6圖中之整體字線610以及620。
請(qǐng)?jiān)趨㈤喌?圖，對(duì)應(yīng)第6圖中局部字線640的一局部字線730系亦鋪設(shè)于一金屬層之中，較佳地是在不同于該整體字線的金屬層中，并其系亦為第6圖中之該返回線650。一組磁性堆疊(未顯示)系配置于該局部字線730以及一組位線(同樣未顯示于第7圖中)的交叉點(diǎn)(未顯示)，而局部字線730、磁性堆疊、以及位線的結(jié)合則是形成了該MRAM存儲(chǔ)數(shù)組的儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)，該局部字線/返回線730系被耦接至一主要返回線。根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，該返回線(主要以及其它的兩者)系會(huì)被選擇性地耦接至電性接地，需要注意的是，僅有被選擇之返回線會(huì)經(jīng)由一電流減弱而被耦接至地，亦要注意的是，該等返回線亦被配置于一不同的金屬層中，并通過(guò)整個(gè)數(shù)組。
一選擇線740系作用為在第6圖中之該選擇線630，以及一對(duì)晶體管750以及760(在第7圖中未直接顯示為晶體管)系受到在該選擇線740上之一電壓程度的控制，以使該局部字線耦接或不耦接至該整體字線。一示范性通過(guò)該數(shù)組的電流系如下(起始于主要字線<0>710以及<1>720)來(lái)自該等主要字線的電流系流經(jīng)通過(guò)在該局部字線之一金屬層中的該等整體字線，而到達(dá)該局部字線<0>730的右邊邊緣，并且通過(guò)該局部字線<0>730(自第7圖的右邊至左邊)。接著，其系經(jīng)由連接該局部字線以及該返回線的一接觸而流經(jīng)返回線<0>(自第7圖的左邊至右邊)，最后，該電流到達(dá)該主要返回線，在此，其系被減弱至接地。上述之電流系為當(dāng)該電流流經(jīng)主要字線<0>710以及<1>720而到達(dá)返回線<0>的狀況。字線、區(qū)段、以及返回線的結(jié)合將會(huì)造成電流流經(jīng)不同的路徑。
當(dāng)本發(fā)明透過(guò)所舉例說(shuō)明之實(shí)施例作為參考而加以敘述時(shí)，此敘述并不在于將本發(fā)明建構(gòu)于一受限的范圍之中，對(duì)所舉例說(shuō)明之實(shí)施例的各式修飾以及結(jié)合，以及本發(fā)明的其它實(shí)施例，對(duì)熟習(xí)此技藝之人而言，于參考本敘述之后，將為顯而易見(jiàn)。因此，所附之權(quán)利要求系意欲于包含任何如此之修飾以及實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種磁阻式(magnetoresistive)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)儲(chǔ)存裝置，其系具有一區(qū)段(segmented)寫(xiě)入線結(jié)構(gòu)，該MRAM儲(chǔ)存裝置系包括復(fù)數(shù)MRAM存儲(chǔ)單元，其系被配置為數(shù)區(qū)段；一第一主要字線，其系可利用地址位而被譯碼出來(lái)，以選擇一單一局部字線(local wordline)；一第二主要字線，其系可利用地址位而被譯碼出來(lái)，以選擇該單一局部字線；一返回線(return line)，其系耦接至該單一局部字線；以及其中該單一局部字線系耦接至該等MRAM存儲(chǔ)單元的一區(qū)段；該第一以及該第二主要字線系被用于提供一所需強(qiáng)度之硬軸電流(hard axis current)，以用于排列該等MRAM存儲(chǔ)單元；以及該返回線系被用于減弱用以排列磁性雙極的該硬軸電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該第一以及該第二主要字線的每一系負(fù)載相等于該硬軸電流之二分之一倍的一電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求第2項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該第一以及該第二主要字線之每一系擁有一第一端以及一第二端，以及其中電流系被施加至該第一以及該第二主要字線的每一端之上，并且，在該第一以及該第二主要字線之每一端的電流系相等于該硬軸電流的四分之一倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求第3項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中施加至每一主要字線之每一端上的電流于疊加之后，系相等于該硬軸電流的二分之一倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該第一以及該第二主要字線系選擇性地被耦接至復(fù)數(shù)局部字線，并且，一組地址位系被用于譯碼該單一局部字線的選擇。
6.根據(jù)權(quán)利要求第5項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該硬軸電流系僅被施加至該單一局部字線。
7.根據(jù)權(quán)利要求第5項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該復(fù)數(shù)局部字線中的每一字線系被耦接至該兩主要字線。
8.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該返回線系被耦接至電性接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該返回線系被耦接至一可變電壓降。
10.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該返回線系被制造于一金屬層之中。
11.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該返回線以及該等局部字線系被制造于不同的金屬層之中。
12.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中整體字線以及該返回線系被制造于不同之金屬層之中。
13.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中整體字線以及該等局部字線系被制造于不同之金屬層中。
14.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中每一MRAM存儲(chǔ)單元系被耦接至一位線，并且，該位線系負(fù)載一軟軸電流，以及其中該軟軸電流以及該硬軸電流的疊加系至少相等于一用于排列該MRAM存儲(chǔ)單元之該磁性雙極所需的電流。
15.根據(jù)權(quán)利要求第14項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該軟軸電流相較于該硬軸電流系為小量，以降低非故意地重新排列未被選擇之磁性堆疊的可能性。
16.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該硬軸電流系為不會(huì)非故意地改變一MRAM存儲(chǔ)單元之排列的一最高電流。
17.根據(jù)權(quán)利要求第14項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中在其本身之中以及其本身之該軟軸電流系不足以排列該等MRAM存儲(chǔ)單元的該磁性雙極。
18.根據(jù)權(quán)利要求第14項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中在其本身之中以及其本身之該硬軸電流系不足以排列該等MRAM存儲(chǔ)單元的該磁性雙極。
19.根據(jù)權(quán)利要求第14項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該硬軸電流并不會(huì)流經(jīng)任何未被選擇之MRAM存儲(chǔ)單元。
20.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該MRAM儲(chǔ)存裝置系包括一第一磁性層；一第二磁性層；以及一介電層，其系被水平放置于該第一以及該第二磁性層之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求第20項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該MRAM儲(chǔ)存裝置更進(jìn)一步包括一局部字線，其系耦接至其中一磁性層；一位線，其系耦接至另一磁性層；以及其中該局部字線以及該位線系垂直地進(jìn)行定位。
22.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該MRAM儲(chǔ)存裝置系利用一交叉點(diǎn)(cross point)結(jié)構(gòu)而加以安排布局。
23.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的MARM儲(chǔ)存裝置，其中該MRAM儲(chǔ)存裝置系利用一晶體管數(shù)組結(jié)構(gòu)而加以安排布局。
24.一種包含如申請(qǐng)專(zhuān)利第1項(xiàng)所述之一MRAM儲(chǔ)存裝置的電路。
25.一種包含如申請(qǐng)專(zhuān)利第1項(xiàng)所述之一MRAM儲(chǔ)存裝置的電子裝置。
全文摘要
本發(fā)明系呈現(xiàn)一新穎的寫(xiě)入線區(qū)段結(jié)構(gòu)，以寫(xiě)入磁阻式(magnetoresistive)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)。僅有在一被選擇之區(qū)段中的存儲(chǔ)單元會(huì)得到藉由一寫(xiě)入線電流所產(chǎn)生的一高硬軸磁場(chǎng)(high hard axis field)，而不被選擇之區(qū)段中的存儲(chǔ)單元?jiǎng)t不會(huì)接收到此硬軸磁場(chǎng)。此系可避免在特別敏感的存儲(chǔ)單元中所不想要的狀態(tài)改變。
文檔編號(hào)G11C11/02GK1605106SQ02824943
公開(kāi)日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月13日
發(fā)明者C·安德特, S·拉默斯 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司