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半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的制造方法與工藝

文檔序號(hào):11541966閱讀:248來源:國(guó)知局
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的制造方法與工藝
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件,更具體地說涉及包括基準(zhǔn)值生成單元的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。

背景技術(shù):
閃速存儲(chǔ)器是一種非易失性存儲(chǔ)器,為了克服閃速存儲(chǔ)器的限制存儲(chǔ)器制造商已經(jīng)開發(fā)出下一代存儲(chǔ)器。這種下一代存儲(chǔ)器包括鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ferroelectricrandomaccessmemory,F(xiàn)eRAM)、磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(magneticRAM,MRAM)、相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(phasechangeRAM,PCRAM)、納米浮動(dòng)?xùn)艠O存儲(chǔ)器(nanofloatinggatememory,NFGM)、電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(resistiveRAM,ReRAM)以及自旋轉(zhuǎn)移力矩磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(spintransfertorquemagneticRAM,STTRAM)。STTRAM是一種利用電子的自旋特性采用磁性隧道結(jié)來控制電流的存儲(chǔ)器。盡管需要高精度地形成薄膜,但是STTRAM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,具有低于30nm的超高集成度以及低能耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例旨在提供一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,其可以補(bǔ)償用于確定寫入存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)的比特值的基準(zhǔn)值的變化。基準(zhǔn)值的變化可能是因?yàn)槔缰圃旃ば虻淖兓鸬?。本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例還旨在提供一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,其包括尺寸與數(shù)據(jù)寫入的存儲(chǔ)單元的尺寸不同的基準(zhǔn)值生成單元,并且該半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)造成將基準(zhǔn)值生成單元的輸出信號(hào)與存儲(chǔ)單元的輸出信號(hào)進(jìn)行比較以確定寫入存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)的比特值。此外,本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例旨在通過如下方式提高空間效率:包括單個(gè)基準(zhǔn)值生成單元并且控制供應(yīng)給基準(zhǔn)值生成單元的寫電流,以控制因?yàn)榛鶞?zhǔn)值生成單元的尺寸偏差所導(dǎo)致的基準(zhǔn)值的變化,而基準(zhǔn)值生成單元的尺寸偏差可能是因?yàn)橹谱鞴に嚨淖兓鸬?。根?jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括:存儲(chǔ)單元單位,其包括多個(gè)存儲(chǔ)單元,所述多個(gè)存儲(chǔ)單元連接在多個(gè)字線和多個(gè)位線之間并且構(gòu)造成響應(yīng)于受激發(fā)的字線而提供讀出值;基準(zhǔn)值生成單位,其包括多個(gè)基準(zhǔn)值生成單元,所述多個(gè)基準(zhǔn)值生成單元連接在所述多個(gè)字線和基準(zhǔn)位線之間并且構(gòu)造成響應(yīng)于受激發(fā)的字線而提供單個(gè)基準(zhǔn)值;以及讀出電路,其構(gòu)造成基于所述單個(gè)基準(zhǔn)值和所述讀出值提供讀出輸出信號(hào)。每個(gè)存儲(chǔ)單元和基準(zhǔn)值生成單元都包括一個(gè)晶體管和一個(gè)磁性隧道結(jié),所述基準(zhǔn)值生成單元中包含的磁性隧道結(jié)大于所述存儲(chǔ)單元中包含的磁性隧道結(jié)。所述半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件還包括數(shù)據(jù)確定單元,所述數(shù)據(jù)確定單元構(gòu)造成接收所述讀出輸出信號(hào),如果所述讀出值大于或等于所述單個(gè)基準(zhǔn)值則所述數(shù)據(jù)確定單元確定所述讀出值作為第一數(shù)據(jù),如果所述讀出值小于所述單個(gè)基準(zhǔn)值則所述數(shù)據(jù)確定單元確定所述讀出值作為第二數(shù)據(jù)。所述基準(zhǔn)值生成單元單位包括讀寫單元,所述讀寫單元構(gòu)造成利用所述基準(zhǔn)位線控制所述基準(zhǔn)值生成單元,使得所述基準(zhǔn)值生成單元具有預(yù)定電阻值。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例,一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括:基準(zhǔn)值生成單元單位,其包括多個(gè)基準(zhǔn)值生成單元,所述多個(gè)基準(zhǔn)值生成單元連接在至少一個(gè)第一字線和多個(gè)基準(zhǔn)生成位線之間并且構(gòu)造成響應(yīng)于受激發(fā)的第一字線而提供單個(gè)基準(zhǔn)值;存儲(chǔ)單元單位,其包括多個(gè)存儲(chǔ)單元,所述多個(gè)存儲(chǔ)單元連接在多個(gè)第二字線和多個(gè)位線之間并且構(gòu)造成響應(yīng)于受激發(fā)的第二字線而提供讀出值;以及讀出電路,其構(gòu)造成基于所述單個(gè)基準(zhǔn)值和所述讀出值提供讀出輸出信號(hào)。所述半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件還包括基準(zhǔn)值控制單元,所述基準(zhǔn)值控制單元構(gòu)造成生成基準(zhǔn)控制信號(hào),用于控制供應(yīng)給與所述多個(gè)基準(zhǔn)值生成單元相連的所述多個(gè)基準(zhǔn)生成位線或源極線的基準(zhǔn)生成信號(hào),以便于確定所述單個(gè)基準(zhǔn)值。每個(gè)存儲(chǔ)單元都包括在相應(yīng)位線與相應(yīng)源極線之間串聯(lián)地連接的一個(gè)磁性隧道結(jié)和一個(gè)晶體管,所述晶體管響應(yīng)于相應(yīng)的第二字線的激發(fā)而執(zhí)行開關(guān)操作。每個(gè)基準(zhǔn)值生成單元都包括在相應(yīng)基準(zhǔn)生成位線與相應(yīng)源極線之間串聯(lián)地連接的一個(gè)磁性隧道結(jié)和一個(gè)晶體管,所述晶體管響應(yīng)于所述第一字線的激發(fā)而執(zhí)行開關(guān)操作。所述基準(zhǔn)值生成單元中包含的磁性隧道結(jié)大于所述存儲(chǔ)單元中包含的磁性隧道結(jié)。所述單個(gè)基準(zhǔn)值基于與受激發(fā)的第一字線相連的基準(zhǔn)值生成單元的平均電阻值而生成。所述平均電阻值通過所述基準(zhǔn)值生成單元中包含的一部分或全部基準(zhǔn)值生成單元而獲得。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例,一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括:存儲(chǔ)單元塊,每個(gè)存儲(chǔ)單元塊包括連接在至少一個(gè)第一字線和多個(gè)位線之間的基準(zhǔn)值生成單元、以及連接在所述位線和與所述第一字線并行地設(shè)置的多個(gè)第二字線之間的存儲(chǔ)單元;字線控制單元,其構(gòu)造成控制所述存儲(chǔ)單元塊的每個(gè)字線;以及位線控制單元,其構(gòu)造成控制所述存儲(chǔ)單元塊的每個(gè)位線。在讀操作中,所述字線控制單元構(gòu)造成激發(fā)所述存儲(chǔ)單元塊之中的第一存儲(chǔ)單元塊的第一字線,以便基于所述第一存儲(chǔ)單元塊中的基準(zhǔn)值生成單元的平均電阻值輸出單個(gè)基準(zhǔn)值,并且所述字線控制單元基于地址信號(hào)激發(fā)所述存儲(chǔ)單元塊之中的第二存儲(chǔ)單元塊的第二字線之一,以便于從所述第二存儲(chǔ)單元塊中通過所述地址信號(hào)而選定的存儲(chǔ)單元中輸出讀出值。每個(gè)基準(zhǔn)值生成單元和存儲(chǔ)單元都包括在相應(yīng)位線與相應(yīng)源極線之間串聯(lián)地連接的一個(gè)晶體管和一個(gè)磁性隧道結(jié),所述基準(zhǔn)值生成單元中包含的磁性隧道結(jié)大于所述存儲(chǔ)單元中包含的磁性隧道結(jié)。所述位線控制單元構(gòu)造成控制供應(yīng)給與所述第一存儲(chǔ)單元塊相連的位線或源極線的讀出電流,以便于確定所述單個(gè)基準(zhǔn)值。所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件還包括數(shù)據(jù)確定單元,所述數(shù)據(jù)確定單元構(gòu)造成將所述讀出值與所述單個(gè)基準(zhǔn)值進(jìn)行比較以便于確定在選定的所述存儲(chǔ)單元中寫入的數(shù)據(jù)的邏輯值,即比特值。所述平均電阻值通過所述第一存儲(chǔ)單元塊中包含的一部分或全部基準(zhǔn)值生成單元而獲得。所述第一存儲(chǔ)單元塊的第一字線和第二字線獨(dú)立于所述第二存儲(chǔ)單元塊的第一字線和第二字線受控制。附圖說明圖1a至圖1d示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的STTRAM的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)。圖2a示出在現(xiàn)有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元中寫入的數(shù)據(jù)的邏輯值的確定方法。圖2b示出在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元中寫入的數(shù)據(jù)的邏輯值的確定方法。圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。圖4示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。具體實(shí)施方式下面參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在所有附圖中盡量采用相同的附圖標(biāo)記來指代相同或相似的部件,并且不再重復(fù)說明這些相同或相似的部件。然而,本文僅僅出于示例的目的參考作為示例性實(shí)施例的示意性或功能性示圖的附圖來描述實(shí)施例。因此,可以預(yù)見到例如因?yàn)橹圃旒夹g(shù)和/或公差而可能導(dǎo)致示圖中的形狀有所變化。因此,本發(fā)明的示例性實(shí)施例不應(yīng)該被認(rèn)為限于圖中所示區(qū)域的具體形狀,而是還可以包括由例如制造等因素造成的形狀偏差。圖1a至圖1d示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的STTRAM的存儲(chǔ)單元(cell,又稱為晶胞)結(jié)構(gòu)。圖1a和圖1b是STTRAM中包含的磁性隧道結(jié)(MTJ)100的截面圖。參考圖1a和圖1b,MTJ100包括固定層110、隧道結(jié)層120和自由層130。固定層110的磁化方向保持不變,而自由層130的磁化方向變化,從而MTJ100的電阻值變化。參考圖1a,如果自由層130的磁化方向131與固定層110的磁化方向相同,則MTJ100處于低電阻狀態(tài)。參考圖1b,如果自由層130的磁化方向133與固定層110的磁化方向相反,則MTJ100處于高電阻狀態(tài)。低電阻狀態(tài)和高電阻狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)于邏輯值“高”和“低”,或者分別對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”和“1”。圖1c示出STTRAM存儲(chǔ)單元的讀寫操作。STTRAM使用電子,當(dāng)電子穿過用作自旋過濾器的薄膜時(shí)會(huì)自旋極化。自旋極化的電子對(duì)自由層施加扭矩,這改變自由層的極性以寫入數(shù)據(jù)。執(zhí)行讀操作以檢測(cè)在存儲(chǔ)單元中寫入的數(shù)據(jù)的電阻值或邏輯值。STTRAM的讀操作與現(xiàn)有MRAM的讀操作類似。參考圖1c,STTRAM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)10包括MTJ100、晶體管TR、位線BL和字線WL。在讀寫操作中,使晶體管TR導(dǎo)通以便于為MTJ100供應(yīng)電流。MTJ100的邏輯值被電性地確定,這與現(xiàn)有MRAM中的磁性寫操作不同。圖1d示出STTRAM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)和外圍電路。STTRAM包括讀出放大器SA,讀寫電路R/W,基準(zhǔn)值生成器Ref,以及如圖1c所示包括MTJ100、晶體管TR、位線BL和字線WL的STTRAM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)。STTRAM的寫操作被電性地執(zhí)行。讀寫電路R/W設(shè)置在位線BL與源極線SL之間并且生成寫電壓。MTJ100的自由層的極性可以依賴于位線BL與源極線SL之間的電壓極性而改變,從而可以確定MTJ100的邏輯值。類似地,在讀操作期間生成讀電流,并且讀電流經(jīng)過MTJ100在位線BL與源極線SL之間流動(dòng)。當(dāng)允許讀電流流過晶體管TR時(shí),可以基于位線BL與源極線SL之間的電壓差確定MTJ100的電阻值,即邏輯值。該電壓差被與基準(zhǔn)值Ref進(jìn)行比較,并且被讀出放大器SA放大。結(jié)果,讀出放大器SA將讀出輸出信號(hào)SO輸出。如上所述,可以通過將對(duì)應(yīng)于MTJ100的電阻值或邏輯值的讀出值與基準(zhǔn)值Ref進(jìn)行比較來確定在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的STTRAM的存儲(chǔ)單元中寫入的數(shù)據(jù),該讀出值依賴于位線BL與源極線SL之間的電壓差。圖2a示出用于說明在現(xiàn)有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元中寫入的數(shù)據(jù)的邏輯值的確定方法的視圖。參考圖2a,為了確定在存儲(chǔ)單元10中寫入的數(shù)據(jù)的邏輯值,讀出電路450從存儲(chǔ)單元10接收讀出電流Isen,從基準(zhǔn)單元單位(unit)150接收“0”基準(zhǔn)電流Irefz和“1”基準(zhǔn)電流Irefo。基準(zhǔn)單元單位150包括“0”基準(zhǔn)單元150z和“1”基準(zhǔn)單元150o。例如,盡管“0”基準(zhǔn)單元150z和“1”基準(zhǔn)單元150o可以各自包括與存儲(chǔ)單元10的MTJ基本上相同的MTJ,但是“0”基準(zhǔn)單元150z的MTJ中的自由層和“1”基準(zhǔn)單元150o的MTJ中的自由層可以具有彼此不同的極性,從而“0”基準(zhǔn)電流Irefz和“1”基準(zhǔn)電流Irefo具有彼此不同的值。這些基準(zhǔn)值Irefz和Irefo限定多個(gè)區(qū)域。通過確定讀出電流Isen對(duì)應(yīng)于哪個(gè)區(qū)域,可以確定在存儲(chǔ)單元10中寫入的數(shù)據(jù)的邏輯值。例如,讀出電路450可以執(zhí)行兩步放大操作。也就是說,讀出電路450可以首先放大讀出電流Isen與“0”基準(zhǔn)電流Irefz之間的差值、以及讀出電流Isen與“1”基準(zhǔn)電流Irefo之間的差值,然后將各個(gè)放大后的信號(hào)再次放大,以便于輸出該再次放大的信號(hào)作為讀出輸出信號(hào)SO。根據(jù)另一個(gè)實(shí)例,讀出電路450可以將“0”基準(zhǔn)電流Irefz和“1”基準(zhǔn)電流Irefo進(jìn)行平均以將該平均電流值與讀出電流Isen進(jìn)行比較,并且將該平均電流值與讀出電流Isen之間的差值進(jìn)行放大以將讀出輸出信號(hào)SO輸出。數(shù)據(jù)確定單元550基于讀出輸出信號(hào)SO來確定在存儲(chǔ)單元10中寫入的數(shù)據(jù)是“0”還是“1”。如上所述,為了確定在存儲(chǔ)單元10中寫入的數(shù)據(jù)的邏輯值,即比特值,需要基準(zhǔn)值“0”和“1”,因此基準(zhǔn)單元單位150優(yōu)選地具有相當(dāng)大的空間來生成這兩個(gè)基準(zhǔn)值。圖2b示出在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元中寫入的數(shù)據(jù)的邏輯值的確定方法。參考圖2b,讀出電路400從存儲(chǔ)單元10接收讀出電流Isen并從基準(zhǔn)單元100r接收基準(zhǔn)電流Iref,將讀出電流Isen與基準(zhǔn)電流Iref之間的差值放大,并且輸出放大后的信號(hào)作為讀出輸出信號(hào)SO?;鶞?zhǔn)單元100r可以包括尺寸與存儲(chǔ)單元10的尺寸不同的MTJ。相應(yīng)地,改變基準(zhǔn)單元100r的MTJ的自由層的極性所需的電壓值可以與改變存儲(chǔ)單元10的MTJ的自由層的極性所需的電壓值不同。如果基準(zhǔn)單元100r的自由層的極性與存儲(chǔ)單元10的自由層的極性不同,則流入基準(zhǔn)單元100r的電流值也可以與流入存儲(chǔ)單元100的電流值不同。例如,如果基準(zhǔn)單元100r的MTJ大于存儲(chǔ)單元10的MTJ,當(dāng)預(yù)定電壓施加于基準(zhǔn)單元100r時(shí),從基準(zhǔn)單元100r輸出的基準(zhǔn)電流Iref可以具有用于確定在存儲(chǔ)單元10中寫入的數(shù)據(jù)的邏輯值的中間值。換句話說,如果基準(zhǔn)單元100r的MTJ大于存儲(chǔ)單元10的MTJ,則數(shù)據(jù)“0”對(duì)應(yīng)于比基準(zhǔn)電流Iref大的來自存儲(chǔ)單元10的讀出電流Isen,數(shù)據(jù)“1”對(duì)應(yīng)于比基準(zhǔn)電流Iref小的讀出電流Isen。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,基準(zhǔn)單元100r的MTJ的尺寸可以是存儲(chǔ)單元10的MTJ的尺寸的1.4倍。數(shù)據(jù)確定單元500基于讀出輸出信號(hào)SO來確定在存儲(chǔ)單元10中寫入的數(shù)據(jù)是邏輯值“0”還是“1”。于是,在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中,可以利用單個(gè)基準(zhǔn)單元使得基準(zhǔn)單元單位所需的空間最小,該基準(zhǔn)單元包括尺寸與存儲(chǔ)單元10的MTJ的尺寸不同的MTJ。圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件1a。參考圖3,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件1a包括存儲(chǔ)單元單位300a和300b、基準(zhǔn)值生成單元單位200、以及讀出電路400。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件1a還可以包括字線控制單元600和數(shù)據(jù)確定單元500。存儲(chǔ)單元單位300a包括連接在字線WL1和WL2與位線BLn-1和BLn之間的晶體管TR1n-1、TR2n-1、TR1n和TR2n,以及MTJ100un-1、100dn-1、100un和100dn。存儲(chǔ)單元單位300b包括連接在字線WL1和WL2與位線BLn+1和BLn+2之間的晶體管TR1n+1、TR2n+1、TR1n+2和TR2n+2,以及MTJ100un+1、100dn+1、100un+2和100dn+2。各存儲(chǔ)單元可以包括MTJ100un-1、100dn-1、100un、100dn、100un+1、100dn+1、100un+2和100dn+2之中的對(duì)應(yīng)一個(gè)以及晶體管TR1n-1、TR2n-1、TR1n、TR2n、TR1n+1、TR2n+1、TR1n+2和TR2n+2之中的對(duì)應(yīng)一個(gè)。存儲(chǔ)單元單位300a和300b依賴于施加給字線WL1和WL2的字線電壓而受激發(fā)。例如,如果與字線WL相連的晶體管導(dǎo)通,則源極線SL與位線BL之間的電壓被施加給MTJ。如上所述,因?yàn)镸TJ的磁化方向依賴于位線BL與源極線SL之間的電壓而變化,因此MTJ可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。位線BL和源極線SL連接于數(shù)據(jù)讀寫單位310或320,以便于為位線BL或源極線SL供應(yīng)用于寫入數(shù)據(jù)的電壓或電流、或者為讀出節(jié)點(diǎn)NS供應(yīng)與經(jīng)由位線BL或源極線SL讀出的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電壓或電流?;鶞?zhǔn)值生成單元單位200包括與基準(zhǔn)位線BLref和基準(zhǔn)源極線SLref連接的基準(zhǔn)值讀寫單元210。基準(zhǔn)值讀寫單元210可以設(shè)定為使得基準(zhǔn)值生成單元具有預(yù)定的電阻值以提供基準(zhǔn)值?;鶞?zhǔn)值生成單元的基準(zhǔn)MTJ100r1和100r2中包含的自由層的磁化度可以預(yù)先設(shè)定。于是,基準(zhǔn)值生成單元設(shè)定為具有單個(gè)基準(zhǔn)值,以便響應(yīng)于外部控制信號(hào)經(jīng)由基準(zhǔn)值讀寫單元210為基準(zhǔn)位線BLref或基準(zhǔn)源極線SLref供應(yīng)特定的電壓或電流值。如果使用單個(gè)基準(zhǔn)值確定在存儲(chǔ)單元單位300a和300b中寫入的數(shù)據(jù)的邏輯值,則基準(zhǔn)值讀寫單元210讀出基準(zhǔn)位線BLref或基準(zhǔn)源極線SLref上的電壓或電流,并且將讀出的電壓或電流供應(yīng)給基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)NR。供應(yīng)給基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)NR的電壓或電流值是單個(gè)基準(zhǔn)值,該單個(gè)基準(zhǔn)值是基于當(dāng)對(duì)應(yīng)字線受激發(fā)時(shí)基準(zhǔn)值生成單元的電流或電壓值而生成的。存儲(chǔ)單元單位300a和300b以及基準(zhǔn)值生成單元單位200可以包含在單個(gè)存儲(chǔ)單元塊中。讀出電路400將讀出節(jié)點(diǎn)NS與基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)NR之間的電壓或電流差值放大并且輸出放大后的信號(hào)作為讀出輸出信號(hào)SO。數(shù)據(jù)確定單位500基于讀出輸出信號(hào)SO來確定在存儲(chǔ)單元中寫入的數(shù)據(jù)具有邏輯值“0”還是“1”。如上所述,存儲(chǔ)單元的MTJ具有與基準(zhǔn)值生成單元的MTJ的尺寸不同的尺寸。因此,即使為存儲(chǔ)單元和基準(zhǔn)值生成單元施加相同的電壓,各個(gè)MTJ的電阻值也因?yàn)槌叽缟系牟町惗煌?。結(jié)果,從基準(zhǔn)值生成單元輸出的單個(gè)基準(zhǔn)值,即基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)NR的電壓或電流值可以是用于確定在存儲(chǔ)單元中寫入的數(shù)據(jù)是“0”還是“1”的中間值。例如,假定當(dāng)寫入數(shù)據(jù)“0”時(shí)存儲(chǔ)單元的MTJ處于低電阻狀態(tài),當(dāng)寫入數(shù)據(jù)“1”時(shí)存儲(chǔ)單元的MTJ處于高電阻狀態(tài),則基準(zhǔn)值生成單元可以預(yù)先設(shè)定為具有介于存儲(chǔ)單元的MTJ的低電阻狀態(tài)與高電阻狀態(tài)之間的電阻值。在一些示例性的實(shí)施例中,當(dāng)讀出輸出信號(hào)與單個(gè)基準(zhǔn)值相同時(shí),數(shù)據(jù)確定單元500可以確定讀出值為“1”或“0”。在現(xiàn)有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中,用于提供對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”或“1”的兩個(gè)基準(zhǔn)值的兩個(gè)基準(zhǔn)單元并行地連接,以便于將其基準(zhǔn)值與讀出節(jié)點(diǎn)的值進(jìn)行比較。另一方面,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括用于生成單個(gè)基準(zhǔn)值的基準(zhǔn)值生成單元,從而使得提供基準(zhǔn)值所需的空間最小。圖4示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件1b。參考圖4,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件1b包括基準(zhǔn)值生成單元單位200a、存儲(chǔ)單元單位300c、第一字線控制單元610、第二字線控制單元620、以及位線控制單元700。在圖4中,基準(zhǔn)值生成單元單位200a和存儲(chǔ)單元單位300c分別被不同的字線控制單元610和620控制。然而,在一個(gè)實(shí)施例中,如圖3所示,基準(zhǔn)值生成單元單位200a以及存儲(chǔ)單元單位300a和300b可以包含在一個(gè)存儲(chǔ)單元塊中,并且響應(yīng)于一個(gè)受激發(fā)的字線而提供單個(gè)基準(zhǔn)值和讀出值。另一方面,在圖4的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件1b中,基準(zhǔn)值生成單元單位200a響應(yīng)于受第一字線控制單元610激發(fā)的字線而通過基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)NR提供單個(gè)基準(zhǔn)值。存儲(chǔ)單元單位300c響應(yīng)于受第二字線控制單元620激發(fā)的字線而通過讀出節(jié)點(diǎn)NS提供讀出值。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例,基準(zhǔn)值生成單元單位200a可以不具有與存儲(chǔ)單元單位300c的構(gòu)造基本上相同的構(gòu)造。然而,根據(jù)圖4所示的實(shí)施例,盡管存儲(chǔ)塊具有相同的構(gòu)造,但是基準(zhǔn)值生成單元單位200a和存儲(chǔ)單元單位300c可以分別包括基準(zhǔn)值生成單元10rs和10rs′??梢栽趫?zhí)行讀操作之前將基準(zhǔn)值生成單元10rs或10rs′中包括的基準(zhǔn)MTJ設(shè)定為具有預(yù)定電阻值。即使基準(zhǔn)值生成單元單位200a可以具有與存儲(chǔ)單元單位300c的構(gòu)造基本上相同的構(gòu)造,在如何起作用方面也可以參考這些元件。例如,如果假定在讀操作中基于選定的地址信號(hào)讀出存儲(chǔ)單元單位300c中包含的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù),則當(dāng)寫入存儲(chǔ)單元單位300c的選定存儲(chǔ)單元10s(其連接在第三字線WL3與第七位線BL6之間)中的數(shù)據(jù)被讀出時(shí),基于選定的地址信號(hào)生成第一字線控制信號(hào)WCON1和第二字線控制信號(hào)WCON2,然后將第一字線控制信號(hào)WCON1和第二字線控制信號(hào)WCON2分別供應(yīng)給第一字線控制單元610和第二字線控制單元620。響應(yīng)于第一字線控制信號(hào)WCON1而激發(fā)第二字線WL2,通過基準(zhǔn)值讀寫單元220將單個(gè)基準(zhǔn)值供應(yīng)給基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)NR。供應(yīng)給基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)NR的單個(gè)基準(zhǔn)值可以基于基準(zhǔn)值生成單元10rs的平均電阻值而生成。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,該單個(gè)基準(zhǔn)值可以基于基準(zhǔn)值生成單元單位200a中包含的全部基準(zhǔn)值生成單元10rs的平均電阻值而生成。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例,該單個(gè)基準(zhǔn)值可以基于一部分基準(zhǔn)值生成單元10rs的平均電阻值而生成。該部分基準(zhǔn)值生成單元10rs可以通過利用從包含在位線控制單元700中的基準(zhǔn)值控制單元710輸出的基準(zhǔn)值控制信號(hào)RCON控制位線BL與源極線SL之間的電流或者電壓差來進(jìn)行選擇。例如,基準(zhǔn)值讀寫單元220可以響應(yīng)于基準(zhǔn)值控制信號(hào)RCON對(duì)第二位線至第五位線BL1、BL2、BL3和BL4以及第二源極線至第五源極線SL1、SL2、SL3和SL4施加相同的電壓。在該情況下,在基準(zhǔn)值生成單元10rs所包含的五個(gè)基準(zhǔn)值生成單元之中,僅僅通過連接于并設(shè)置在第一位線BL0與第一源極線SL0之間的一個(gè)基準(zhǔn)值生成單元供應(yīng)該單個(gè)基準(zhǔn)值。響應(yīng)于基準(zhǔn)值控制信號(hào)RCON來執(zhí)行選擇基準(zhǔn)值生成單元以生成單個(gè)基準(zhǔn)值,從而防止了因制造工序變化而導(dǎo)致不當(dāng)操作。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括如下基準(zhǔn)值生成單元:其具有用于確定數(shù)據(jù)的比特值的中間值。然而,由于基準(zhǔn)值生成單元的基準(zhǔn)MTJ可能不具有期望的尺寸,由于制造工序變化,基于來自單個(gè)基準(zhǔn)值生成單元的基準(zhǔn)值可能不能正確地確定寫入存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)。為了解決這一問題,該單個(gè)基準(zhǔn)值基于包括多個(gè)基準(zhǔn)值生成單元的基準(zhǔn)值生成單元10rs的平均電阻值而生成,其中每個(gè)基準(zhǔn)值生成單元具有用于確定數(shù)據(jù)的比特值的中間值。如果某些基準(zhǔn)值生成單元的尺寸不在期望的范圍內(nèi),則生成基準(zhǔn)值控制信號(hào)RCON以便基于除這些基準(zhǔn)值生成單元以外的其它基準(zhǔn)值生成單元的平均電阻值來生成單個(gè)基準(zhǔn)值。為了調(diào)節(jié)操作速度,可以通過基準(zhǔn)值控制信號(hào)RCON來調(diào)節(jié)受激發(fā)的基準(zhǔn)值生成單元的數(shù)量。雖然隨著受激發(fā)的基準(zhǔn)值生成單元的數(shù)量增大可以提高單個(gè)基準(zhǔn)值的精度,但是生成單個(gè)基準(zhǔn)值的速度可能會(huì)降低。當(dāng)基準(zhǔn)值生成單元單位200a提供單個(gè)基準(zhǔn)值時(shí),第二字線控制單元620可以響應(yīng)于第二字線控制信號(hào)WCON2而激發(fā)第三字線WL3。讀寫單元320從與選定的存儲(chǔ)單元10s連接的第七位線BL6和第七源極線SL6接收讀出值,從而將該讀出值供應(yīng)給讀出節(jié)點(diǎn)NS。讀出電路410分別從基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)NR和讀出節(jié)點(diǎn)NS接收單個(gè)基準(zhǔn)值和讀出值,并將單個(gè)基準(zhǔn)值與讀出值之間的差值放大以將讀出輸出信號(hào)SO輸出。數(shù)據(jù)確定單元510響應(yīng)于讀出輸出信號(hào)SO來確定在選定的存儲(chǔ)單元10s中寫入的數(shù)據(jù)的邏輯值。如上所述,當(dāng)響應(yīng)于地址信號(hào)讀出在某些存儲(chǔ)單元塊的存儲(chǔ)單元中寫入的數(shù)據(jù)時(shí),其相鄰的存儲(chǔ)單元塊可以用作基準(zhǔn)值生成單元單位200a。例如,如圖4所示并如上所述,如果在存儲(chǔ)單元單位300c的存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù),則基于單元單位200a中包含的基準(zhǔn)值生成單元10rs的平均電阻值來生成單個(gè)基準(zhǔn)值,單元單位200a被用作基準(zhǔn)值生成單元單位。另一方面,如果在基準(zhǔn)值生成單元單位200a的存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù),則基于存儲(chǔ)單元單位300c中包含的基準(zhǔn)值生成單元10rs′的平均電阻值來生成單個(gè)基準(zhǔn)值。位線控制單元700分別為存儲(chǔ)單元單位300c的讀寫單元320和基準(zhǔn)值生成單元單位200a的基準(zhǔn)值讀寫單元220供應(yīng)位線控制信號(hào)BCON和基準(zhǔn)值控制信號(hào)RCON。盡管在圖4中基準(zhǔn)值控制單元710包含在位線控制單元700中,但是基準(zhǔn)值控制單元710可以與位線控制單元700分離地實(shí)施。基準(zhǔn)值控制單元710控制基準(zhǔn)值生成單元單位200a中的基準(zhǔn)值生成單元10rs的激發(fā)以選擇至少一個(gè)基準(zhǔn)值生成單元來生成單個(gè)基準(zhǔn)值,或者控制基準(zhǔn)值生成單元10rs中的基準(zhǔn)MTJ的磁化相位,使得在執(zhí)行讀操作之前基準(zhǔn)值生成單元10rs具有預(yù)定基準(zhǔn)值。結(jié)果,本發(fā)明的實(shí)施例具有如下效果。首先,現(xiàn)有技術(shù)需要兩個(gè)基準(zhǔn)單元生成兩個(gè)基準(zhǔn)值來確定寫入存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)的比特值,與現(xiàn)有技術(shù)相比,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件利用單個(gè)基準(zhǔn)值生成單元提供單個(gè)基準(zhǔn)值,以確定數(shù)據(jù)的比特值,從而減小了實(shí)施基準(zhǔn)值生成單元所需的空間。其次,當(dāng)各個(gè)基準(zhǔn)值生成單元因?yàn)橹圃旃ば蜃兓荒芴峁┢谕幕鶞?zhǔn)值時(shí),根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件可以提供通過將并行連接的多個(gè)基準(zhǔn)值生成單元的基準(zhǔn)值進(jìn)行平均所獲得的單個(gè)基準(zhǔn)值,從而可以使制造工序變化的影響最小。利用通過將多個(gè)基準(zhǔn)值生成單元的基準(zhǔn)值進(jìn)行平均所獲得的單個(gè)基準(zhǔn)值,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件可以穩(wěn)定地操作。盡管已經(jīng)描述了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例,但是應(yīng)該理解,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的眾多其它變型例和實(shí)施例也落入本公開原理的精髓和范圍內(nèi)。特別地,在零部件和/或布置方面可行的眾多變動(dòng)和變型落入本公開、附圖和所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。除了在零部件和/或布置方面的變動(dòng)和變型之外,替代使用也為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。本申請(qǐng)要求2012年5月25日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No.10-2012-0056361的優(yōu)先權(quán),該韓國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。
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