区段写入线结构制造技术

本发明专利技术系呈现一新颖的写入线区段结构，以写入磁阻式（ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）随机存取存储器（ＭＲＡＭ）。仅有在一被选择之区段中的存储单元会得到藉由一写入线电流所产生的一高硬轴磁场（ｈｉｇｈ　　ｈａｒｄ　　ａｘｉｓ　　ｆｉｅｌｄ），而不被选择之区段中的存储单元则不会接收到此硬轴磁场。此系可避免在特别敏感的存储单元中所不想要的状态改变。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术系一般而言相关于半导体存储装置，尤其系相关于用于磁阻式(magnetoresistive)随机存取存储器(random access memory)(MRAM)储存单元之写入线结构。
技术介绍
半导体装置系被用于广泛变化之电性的以及电子的应用中之集成电路，例如，计算机、行动电话、无线电以及电视，而一种特别型式的半导体装置是一半导体储存装置，例如，随机存取存储器(RAM)以及闪存。这些半导体储存装置乃是利用电荷来储存信息。半导体存储装置最近的发展系牵涉到自旋电子(spinelectronics)，其系结合了传统的半导体科技以及磁学。相较于使用一电荷来代表一二进元的“1”或“0”，在此则使用一电子的自旋以做为代表。一如此之自旋电子装置的例子是，一磁阻式随机存取存储器(MRAM)储存装置，其系包括彼此位于不同金属层且垂直放置的导线，而交叉的地方已知为交叉点(cross point)，在垂直之导线之间里系为一磁性堆叠，该磁性堆叠系置于该交叉点并被夹在该等导线之间。一流经该等导线其中之一的电流系包括围绕着该导线的一磁场，而该诱导产生的磁场系会排列(或定位)磁性堆叠中磁性双极的排列(或方位)，右手定则是决定由流经一垂直方向之电流所诱导出之磁场之方向的方法，而该右手定对熟习此技艺之人而言，系为相当已知。而一流经其它导线的不同电流则会诱导出另一磁场，并且，可以重新排列在该磁性堆叠中磁场的双极。其中，二进元信息，以“0”或“1”做为代表，则是被储存为在该磁性堆叠中磁性双极的不同排列，而一流经该等导线其中之一且具有足够强度的电流系不足以破坏耦接至该磁性堆叠的内容，然而，系需要流经两导线的电流，以选择性地程序化一特定的磁性堆叠。在该磁性堆叠中磁性双极的排列系会改变该磁性堆叠的电阻，举例而言，若一二进元“0”乃被储存在该磁性堆叠之中时，则该磁性堆叠的电阻将会不同于一二进元“1”若被储存在此相同磁性堆叠时的电阻。该磁性堆叠被侦测到且用以决定储存在其中之逻辑值的是其电阻。然而，由于制程的改变，不同的磁性堆叠需要不同强度的磁场以重新排列该磁性双极。举例而言，一磁性堆叠可能需要一较另一磁性堆叠为强的磁场，以重新排列其磁性双极。为了确保任何磁性堆叠皆可被重新排列，因此足够强度之磁场系更常被使用。然而，若该等磁场太大时，则过度敏感的磁性堆叠可能会在无意间被重新排列，而造成对资料的非故意破坏。由于MRAM系以不同于传统半导体存储装置的方式操作，因此其系具有设计以及制造上的困难，所以，即有能最小化对未选择之磁性堆叠之磁性双极的错误重新排列之可能性的一写入线结构需求。
技术实现思路
根据本专利技术一方面的构想，本专利技术系提供一MRAM储存装置，其系以一区段写入线结构为特色，其包括复数MRAM存储单元，其系被配置为数区段，一第一主要字线，其系可利用地址位而被译码出来，以选择一单一局部字线，一第二主要字线，其系可利用地址位而被译码出来，以选择该单一局部字线，一返回线(return line)，其系耦接至该局部字线，其中该局部字线系被耦接至该等MRAM存储单元的一区段，并且，该第一以及该第二主要字线系会提供一所需强度之电流，以排列该等MRAM存储单元，而且，该返回线系被用以减弱用于排列该等MRAM存储单元的该硬轴电流。本专利技术系提供数优点。举例而言，使用本专利技术的一较佳实施例系藉由消除任何未被选择之磁性堆叠经历(被暴露至)该硬轴磁场的可能，而使得所选择之磁性堆叠的重新排列可以具有降低之不慎重新排列一未被选择之磁性堆叠的可能性。而且，本专利技术亦由于该写入电流所遭遇之寄生写入电流的量的减少，而提供可沿着该写入线之一几乎不变的写入电流，一不变写入电流系会增加一重新排列操作之发生的必然性，该不变之写入电流亦使得一降低之写入边缘(margin)成为可能，以帮助确保未被选择之单元不会于无意间被重新排列。另外，由于本专利技术系消除了任何未被选择之磁性堆叠被暴露至该硬轴磁场的可能性，因此系可以使用一较高的硬轴磁场，以确保该磁性堆叠之重新排列具有一较低的软轴磁场，而进一步降低由于暴露至该软轴磁场所造成之重新排列一未被选择之磁性堆叠的可能性。再者，复数写入电流则使得电流源的尺寸可以降低，而使得它们更容易被放置在该MRAM存储数组的布局之中。简单图式说明上述本专利技术之特征将藉由对下列与所附图式相关之叙述的考虑而有更清楚的了解，其中第1图其系举例说明已知具有配置于一数组中之磁性堆叠的MRAM储存装置的透视图；第2图其系举例说明用以储存一MRAM储存装置之一单一磁性堆叠中的一值的电流；第3图其系举例说明一显示一MRAM储存装置之一单一磁性堆叠之转换特征的一理想图式的理想化星状图；第4图其系举例说明显示一MRAM存储数组之一组磁性堆叠的转换特征的一对实际星状图；第5图其系举例说明已知用于重新排列MRAM存储数组中所选择之磁性堆叠的写入线区段结构；第6图其系举例说明根据本专利技术之一较佳实施例，用于重新排列一MRAM存储数组中所选择之磁性堆叠的一写入线区段结构；以及第7图其系举例说明根据本专利技术之一较佳实施例，用于重新排列一MRAM存储数组中所选择之磁性堆叠的一区段写入线结构的布局图。实施方式各式实施例的制造组合以及使用系于接下来有详细的讨论，然而，应该要了解的是，本专利技术系提供许多可在广泛变化之特定上下文中被具体实施的可应用且具专利技术性的概念，而所讨论之特殊实施例系仅作为举例说明制造以及使用本专利技术的特殊方法，并不会因此而限制本专利技术的范围。第1图系举例说明具有配置于一数组中之磁性堆叠的已知MRAM储存装置100的一透视图。该装置100系具有以一第一方向以及一第二方向行进且由一导电材质，例如，铝或铜，所构成之导线110以及120，一磁性堆叠115系加以形成而覆盖于该导线110之上。典型地，该磁性堆叠系包括一第一磁性层125、一介电层130、以及一第二磁性层135，该等磁性层125以及135系可由如锰铂(PtMn)、铁钴(CoFe)、钌(Ru)、铝(Al2)、臭氧(O3)、以及铁镍(NiFe)之材质所制成，而该介电层130则可由氧化铝所制成。该第一磁性层125系经常代表一硬磁性层(或硬层)，而该第二磁性层则通常代表一软磁性层(或软层)，该软磁性层系有时代表易磁性层(easy magneticlayer)。与该等导线110形成于不同金属层中、且行进于与该等导线110不同之方向(如，垂直)的导线120系加以形成而覆盖该等磁性堆叠115。该等导线110以及120系作用为该储存装置100之字线以及位线，而该磁性堆叠115的顺序系可以加以颠倒，例如，该硬层125可以在上层，而该软层135则可以位在该磁性堆叠115的下层，相似地，该等字线110以及该等位线120亦可以在该磁性堆叠115之上或之下。请参阅第2图，其系为举例说明用于储存在一MRAM储存装置200之一单一磁性堆叠115中之一值的电流。在该MRAM装置200之中，信息系储存于该等磁性堆叠115的该软磁性层135之中，并且，为了储存信息，系需要一磁场，此磁场则是藉由通过该导线110以及120的字线以及位线电流所加以提供，而该软磁性层135之磁性双极的排列，则是系藉由流经该等导线110以及120的电流所诱导出之磁场而重新排列。相关于该硬磁性层12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁阻式（ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）随机存取存储器（ＭＲＡＭ）储存装置，其系具有一区段（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ）写入线结构，该ＭＲＡＭ储存装置系包括：复数ＭＲＡＭ存储单元，其系被配置为数区段；一第一主要字线，其系可利用 地址位而被译码出来，以选择一单一局部字线（ｌｏｃａｌｗｏｒｄｌｉｎｅ）；一第二主要字线，其系可利用地址位而被译码出来，以选择该单一局部字线；一返回线（ｒｅｔｕｒｎｌｉｎｅ），其系耦接至该单一局部字线；以及其中 ：该单一局部字线系耦接至该等ＭＲＡＭ存储单元的一区段；该第一以及该第二主要字线系被用于提供一所需强度之硬轴电流（ｈａｒｄａｘｉｓｃｕｒｒｅｎｔ），以用于排列该等ＭＲＡＭ存储单元；以及该返回线系被用于减弱用以排 列磁性双极的该硬轴电流。

【技术特征摘要】
US 2001-12-13 10/016,8591.一种磁阻式(magnetoresistive)随机存取存储器(MRAM)储存装置，其系具有一区段(segmented)写入线结构，该MRAM储存装置系包括复数MRAM存储单元，其系被配置为数区段；一第一主要字线，其系可利用地址位而被译码出来，以选择一单一局部字线(local wordline)；一第二主要字线，其系可利用地址位而被译码出来，以选择该单一局部字线；一返回线(return line)，其系耦接至该单一局部字线；以及其中该单一局部字线系耦接至该等MRAM存储单元的一区段；该第一以及该第二主要字线系被用于提供一所需强度之硬轴电流(hard axis current)，以用于排列该等MRAM存储单元；以及该返回线系被用于减弱用以排列磁性双极的该硬轴电流。2.根据权利要求第1项所述的MARM储存装置，其中该第一以及该第二主要字线的每一系负载相等于该硬轴电流之二分之一倍的一电流。3.根据权利要求第2项所述的MARM储存装置，其中该第一以及该第二主要字线之每一系拥有一第一端以及一第二端，以及其中电流系被施加至该第一以及该第二主要字线的每一端之上，并且，在该第一以及该第二主要字线之每一端的电流系相等于该硬轴电流的四分之一倍。4.根据权利要求第3项所述的MARM储存装置，其中施加至每一主要字线之每一端上的电流于叠加之后，系相等于该硬轴电流的二分之一倍。5.根据权利要求第1项所述的MARM储存装置，其中该第一以及该第二主要字线系选择性地被耦接至复数局部字线，并且，一组地址位系被用于译码该单一局部字线的选择。6.根据权利要求第5项所述的MARM储存装置，其中该硬轴电流系仅被施加至该单一局部字线。7.根据权利要求第5项所述的MARM储存装置，其中该复数局部字线中的每一字线系被耦接至该两主要字线。8.根据权利要求第1项所述的MARM储存装置，其中该返回线系被耦接至电性接地。9.根据权利要求第1项所述的MARM储存装置，其中该返回线系被耦接至一可变电压降。10.根据权利要求第1项所述的MARM储存装置，其中该返回线系被制造于一金属层之中。11.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：C安德特，S拉默斯，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]