用于提供用于磁性存储器的可编程电流源的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于提供磁性存储器的方法和系统。该方法和系统包括提供多个磁性存储器单元和至少一个可编程电流源。多个磁性存储器单元中的每一个都包括第一磁性元件。可编程电流源用于对多个磁性存储器单元的一部分进行编程。每个可编程电流源包括控制器和耦合至该控制器的电流源。控制器用于确定由电流源提供的电流，且包括至少第二磁性元件。第二磁性元件基本与第一磁性元件相同。控制器基于至少第二磁性元件确定由电流源提供的电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及读取非易失磁性存储器，例如磁性随机存取存储器(MRAM)，并具体涉及一种用于提供更可靠的磁性元件的方法和系统，所述磁性元件更少受到由于处理所导致变化的影响。
技术介绍
动态随机存取存储器(DRAM)、闪存(FLASH)和静态随机存取存储器(SRAM)是市场上三种主要的传统半导体存储器。DRAM的制造成本最低。但是，除了例如需要刷新、相对低的速度和高功耗的缺点以外，DRAM还是易失性的。因此，当电源关闭时DRAM失去数据。FLASH存储器是非易失性的，但是非常慢。用于FLASH存储器的写入周期持续时间(endurance)少于一百万个周期。该写入周期持续时间限制了FLASH存储器在一些高数据率市场中的应用。SRAM是快速存储器。但是，SRAM是易失性的，并且每单元占用太多的硅区域。在寻找提供高速、非易失、小单元区域和令人满意的持续时间的通用随机存取存储器的过程中，许多公司正在开发薄膜磁性随机存取存储器(MRAM)。传统的MRAM能够利用存储器单元进行制造，所述存储器单元使用多个磁性元件，例如各向异性的磁阻(AMR)元件、巨磁阻(GMR)元件以及磁性隧道结(MTJ)叠层。例如，传统MTJ叠层的制造和使用都相对简单。因此，利用传统的磁性单元中的MTJ叠层的MRAM被用作这里的主要例子。用于改变可变磁矢量方向的磁场通常由基本相互垂直的两条导线提供。当电流同时经过两条导线时，与两条导线中的电流有关的两个磁场作用在可变磁矢量上，以确定其方向。图1示出传统的MRAM 1的一部分。传统的MRAM包括传统的垂直导线10和12，传统的磁性存储单元具有传统的MTJ叠层30和传统的晶体管13。在一些设计中，传统的晶体管13被二极管代替或完全省略，而传统的MTJ单元30直接与传统的字线10相接触。传统的MRAM 1利用存储器单元中的传统磁性隧道结(MTJ)叠层30。传统的MTJ叠层30的使用使得有可能设计出一种具有高集成密度、高速、低读取功率和软误差率(SER)免疫性(immunity)的MRAM单元。导线10和12用于把数据写入磁性存储装置30中。MTJ叠层30位于传统的导线10和12的交叉点处，并在导线10和12之间。传统的导线10和12分别被称为传统的字线10和传统的位线12。但是，这些名称可互换。也可以使用其它名称，例如行线、列线、数字线和数据线。传统的MTJ 30叠层主要包括具有可变磁矢量(未明确示出)的自由层38、具有固定磁矢量(未明确示出)的栓层(pinned layer)34，以及在两个磁性层34和38之间的绝缘体36。绝缘体36通常具有一厚度，该厚度足够低，以允许在磁性层34和38之间穿过电荷载流子。因此，绝缘体36通常在磁性层34和38之间充当隧道阻挡层(tunnelingbarrier)。层32通常是种子(seed)层和被牢固耦合至栓磁性层(pinnedmagnetic layer)的反铁磁性(AFM)层的合成物。包含在层32中的AFM层通常是锰(Mn)合金，例如铱锰(IrMn)、镍锰(NiMn)、钯锰(PdMn)、铂锰(PtMn)、铬铂锰(CrPtMn)等等。AFM层通常被牢固地交换(exchanged)耦合至栓层34，以保证栓层34的磁矢量被牢固地固定在特殊方向上。当自由层38的磁矢量与栓层34的磁矢量对准时，MTJ叠层30处于低阻抗状态。当自由层38的磁矢量与栓层34的磁矢量逆平行时，MTJ叠层30处于高阻抗状态。因此，当层34和38的磁矢量平行时，跨过绝缘层34所测量的MTJ叠层30的阻抗比当层34和38的磁矢量处于相反方向时所测量的MTJ叠层30的阻抗低。数据通过把磁场施加到传统的MTJ叠层30而被储存在传统的MTJ叠层30中。所施加的磁场具有选定的方向，以把自由层30的可变磁矢量移动到选定的方向。在写入期间，在传统的位线10中流动的电流I1和在传统的字线10中流动的I2在自由层38上产生两个磁场。响应于由电流I1和I2所产生的磁场，自由层38中的磁矢量被定位在特殊、稳定的方向上。该方向取决于电流I1和I2的方向和幅度以及自由层38的属性和形状。通常，写入零(0)需要电流I1或I2的方向与写入一(1)时的方向不同。通常，所对准的方向能够被指定成逻辑1或逻辑0，而未对准的方向相反，即，分别是逻辑0或1。虽然传统的MRAM 1能起作用，但是本领域的普通技术人员容易明白传统的MRAM 1易出故障。因此，场和因此需要写入传统的MTJ叠层30的电流取决于多种因素。特别是，需要用于转变自由层38中可变磁矢量的方向、且因此是转换电流(switching current)的磁场的幅度取决于传统的MTJ叠层30的属性，例如传统的MTJ叠层30的膜32、34、36和38的厚度，磁性膜34和38的晶体结构。这些属性是由处理决定的，以及由处理工具决定的。由于处理过程中不可避免的变化，以及从晶片到晶片的以及横过任何单晶片的均匀性的变化，不同的传统MTJ叠层30可能需要不同的要被写入的编程电流(具有朝向所需方向的自由层38的磁化)。如果不提供不同的编程电流，则传统的MTJ叠层30可能不被写入，或邻接的传统MTJ叠层(未示出)可能被意外写入。而且，用于为传统的自由层38转换磁矢量方向所需的转换场和电流可能由温度决定。特别是，在较低温度时需要更大的电流。因此，使用传统的MTJ叠层30的传统的磁性存储器1的性能可能受到损害。因此，需要提供一种能够具有改进的可靠性和性能的磁性存储器的方法和系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种方法和系统，用于提供磁性存储器。该方法和系统包含提供多个磁性存储器单元和至少一个可编程电流源。多个磁性存储器单元的每一个都包括第一磁性元件。可编程电流源用于对多个磁性存储器单元的一部分进行编程。每个可编程电流源包括控制器以及耦合至控制器的电流源。控制器用于确定由电流源所提供的电流，且至少包括第二磁性元件。第二磁性元件基本与第一磁性元件相同。由电流源提供的电流基于至少第二磁性元件被确定。根据这里所公开的系统和方法，本专利技术提供一种用于提供具有改进的性能和可靠性的磁性存储器元件的方法。附图说明图1是包括位于位线和字线的交叉处的MTJ单元的传统磁性存储器的一部分的三维视图。图2示出根据本专利技术的可编程电流源的一个实施例的高级别(high-level)图。图3A是根据本专利技术的可编程电流源的第一实施例的更详细的图。图3B是根据本专利技术的可编程电流源的第一实施例的第二形式的更详细的图。图3C是根据本专利技术的可编程电流源的第一实施例的第三形式的更详细的图。图4A是根据本专利技术的可编程电流源的第二实施例的更详细的图。图4B是根据本专利技术的在可编程电流源的第二实施例中所使用的电流源的实施例的更详细的图。图4C是根据本专利技术、用于可编程电流源的第二实施例的控制器的一个实施例的一部分的更详细的图。图4D是根据本专利技术的可编程电流源的第二实施例的第二形式的更详细的图。图5是根据本专利技术、提供由温度决定的电流的可编程电流源的第三实施例的更详细的图。图6示出根据本专利技术的使用可编程电流源的第四实施例的磁性存储器的一部分的一个实施例。图7示出根据本专利技术的使用可编程电流源的存储器的一个实施例的高级别图。具体实施例方式本专利技术提供一种用于读取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性存储器，其包含：　　　　多个磁性存储器单元，所述多个磁性存储器单元中的每一个都包括第一磁性元件；　　　　至少一个用于对所述多个可编程磁性存储器单元的一部分进行编程的可编程电流源，至少一个可编程电流源的每一个都包括控制器和耦合至所述控制器的电流源，所述控制器包括至少一个第二磁性元件，所述至少一个第二磁性元件基本与所述第一磁性元件相同，所述控制器用于基于所述至少第二磁性元件来确定由所述电流源提供的电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-8-11 60/494,003;US 2004-2-17 10/781,4821.一种磁性存储器，其包含多个磁性存储器单元，所述多个磁性存储器单元中的每一个都包括第一磁性元件；至少一个用于对所述多个可编程磁性存储器单元的一部分进行编程的可编程电流源，至少一个可编程电流源的每一个都包括控制器和耦合至所述控制器的电流源，所述控制器包括至少一个第二磁性元件，所述至少一个第二磁性元件基本与所述第一磁性元件相同，所述控制器用于基于所述至少第二磁性元件来确定由所述电流源提供的电流。2.根据权利要求1所述的磁性存储器，其中，所述电流源进一步包括镜像电流源。3.根据权利要求2所述的磁性存储器，其中，所述控制器进一步包括偏置电路。4.根据权利要求1所述的磁性存储器，其中，所述控制器进一步包括多个含有所述至少第二磁性元件的锁存器电路，所述多个锁存器电路用于选择性地驱动所述电流源。5.根据权利要求1所述的磁性存储器，其中，所述控制器进一步包括温度传感器，以允许所述电流源提供温度敏感电流。6.一种磁性存储器，其包含多个磁性存储器单元，所述多个磁性存储器单元中的每一个包括第一磁性元件；第一自适应电流源，其包括用于对所述多个磁性存储器单元的一部分进行编程的第一可编程电流源，所述第一可编程电流源包括第一控制器和耦合至所述第一控制器的第一电流源，所述第一控制器用于确定由所述第一电流源提供的第一电流，所述第一控制器包括至少第二磁性元件，所述至少第二磁性元件基本与所述第一磁性元件相同，所述第一控制器基于所述至少第二磁性元件对由所述第一电流源提供的所述第一电流进行控制；以及第二自适应电流源，其包括用于对所述多个磁性存储器单元的一部分进行编程的第二可编程电流源，所述第二可编程电流源包括第二控制器和耦合至所述第二控制器的第二电流源，所述第二控制器用于确定由所述第二电流源提供的第二电流，所述第二控制器包括至少第三磁性元件，所述至少第三磁性元件基本与所述第一磁性元件相同，所述第二控制器基于所述至少第三磁性元件对由所述第二电流源提供的所述第二电流进行控制。7.根据权利要求6所述的磁性存储器，其中，所述第一电流源进一步包括镜像电流源。8.根据权利要求7所述的磁性存储器，其中，所述第一控制器进一步包括偏置电路。9.根据权利要求6所述的磁性存储器，其中，所述电流源进一步包括镜像电流源。10.根据权利要求8所述的磁性存储器，其中，所述第二控制器进一步包括偏置电路。11.根据权利要求6所述的磁性存储器，其中，所述第一控制器进一步包括含有所述至少第二磁性元件的多个锁存器电路，所述多个锁存器电路用于选择性地驱动所述第一电流源。12.根据权利要求6所述的磁性存储器，其中，所述第二控制器进一步包括含有所述至少第三磁性元件的多个锁存器电路，所述多个锁存器电路用于选择性地驱动所述第二电流源。13.根据权利要求6所述的磁性存储器，其中，所述控制器进一步包括温度传感器，以允许所述电流源提供温度敏感的电流。14.一种用于提供磁性存储器的方法，其包含(a)提供多个磁性存储器单元，所述多个磁性...

【专利技术属性】
技术研发人员：D曾，X史，PK王，HKK杨，D胡，
申请(专利权)人：磁旋科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]