进行一致性比较动作的非易失存储装置制造方法及图纸

设有数据检索时进行对存储单元行非易失地写入的存储信息跟检索信息的一致性比较动作的电流检测电路。该电流检测电路对如下两种电流进行比较：即与存放存储信息的存储单元行的各存储单元对应的各位线中流过的数据读出电流，以及与存放检索信息的各检索存储单元对应的各位线中流过的数据读出电流。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非易失存储装置，具体涉及具有进行给出的检索数据跟存储数据的一致性比较动作的数据检索功能的非易失存储装置。
技术介绍
近年，作为新一代非易失存储装置，MRAM(Magnetic RandomMemory)器件正在为人们所关注。MRAM装置是一种采用在半导体集成电路上形成的多个薄膜磁体进行非易失的数据存储的、可对各薄膜磁体进行随机存取的非易失存储装置。特别是，近年发表的文献表明，通过以利用磁隧道结的薄膜磁体作为存储单元，MRAM装置的性能有了飞跃发展。设有含磁隧道结的存储单元的MRAM装置公开于如下技术文献“一种各单元采用磁隧道结与FET开关的10ns读写非易失存储阵列”(“A10ns Readand Write Non-Volatile Memory Array Using a Magnetic Tunnel Junctionand FET Switch in each Cell”，ISSCC Digest of Technical Papers，TA7.2，Feb.2000.)，“基于磁隧道结单元的非易失RAM”(“Nonvolatile RAMbased on Magnetic Tunnel Junction Elements”，IS SCC Digest ofTechnical Papers，TA7.3，Feb.2000.)，以及“一个256kb 3.0V 1T1MTJ的只读随机存储器”(“A 256kb 3.0V 1T1MTJ NonvolatileMagnetoresistive RAM”，ISSCC Digest of Technical Papers，TA7.6，Feb.2001.)。图21是设有磁隧道结的存储单元(以下简称为“MTJ存储单元”)的结构示意图。参照图21，MTJ存储单元包含电阻按照磁写入的存储数据的数据电平变化的隧道磁电阻元件TMR和存取晶体管ATR。存取晶体管ATR位于位线BL和源电压线SL之间，跟隧道磁电阻元件TMR串联连接。一般采用在半导体基片上形成的场效应晶体管作为存取晶体管ATR。MTJ存储单元中设有用以在数据写入时分别流过不同方向的数据写入电流的位线BL与写入数位线WDL，用以指示数据读出的字线WL，以及数据读出时将隧道磁电阻元件TMR下拉至接地电压GND的源电压线SL。数据读出时，响应存取晶体管ATR的导通，隧道磁电阻元件TMR被电气连接于源电压线SL与位线BL之间。图22是说明对MTJ存储单元进行数据写入动作的示意图。参照图22，隧道磁电阻元件TMR中有具有一定的固定磁化方向的磁体层(以下简称为“固定磁化层”)FL和按照外加磁场方向被磁化的磁体层(以下简称为“自由磁化层”)VL。在固定磁化层FL与自由磁化层VL之间，设有以绝缘体膜形成的隧道阻挡层TB。自由磁化层VL，按照写入存储数据的电平，跟固定磁化层FL同向或反向地被磁化。由这种固定磁化层FL、隧道阻挡层TB、以及自由磁化层VL来形成磁隧道结。隧道磁电阻元件TMR的电阻，随固定磁化层FL与自由磁化层VL的各种磁化方向的相对关系而变化。具体而言，隧道磁电阻元件TMR的电阻，在固定磁化层FL磁化方向和自由磁化层VL磁化方向一致(平行)时成为最小值Rmin，在两者的磁化方向相反(反平行)时成为最大值Rmax。数据写入时，字线WL被去激活，且存取晶体管ATR被截止。在该状态下，用以磁化自由磁化层VL的数据写入电流，分别在位线BL和写入数位线WDL中按写入数据电平确定的方向流动。图23是说明在数据写入时的数据写入电流和隧道磁电阻元件的磁化方向之间的关系的示意图。参照图23，横轴H(EA)表示隧道磁电阻元件TMR内自由磁化层VL中在易磁化轴(EAEasy Axis)方向施加的磁场。另一方面，纵轴H(HA)表示在自由磁化层VL中作用于难磁化轴(HAHard Axis)方向的磁场。磁场H(EA)与H(HA)分别对应于分别流过位线BL与写入数位线WDL的电流所产生的两个磁场中的一个与另一个。在MTJ存储单元中，固定磁化层FL的固定磁化方向沿着自由磁化层VL的易磁化轴方向；自由磁化层VL基于存储数据的电平(“1”和“0”)沿易磁化轴方向跟固定磁化层FL平行或反向平行地被磁化。对应于自由磁化层VL的两个磁化方向，MTJ存储单元可以存储1位数据(“1”和“0”)。自由磁化层VL的磁化方向，只在施加的磁场H(EA)和H(HA)之和位于图中所示的星形特性曲线的外侧区域的场合才能够重新改写。换言之，施加的数据写入磁场相当于星形特性曲线的内侧区域的强度时，自由磁化层VL的磁化方向不发生改变。如星形特性曲线所示，通过对自由磁化层VL施加难磁化轴方向的磁场，可以降低使沿易磁化轴的磁化方向变化所必要的磁化阈值。如图23所示之例，设计了数据写入时的工作点时，在作为数据写入对象的MTJ存储单元中，可以将易磁化轴方向的数据写入磁场强度设计成HWR。换言之，对流过位线BL或写入数位线WDL的数据写入的电流值进行设计，以能够得到数据写入磁场HWR。一般，数据写入磁场HWR由切换磁化方向所必要的开关磁场HSW和余量ΔH之和表示。即，HWR＝HSW+ΔH。为了改写MTJ存储单元的存储数据，即隧道磁电阻元件TMR的磁化方向，在写入数位线WDL和位线BL中必须流过预定电平以上的数据写入电流。由此，按照沿易磁化轴(EA)数据写入磁场的方向，隧道磁电阻元件TMR中的自由磁化层VL在跟固定磁化层FL平行或相反(反平行)的方向磁化。一经写入隧道磁电阻元件TMR的磁化方向，即MTJ存储单元的存储数据，将一直非易失地保持到进行新的数据写入时为止。图24是说明从MTJ存储单元读出数据的示意图。参照图24，数据读出时，存取晶体管ATR响应字线WL的激活而导通。于是，隧道磁电阻元件TMR在下拉至接地电压GND的状态跟位线BL电气连接。在该状态下，如位线BL被上拉至预定电压，在包含位线BL和隧道磁电阻元件TMR的电流通路中，流过跟隧道磁电阻元件TMR的电阻对应的，也就是跟MTJ存储单元的存储数据的电平对应的存储单元电流Icell。例如，通过将存储单元电流Icell和预定的基准电流比较，就可从MTJ存储单元读出存储数据。另外，即使数据读出时，数据读出电流流入隧道磁电阻元件TMR，而数据读出电流Is，一般设定在比上述数据写入电流小1～2个数量级左右。因此，数据读出时因数据读出电流Is的影响，而使MTJ存储单元的存储数据被错误改写的可能性很小。即，可以进行无破坏的的数据读出。图25是半导体基片上制作的MTJ存储单元的结构图。参照图25，半导体主基片SUB上形成的存取晶体管ATR，设有作为n型区的杂质区310与320和栅极330。杂质区310，经由接触孔341中形成的金属膜和源电压线SL电气连接。写入数位线WDL，在设于源电压线SL的上层的金属布线层上形成。隧道磁电阻元件TMR，设置在写入数位线WDL的上层侧。隧道磁电阻元件TMR，经由搭接片350和形成于接触孔340的金属膜，跟存取晶体管ATR的杂质区320电气连接。搭接片350由导电物质形成，其设置目的是将隧道磁电阻元件TMR和存取晶体管ATR电气连接。位线BL设置在隧道磁电阻元件TMR的上层侧，和隧道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非易失存储装置，其中：设有各电阻按照由数据写入电流非易失地写入的存储数据而变化的、矩阵状设置的多个存储单元，以及分别对应于存储单元行而设置的多条字线；所述多个存储单元中属于预定的存储单元行的存储单元含有检索信息，且属于其它存 储单元行的存储单元含有存储信息；还设有数据检索时在从所述预定的存储单元行读出的检索信息和从所述其它存储单元行中被指定为数据检索对象的一个存储单元行读出的存储信息之间进行一致性比较动作的一致性比较电路。

【技术特征摘要】
JP 2002-8-22 242396/021.一种非易失存储装置，其中设有各电阻按照由数据写入电流非易失地写入的存储数据而变化的、矩阵状设置的多个存储单元，以及分别对应于存储单元行而设置的多条字线；所述多个存储单元中属于预定的存储单元行的存储单元含有检索信息，且属于其它存储单元行的存储单元含有存储信息；还设有数据检索时在从所述预定的存储单元行读出的检索信息和从所述其它存储单元行中被指定为数据检索对象的一个存储单元行读出的存储信息之间进行一致性比较动作的一致性比较电路。2.如权利要求1所述的非易失存储装置，其特征在于各所述存储单元中存储构成所述存储信息或所述检索信息的1位数据。3.如权利要求1所述的非易失存储装置，其特征在于所述一致性比较电路，在数据检索时进行如下两种电流的比较即响应对应于所述预定的存储单元行的字线的激活而在属于所述预定的存储单元行的存储单元上分别产生的通过电流，以及响应对应于所述其它存储单元行的字线的激活而在属于所述其它存储单元行的存储单元上分别产生的通过电流。4.如权利要求1所述的非易失存储装置，其特征在于所述多个存储单元被分割为多个存储块；成为存储在所述多个存储块中的一个存储块中的所述检索信息的所述数据检索对象的所述存储信息，被存于所述多个存储块中的另一个存储块。5.如权利要求4所述的非易失存储装置，其特征在于各所述存储块中包含所述预定的存储单元行、所述其它的存储单元行以及分别对应于存储单元列而设置的多条位线；所述一致性比较电路，在数据检索时进行如下两种电流的比较即响应与所述一个存储块中包含的所述预定的存储单元行对应的字线的激活而在所述一个存储块中包含的所述多条位线上产生的通过电流，以及响应与所述另一个存储块中包含的所述其它存储单行中的一条选择行对应的选择字线的激活而在所述另一个存储块中包含的所述多条位线上产生的通过电流。6.如权利要求5所述的非易失存储装置，其特征在于所述一致性比较电路中设有，分别对应于所述多条位线设置的多个电流比较电路和用以输出判定结果的判定电路；各所述电流比较电路对如下两种电路进行比较即基于所述一个存储块中包含的所述预定的存储单元行的所述检索信息的各所述位线的通过电流，以及基于所述另一个存储块中包含的所述其它存储单元行的所述存储信息的各所述位线的通过电流；所述判定电路根据各所述电流比较电路的比较结果，输出所述存储信息和所述检索信息之间的所述判定结果。7.如权利要求5所述的非易失存储装置，其特征在于所述非易失存储装置中还设有屏蔽电路，用以在所述数据检索时，在所述一致性比较电路中停止所述一个存储块中包含的所述多条位线的一部分和所述另一个存储块中包含的所述多条位线的一部分之间的通过电流的比较；所述屏蔽电路停止对如下两种位线的通过电流的比较即属于所述预定的存储单元行的存储单元中存储了构成所述检索信息的1位数据的存储单元以外的存储单元所对应的位线，以及成为比较对象的、属于所述其它存储单元行的存储单元所对应的位线。8.如权利要求5所述的非易失存储装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：大石司，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]