專利名稱：半導(dǎo)體存儲設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體設(shè)計技術(shù)，并且尤其涉及一種使用磁性隧道結(jié)器件(MTJ) 的半導(dǎo)體存儲設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常，動態(tài)隨機存取存儲(DRAM)設(shè)備和靜態(tài)隨機存取存儲(SRAM)設(shè)備都是易失 性存儲設(shè)備，當(dāng)其未被加電時會丟失在存儲單元中所存儲的數(shù)據(jù)。因此，已經(jīng)積極地進(jìn)行研 究，以開發(fā)非易失性存儲設(shè)備。在新開發(fā)的存儲設(shè)備之中，磁性隨機存取存儲(MRAM)作為 下一代半導(dǎo)體設(shè)備受到關(guān)注，這是因為MRAM設(shè)備不僅具有非易失性特性，而且還具有高集 成度、高速工作以及低功耗的特性。MRAM設(shè)備的存儲單元包括晶體管和用于存儲信息的磁性隧道結(jié)器件(MTJ)，所述 晶體管對應(yīng)于從外部設(shè)備所施加的地址來執(zhí)行切換操作。磁性隧道結(jié)器件(MTJ)是一種磁 性存儲器件，并且具有依照兩個鐵磁體的磁化方向而改變的磁阻(MR)率。MRAM設(shè)備通過感 測依賴于MR率變化的電流來確定在磁性隧道結(jié)器件中所存儲的數(shù)據(jù)是高邏輯狀態(tài)‘1’還 是低邏輯狀態(tài)‘0’。圖1是圖示依照現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體存儲設(shè)備的存儲單元的圖。參照圖1，存儲單元包括NM0S晶體管110和MTJ器件130。NM0S晶體管110包括在源線SL和MTJ器件130之間形成的源極-漏極路徑和被 連接到字線WL的柵極。這種NM0S晶體管110依照字線WL的激活情況而導(dǎo)通/斷開。按 照行地址來選擇字線。MTJ器件130包括自由層132、隧道絕緣層134和被釘扎層136。自由層132由鐵磁 性物質(zhì)形成，并且具有依照外部刺激而改變的磁化方向，所述外部刺激例如是穿過MTJ130 的電流。被釘扎層136具有即便向其施加外部刺激也不會改變的磁化方向。特別地是，被 釘扎層136具有由釘扎層(未示出)固定的磁化方向，所述釘扎層由反鐵磁材料形成，并且 隧道絕緣層134可以由氧化鎂MgO形成。在磁性隧道結(jié)器件130中依照施加到其兩端的電壓而流動著隧道電流。當(dāng)自由層 132的磁化方向與被釘扎層136的磁化方向相匹配時，磁性隧道結(jié)器件130的阻抗值變小。 當(dāng)自由層132的磁化方向與被釘扎層136的磁化方向不匹配時，磁性隧道結(jié)器件130的阻 抗值變大。通常，如果自由層132的磁化方向與被釘扎層136的磁化方向相同，那么磁性隧 道結(jié)表示低邏輯狀態(tài)‘0’。如果不同，那么磁性隧道結(jié)表示高邏輯狀態(tài)‘1’。換句話說，當(dāng)通過向自由層132施加正電壓而使高于閾值電流的正電流流入自由 層132中時(所述正電壓為高于被施加到被釘扎層136的正電壓的預(yù)定電平)，那么自由層132和被釘扎層136的磁化方向變得相同。即，執(zhí)行用于寫入‘0’的寫入操作并且磁性 隧道結(jié)器件130的阻抗值變小。相反，當(dāng)通過向自由層132施加負(fù)電壓而使高于閾值電流 的負(fù)電流流入自由層132中時(所述負(fù)電壓為高于被釘扎層136的負(fù)電壓的預(yù)定電平)，那 么自由層132和被釘扎層136的磁化方向變得彼此相反。即，執(zhí)行用于寫入‘1’的寫入操 作并且磁性隧道結(jié)器件130的阻抗值變大。圖2是示出依照圖1的磁性隧道結(jié)器件130的溫度的隧道磁阻(TMR)特性的圖表。如圖2所示，磁性隧道結(jié)器件130具有磁滯現(xiàn)象，并且具有依照高于閾值電壓的正 電流或負(fù)電流的兩個穩(wěn)定狀態(tài)，即阻抗值小的狀態(tài)和阻抗值相對較大的狀態(tài)。即便不施加 功率，也可以持續(xù)地維持穩(wěn)定狀態(tài)。如圖2所示，磁性隧道結(jié)器件130具有依照溫度而改變的阻抗值。特別地是，如果 磁化方向彼此相反并且溫度增加，那么阻抗值減小。即，隧道磁阻特性依照溫度而改變。隧 道磁阻特性使數(shù)據(jù)‘1’和‘0’的阻抗值差異逐漸變小。因此，它使半導(dǎo)體存儲設(shè)備難以確 定磁性隧道結(jié)器件130是維持相對較小的阻抗值還是相對較大的阻抗值。這種問題導(dǎo)致半 導(dǎo)體存儲設(shè)備在其執(zhí)行讀取操作時會不正確地讀取所存儲的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例涉及提供一種半導(dǎo)體存儲設(shè)備，其控制當(dāng)執(zhí)行讀取操作來讀取數(shù) 據(jù)時流過磁性隧道結(jié)器件的電流。依照本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體存儲設(shè)備，包括多個存儲單元，配置 為存儲具有依賴于在第一和第二電壓驅(qū)動線路之間流動的電流方向的邏輯狀態(tài)的數(shù)據(jù)；電 流產(chǎn)生器，配置為產(chǎn)生預(yù)定的讀取電流、向多個存儲單元施加預(yù)定的讀取電流并且產(chǎn)生依 賴于數(shù)據(jù)的、與讀取電流變化相對應(yīng)的數(shù)據(jù)電流；和電流控制器，連接到讀取電流的電流路 徑并且被配置為控制讀取電流的電流量。依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體存儲設(shè)備，包括多個存儲單元，配置 為存儲具有依賴于在源線和位線之間流動的電流方向的邏輯狀態(tài)的數(shù)據(jù)；單元電流產(chǎn)生 器，配置為產(chǎn)生預(yù)定的讀取電流、向多個存儲單元施加預(yù)定的讀取電流并且產(chǎn)生依賴于數(shù) 據(jù)的、與讀取電流變化相對應(yīng)的數(shù)據(jù)電流；電流控制器，連接到讀取電流的電流路徑并且配 置為依賴于溫度信息來控制讀取電流的電流量；多個基準(zhǔn)存儲單元組，配置為存儲具有依 賴于在基準(zhǔn)源線和基準(zhǔn)位線之間流過的電流方向的邏輯狀態(tài)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；基準(zhǔn)電流產(chǎn)生 器，配置為產(chǎn)生預(yù)定的電流、向多個基準(zhǔn)存儲單元施加預(yù)定的電流并且產(chǎn)生對應(yīng)于基準(zhǔn)數(shù) 據(jù)的基準(zhǔn)電流；基準(zhǔn)電流控制器，配置為依照溫度信息來控制在基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器中被施加 到多個基準(zhǔn)存儲單元的電流；和感測放大器，配置為感測并放大數(shù)據(jù)電流和基準(zhǔn)電流。在讀取操作期間，半導(dǎo)體存儲設(shè)備通過依照溫度來控制在磁性隧道結(jié)器件之間流 動的讀取電流，可以改進(jìn)在半導(dǎo)體存儲設(shè)備中所包括的磁性隧道結(jié)器件的隧道磁阻特性。


圖1是圖示依照現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體存儲設(shè)備的存儲單元的圖；圖2是示出依照圖1的磁性隧道結(jié)器件130的溫度的隧道磁阻(TMR)特性的圖 表；
圖3是圖示依照本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體存儲設(shè)備的框圖；圖4是圖示圖3的控制信號產(chǎn)生器332的框圖；以及圖5是圖示圖3的預(yù)定塊的電路圖。
具體實施例方式本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點可以通過以下描述來理解，并且參考本發(fā)明的實施例而 變得易明白。圖3是圖示依照本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體存儲設(shè)備的框圖。參照圖3，依照本實施例的半導(dǎo)體存儲設(shè)備包括電流產(chǎn)生器310、電流控制器330 和存儲單元陣列350。電流產(chǎn)生器310產(chǎn)生具有預(yù)定大小的讀取電流I_RD來用于讀取操作并且向存儲 單元陣列350施加所產(chǎn)生的讀取電流I_RD。電流產(chǎn)生器310還產(chǎn)生依照在存儲單元陣列 350中所存儲數(shù)據(jù)的、體現(xiàn)了讀取電流I_RD變化的數(shù)據(jù)電流I_DAT。數(shù)據(jù)電流I_DAT的量 依照在存儲單元陣列350中所存儲的數(shù)據(jù)來確定。盡管稍后將再次進(jìn)行描述，半導(dǎo)體存儲 設(shè)備把所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)電流I_DAT與基準(zhǔn)電流I_REF相比較(參見附圖)，并且根據(jù)比較結(jié)果 來確定在存儲單元陣列350中所存儲的數(shù)據(jù)。電流控制器330被連接到讀取電流I_RD的電流路徑并且依照溫度信息INF_TMP 來控制被施加到存儲單元陣列350的讀取電流I_RD的量。電流控制器330包括控制信號 產(chǎn)生器332，用于產(chǎn)生對應(yīng)于溫度信息INF_TMP的電流控制信號CTR_I ；和電流調(diào)節(jié)器334， 用于響應(yīng)于電流控制信號CTR_I來調(diào)節(jié)讀取電流I_RD的電流量。溫度信息INF_TMP是在 半導(dǎo)體存儲設(shè)備內(nèi)部或外部產(chǎn)生的信號。存儲單元陣列350包括磁性隧道結(jié)器件，并且存儲具有磁性隧道結(jié)器件中依賴于 流過源線SL和位線的電流方向的邏輯狀態(tài)的數(shù)據(jù)。將參考圖5來描述存儲單元陣列350 的寫入操作和讀取操作。圖4是圖示圖3的控制信號產(chǎn)生器332的框圖。參照圖4，控制信號產(chǎn)生器332包括電壓產(chǎn)生器410，用于產(chǎn)生多個偏壓V_ BIASO、V_BIAS1、...和V_BIASn ；選擇信號產(chǎn)生器430，用于對應(yīng)于溫度信息INF_TMP來產(chǎn) 生選擇信號SEL<0:n> ；和多路復(fù)用器450，用于輸出多個偏壓V_BIAS0、V_BIAS1、...和V_ BIASn之一來作為電流控制信號CTR_I。多個偏壓乂_8^^0、乂_8^^1、...和V_BIASn具有不同的電壓電平，并且選擇信號 SEL<0:n>依照溫度信息INF_TMP具有不同的值。選擇信號SEL<0:n>可以選擇多個偏壓V_ BIASO、V_BIAS1、... *V_BIASn中的任何一個。最后，控制信號產(chǎn)生器332可以輸出對應(yīng) 于溫度信息INF_TMP的偏壓作為電流控制信號CTR_I。圖5是圖示圖3的半導(dǎo)體存儲設(shè)備的預(yù)定部分的電路圖。S卩，圖5示出了圖3中 除控制信號產(chǎn)生器332之外的其它組件。參照圖5，半導(dǎo)體存儲設(shè)備包括多個存儲單元510A、多個基準(zhǔn)存儲單元510B、第一 和第二寫入驅(qū)動器530A和530B、單元電流產(chǎn)生器550A、基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器550B、第一和第二 電流控制器570A和570B以及感測放大器590。如參考圖3所描述，圖3的半導(dǎo)體存儲設(shè)備依照溫度信息INF_TMP來控制被施加到存儲單元陣列350的讀取電流I_RD的電流量。在圖5中所示出的半導(dǎo)體存儲設(shè)備也把 這種特性應(yīng)用于多個基準(zhǔn)存儲單元510B以及多個存儲單元510A中。換句話說，圖3的電 流產(chǎn)生器310對應(yīng)于圖5的單元電流產(chǎn)生器550A和基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器550B，并且圖3的電流 調(diào)節(jié)器334對應(yīng)于圖5的第一和第二電流控制器570A和570B。此外，圖3的存儲單元陣列 350對應(yīng)于多個存儲單元510A和多個基準(zhǔn)存儲單元510B。以下，將詳細(xì)描述圖5的半導(dǎo)體存儲設(shè)備的組件。多個存儲單元510A存儲數(shù)據(jù)。如在圖1中所描繪，多個存儲單元510A包括用于 對應(yīng)于每個地址執(zhí)行切換操作的NM0S晶體管匪和用于存儲數(shù)據(jù)的磁性隧道結(jié)器件(MTJ)。 多個存儲單元510A中的每個對應(yīng)于每條字線WL0、WL1、...和WLn并且被連接在源線SL和 位線BL之間。稍后將描述多個存儲單元510A的寫入和讀取操作。第一寫入驅(qū)動器530A依照數(shù)據(jù)來驅(qū)動源線SL和位線BL。第一寫入驅(qū)動器530A 包括源線驅(qū)動器530A_1和位線驅(qū)動器530A_2。源線驅(qū)動器530A_1響應(yīng)于數(shù)據(jù)而利用核心電壓VC0RE或地電壓VSS來驅(qū)動源線 SL。位線驅(qū)動器530A_2響應(yīng)于數(shù)據(jù)而利用核心電壓VC0RE或地電壓VSS來驅(qū)動位線BL。以下將簡要描述多個存儲單元510A的寫入操作。為了說明的目的，假定在多條字 線WLO、WL1、...和WLn的存儲單元之中激活與執(zhí)行寫入操作的存儲單元相對應(yīng)的那一個。 由于在寫入操作期間激活位線選擇信號BS，所以可以借助位線驅(qū)動器530A_2來驅(qū)動位線 BL。對于用于寫入數(shù)據(jù)‘1，的寫入操作來說，源線驅(qū)動器530A_1利用核心電壓VC0RE 來驅(qū)動源線SL，并且位線驅(qū)動器530A_2利用地電壓VSS來驅(qū)動位線BL。因此，電流從源線 SL通過磁性隧道結(jié)器件流到位線BL，因而數(shù)據(jù)‘1’被存儲到存儲單元中，如圖1所示。對于用于寫入數(shù)據(jù)‘0’的寫入操作來說，源線驅(qū)動器530A_1利用地電壓VSS來驅(qū) 動源線SL，并且位線驅(qū)動器530A_2利用核心電壓VC0RE來驅(qū)動位線BL。因此，電流從位線 BL通過磁性隧道結(jié)器件(MTJ)流到源線，因而存儲單元存儲數(shù)據(jù)‘0’。多個基準(zhǔn)存儲單元510B產(chǎn)生基準(zhǔn)電流I_REF。多個基準(zhǔn)存儲單元510B具有多個 存儲單元510A的類似結(jié)構(gòu)。兩個基準(zhǔn)存儲單元分成一組，并對應(yīng)于一條字線被布置在一 起。為了說明的目的，對應(yīng)于一條字線的兩個基準(zhǔn)存儲單元被稱為基準(zhǔn)存儲單元組。通常，在半導(dǎo)體存儲設(shè)備被完全制造成為產(chǎn)品之前，在所有基準(zhǔn)存儲單元組中的 兩個基準(zhǔn)存儲單元應(yīng)當(dāng)分別存儲數(shù)據(jù)‘1’和‘0’。即，基準(zhǔn)存儲單元組中的一個基準(zhǔn)存儲 單元應(yīng)當(dāng)變?yōu)榫哂邢鄬^大阻抗值的磁性隧道結(jié)器件RH，并且另一個應(yīng)當(dāng)變?yōu)榫哂邢鄬^ 小阻抗值(例如，小于相對較大阻抗值)的磁性隧道結(jié)器件RL。由于磁性隧道結(jié)器件具有 如圖2所示改變的阻抗值，所以所有基準(zhǔn)存儲單元組應(yīng)當(dāng)存儲具有不同邏輯狀態(tài)的‘0’和 ‘1’。多個基準(zhǔn)存儲單元510B應(yīng)當(dāng)存儲‘0’和‘1’，以便對應(yīng)于所選存儲單元的阻抗值改變 的狀態(tài)來產(chǎn)生基準(zhǔn)電流I_REF。稍后將描述與多個基準(zhǔn)存儲單元510B相關(guān)的寫入操作和讀 取操作。第二寫入驅(qū)動器530B把數(shù)據(jù)‘1，和‘0，存儲到多個基準(zhǔn)存儲單元510B中。第二 寫入驅(qū)動器530B包括第一和第二線路驅(qū)動器530B_1和530B_2。第一線路驅(qū)動器530B_1依照要存儲的數(shù)據(jù)而利用核心電壓VC0RE或地電壓VSS 來驅(qū)動基準(zhǔn)源線REF_SL。第二線路驅(qū)動器530B_2依照要存儲的數(shù)據(jù)而利用核心電壓VC0RE或地電壓VSS來驅(qū)動第一和第二基準(zhǔn)位線REF_BL1和REF_BL2。以下，將簡要描述涉及基準(zhǔn)存儲單元的寫入操作。為了說明的目的，假定激活多條 字線WL0、WL1、...和WLn中的一條。當(dāng)執(zhí)行寫入操作來寫入數(shù)據(jù)‘1’時，第一驅(qū)動控制信號REF_H變?yōu)檫壿嫺?，進(jìn)而第 一 NM0S晶體管匪1導(dǎo)通。第一線路驅(qū)動器530B_1利用核心電壓VC0RE驅(qū)動基準(zhǔn)源線REF_ SL，并且第二線路驅(qū)動器530B_2利用地電壓VSS驅(qū)動第一基準(zhǔn)位線REF_BL1。因此，電流從 基準(zhǔn)源線REF_SL通過磁性隧道結(jié)器件RH流到第一基準(zhǔn)位線REF_BL1。磁性隧道結(jié)器件RH 存儲數(shù)據(jù)‘1’。即，磁性隧道結(jié)器件RH具有相對較大的阻抗值。當(dāng)執(zhí)行寫入操作來寫入數(shù)據(jù)‘0’時，第二電壓驅(qū)動控制信號為邏輯高，進(jìn) 而第二 NM0S晶體管NM2導(dǎo)通。第一線路驅(qū)動器530B_1利用地電壓VSS驅(qū)動基準(zhǔn)源線REF_ SL,并且第二線路驅(qū)動器530B_2利用核心電壓VC0RE驅(qū)動第二基準(zhǔn)位線REF_BL2。因此，電 流從第二基準(zhǔn)位線REF_BL2通過磁性隧道結(jié)器件RL流到基準(zhǔn)源線REF_SL。因此，磁性隧道 結(jié)器件RL存儲數(shù)據(jù)‘0’。即，磁性隧道結(jié)器件RL具有相對較小的阻抗值。如上所述，多個基準(zhǔn)存儲單元510B包括具有相對較大阻抗值的磁性隧道結(jié)器件 RH和具有相對較小阻抗值的磁性隧道結(jié)器件RL。例如，為了把數(shù)據(jù)‘1’和‘0’存儲到對應(yīng) 于一條字線的基準(zhǔn)存儲單元組中，激活一條字線，通過第一和第二電壓驅(qū)動控制信號REF_H 和REF_L來選擇相應(yīng)的基準(zhǔn)存儲單元，并且第一和第二線路驅(qū)動器530B_1和530B_2執(zhí)行 相關(guān)的操作。為了把數(shù)據(jù)‘1’和‘0’存儲到其它基準(zhǔn)存儲單元組中，對應(yīng)于相應(yīng)的字線重 復(fù)上述操作。單元電流產(chǎn)生器550A對應(yīng)于在多個存儲單元510A當(dāng)中由多條字線WL0、 WL1>...和WLn所選擇的存儲單元來產(chǎn)生數(shù)據(jù)電流I_DAT。單元電流產(chǎn)生器550A由電流反 射鏡形成。單元電流產(chǎn)生器550A不僅產(chǎn)生數(shù)據(jù)電流I_DAT而且產(chǎn)生讀取電流I_RD。讀取 操作中讀取電流I_RD的變化通過電流反射鏡結(jié)構(gòu)被反映到數(shù)據(jù)電流I_DAT?；鶞?zhǔn)電流產(chǎn)生器對應(yīng)于由多條字線WL0、WL1、...和WLn所選擇的基準(zhǔn)存儲單元組 來產(chǎn)生基準(zhǔn)電流I_REF?；鶞?zhǔn)電流I_REF的量大約為在所選基準(zhǔn)存儲單元組之間流過的電 流量的一半。即，基準(zhǔn)電流I_REF大約為在具有相對較大阻抗值的磁性隧道結(jié)器件RH和具 有相對較小阻抗值的磁性隧道結(jié)器件RL之間流過的電流之和的一半。響應(yīng)于在讀取操作期間激活的電流施加控制信號CSE來啟用單元電流產(chǎn)生器 550A和基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器550B。第一電流控制器570A響應(yīng)于電流控制信號CTR_I來控制從單元電流產(chǎn)生器550A 所產(chǎn)生的讀取電流I_RD的電流量，并且把控制的電流轉(zhuǎn)送到多個存儲單元510A。第一電 流控制器570A包括在單元電流產(chǎn)生器550A和多個存儲單元510A之間形成的源極-漏極 路徑和利用柵極來接收電流控制信號CTR_I的第三NM0S晶體管匪3。電流控制信號CTR_I 依照溫度信息INF_TMP來決定電壓電平。這意味著可以依照溫度來控制讀取電流I_RD。第二電流控制器570B響應(yīng)于電流控制信號CTR_I來控制從基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器550B 產(chǎn)生的電流，并且把控制的電流轉(zhuǎn)送到多個基準(zhǔn)存儲單元510B。第二電流控制器570B包括 在基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器550B和多個基準(zhǔn)存儲單元510B之間連接的第四和第五NM0S晶體管NM4 和匪5。第四NM0S晶體管匪4包括在基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器550B和第一基準(zhǔn)位線REF_BL1之間 的源極_漏極路徑和用于接收電流控制信號CTR_1的柵極。第五NM0S晶體管匪5包括在基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器550B和第二基準(zhǔn)位線REF_BL2之間的源極-漏極路徑和用于接收電流控 制信號CTR_I的柵極。像第一電流控制器570A —樣，第二電流控制器570B可以依照溫度 來控制流到多個基準(zhǔn)存儲單元510B的電流。感測放大器590感測并放大數(shù)據(jù)電流I_DAT和基準(zhǔn)電流I_REF。感測放大器590 接收對應(yīng)于所選字線的基準(zhǔn)存儲單元組的基準(zhǔn)電流I_REF和依照對應(yīng)于所選字線的存儲 單元的數(shù)據(jù)而改變的數(shù)據(jù)電流I_DAT，把所述基準(zhǔn)電流I_REF與數(shù)據(jù)電流I_DAT相比較，并 且輸出比較結(jié)果，以便使半導(dǎo)體存儲設(shè)備能夠確定在存儲單元中所存儲的數(shù)據(jù)。以下將簡要描述多個存儲單元510A的讀取操作。為了說明的目的，假定在讀取操 作期間激活第一字線WL1并且還激活讀取激活信號RD。如果激活第一字線WL1，那么相應(yīng)存儲單元的NM0S晶體管導(dǎo)通，并且依照在相應(yīng) 存儲單元的磁性隧道結(jié)器件中所存儲的數(shù)據(jù)來確定從單元電流產(chǎn)生器550A所產(chǎn)生的讀取 電流I_RD的量。如果在磁性隧道結(jié)器件中所存儲的數(shù)據(jù)為‘1’，那么磁性隧道結(jié)器件的阻 抗值為大，因而讀取電流I_RD變小。如果在磁性隧道結(jié)器件中所存儲的數(shù)據(jù)為‘0’，那么磁 性隧道結(jié)器件的阻抗值變小，因而讀取電流I_RD變大。依照對應(yīng)于溫度信息INF_TMP的電 流控制信號CTR_I的電壓來控制讀取電流I_RD。讀取電流I_RD的電流量被反映到數(shù)據(jù)電 流I_DAT，并且數(shù)據(jù)電流I_DAT被轉(zhuǎn)送到感測放大器590。對應(yīng)于列地址來激活單元選擇信 號YI。當(dāng)激活第一字線WL1時，相應(yīng)基準(zhǔn)存儲單元組的NM0S晶體管導(dǎo)通，因而電流通過 具有相對較大阻抗值的磁性隧道結(jié)器件RH和具有相對較小阻抗值的磁性隧道結(jié)器件RL流 到基準(zhǔn)源線REF_SL。最后，電流流過對應(yīng)于第一字線排列的具有相對較大阻抗值的磁性隧 道結(jié)器件RH和磁性隧道結(jié)器件RL。基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器570B產(chǎn)生基準(zhǔn)電流I_REF，其大約為 具有相對較大阻抗值的磁性隧道結(jié)器件RH的電流量與具有相對較小阻抗值的磁性隧道結(jié) 器件RL的電流量的和的一半量。在本實施例中，可以依照電流控制信號CTR_I的電壓來控 制被施加到多個基準(zhǔn)存儲單元510B的電流。在讀取操作期間激活基準(zhǔn)單元激活信號YREF， 以便把基準(zhǔn)電流I_REF轉(zhuǎn)送到感測放大器590。然后，感測放大器590感測并放大與第一字線WL1相對應(yīng)的所選存儲單元的數(shù)據(jù) 電流I_DAT、對應(yīng)于第一字線WL1的具有相對較大阻抗值的所選磁性隧道結(jié)器件RH的基準(zhǔn) 電流I_REF以及對應(yīng)于第一字線WL1的具有相對較小阻抗值的所選磁性隧道結(jié)器件RL的 基準(zhǔn)電流I_REF。半導(dǎo)體存儲設(shè)備通過上述操作來執(zhí)行讀取操作。依照本實施例的半導(dǎo)體存儲設(shè)備依照溫度來控制被施加到多個存儲單元510A的 讀取電流I_RD的電流量。因此，即便磁性隧道結(jié)器件具有在圖2中所示出的溫度特性曲 線，也可以把溫度補償操作反映到讀取電流I_RD，并且可通過控制讀取電流I_RD的電流量 來進(jìn)一步準(zhǔn)確地確定數(shù)據(jù)。依照本實施例的半導(dǎo)體存儲設(shè)備依照溫度來控制被施加到多個基準(zhǔn)存儲單元 510B的電流量。因此，可以把溫度補償操作反映到基準(zhǔn)電流I_REF。依照本實施例的半導(dǎo)體存儲設(shè)備通過依照磁性隧道結(jié)器件的溫度來改進(jìn)隧道磁 阻特性，所以即便溫度改變也可以穩(wěn)定地執(zhí)行讀取操作。因此，可以改進(jìn)半導(dǎo)體存儲設(shè)備的
可靠性。雖然已經(jīng)相對于具體實施例描述了本發(fā)明，不過對那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來說容易明白的是在不脫離如所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種 改變和修改。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體存儲設(shè)備，包括多個存儲單元，配置為存儲具有依賴于在第一和第二電壓驅(qū)動線路之間流動的電流方向的邏輯狀態(tài)的數(shù)據(jù)；電流產(chǎn)生器，配置為產(chǎn)生預(yù)定的讀取電流、向所述多個存儲單元施加所述預(yù)定的讀取電流并且產(chǎn)生依賴于所述數(shù)據(jù)的、與讀取電流的變化相對應(yīng)的數(shù)據(jù)電流；和電流控制器，連接到讀取電流的電流路徑并且配置為控制讀取電流的電流量。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲設(shè)備，進(jìn)一步包括配置為利用對應(yīng)于所述數(shù)據(jù)的功 率來驅(qū)動第一和第二電壓驅(qū)動線路的寫入驅(qū)動器。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲設(shè)備，其中所述電流控制器包括 控制信號產(chǎn)生器，配置為產(chǎn)生對應(yīng)于溫度信息的電流控制信號；和電流調(diào)節(jié)器，配置為響應(yīng)于所述電流控制信號來調(diào)節(jié)讀取電流的電流量。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體存儲設(shè)備，其中所述電流控制信號具有對應(yīng)于所述溫度 信息的電壓電平。
5.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體存儲設(shè)備，其中所述控制信號產(chǎn)生器包括 選擇信號產(chǎn)生器，配置為產(chǎn)生對應(yīng)于所述溫度信息的選擇信號；電壓產(chǎn)生器，配置為產(chǎn)生多個偏壓；和多路復(fù)用器，配置為對應(yīng)于所述選擇信號而輸出所述多個偏壓中的一個作為所述電流 控制信號。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲設(shè)備，其中所述多個存儲單元中的每個包括 開關(guān)，配置為響應(yīng)于地址來執(zhí)行切換操作；和磁性隧道結(jié)器件，連接到所述開關(guān)。
7.一種半導(dǎo)體存儲設(shè)備，包括多個存儲單元，配置為存儲具有依賴于在源線和位線之間流動的電流方向的邏輯狀態(tài) 的數(shù)據(jù)；單元電流產(chǎn)生器，配置為產(chǎn)生預(yù)定的讀取電流、向所述多個存儲單元施加所述預(yù)定的 讀取電流并且產(chǎn)生依賴于所述數(shù)據(jù)的、與讀取電流的變化相對應(yīng)的數(shù)據(jù)電流；電流控制器，連接到讀取電流的電流路徑并且配置為依賴于溫度信息來控制讀取電流 的電流量；多個基準(zhǔn)存儲單元組，配置為存儲具有依賴于在基準(zhǔn)源線和基準(zhǔn)位線之間流動的電流 方向的邏輯狀態(tài)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器，配置為產(chǎn)生預(yù)定的電流、向所述多個基準(zhǔn)存儲單元施加所述預(yù)定的 電流并且產(chǎn)生對應(yīng)于所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)電流；基準(zhǔn)電流控制器，配置為依照所述溫度信息來控制在所述基準(zhǔn)電流產(chǎn)生器中被施加到 所述多個基準(zhǔn)存儲單元的電流；和感測放大器，配置為感測并放大所述數(shù)據(jù)電流和所述基準(zhǔn)電流。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體存儲設(shè)備，進(jìn)一步包括第一寫入驅(qū)動器，配置為利用對應(yīng)于所述數(shù)據(jù)的功率來驅(qū)動源線和位線；和 第二寫入驅(qū)動器，配置為根據(jù)對應(yīng)于所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的功率來驅(qū)動基準(zhǔn)源線和基準(zhǔn)位線。
9.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體存儲設(shè)備，其中所述電流控制器和所述基準(zhǔn)電流控制器 中的每個包括電流調(diào)節(jié)器，所述電流調(diào)節(jié)器被配置為依賴于所述溫度信息來調(diào)節(jié)相應(yīng)電流 的電流量。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體存儲設(shè)備，進(jìn)一步包括配置為產(chǎn)生對應(yīng)于所述溫度信 息的電流控制信號并控制所述電流調(diào)節(jié)器的控制信號產(chǎn)生器。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體存儲設(shè)備，其中所述電流控制信號具有對應(yīng)于所述溫 度信息的電壓電平。
12.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體存儲設(shè)備，其中所述控制信號產(chǎn)生器包括 選擇信號產(chǎn)生器，配置為產(chǎn)生對應(yīng)于所述溫度信息的選擇信號；電壓產(chǎn)生器，配置為產(chǎn)生多個偏壓；和多路復(fù)用器，配置為對應(yīng)于所述選擇信號來輸出所述多個偏壓中的一個。
13.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體存儲設(shè)備，其中所述多個存儲單元中的每個包括 開關(guān)，配置為響應(yīng)于地址來執(zhí)行切換操作；和磁性隧道結(jié)器件，連接到所述開關(guān)。
14.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體存儲設(shè)備，其中所述多個基準(zhǔn)存儲單元組中的每個包括第一和第二開關(guān)，配置為響應(yīng)于地址來執(zhí)行切換操作；和 第一和第二磁性隧道結(jié)器件，分別連接到第一和第二開關(guān)。
15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體存儲設(shè)備，其中所述第一和第二磁性隧道結(jié)器件存儲 具有不同邏輯狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
全文摘要
半導(dǎo)體存儲設(shè)備，包括多個存儲單元，配置為存儲具有依賴于在第一和第二電壓驅(qū)動線路之間流動的電流方向的邏輯狀態(tài)的數(shù)據(jù)；電流產(chǎn)生器，配置為產(chǎn)生預(yù)定的讀取電流、向多個存儲單元施加預(yù)定的讀取電流并且產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)的、與讀取電流變化相對應(yīng)的數(shù)據(jù)電流；和電流控制器，連接到讀取電流的電流路徑并且被配置為控制讀取電流的電流量。
文檔編號G11C11/15GK101887745SQ20091016188
公開日2010年11月17日 申請日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者盧光明, 徐雨玹 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司