MRAM器件及确定其外部磁场和影响的方法技术

提供了一种磁阻随机存取存储器(MRAM)器件及确定其外部磁场和影响的方法。MRAM器件包括主磁隧道结(MTJ)阵列和参考MTJ阵列，主磁隧道结(MTJ)阵列包括被配置为储存存储器数据的多个存储器单元，参考MTJ阵列包括具有MTJ结构的多个参考单元。MRAM器件还包括与主MTJ阵列和参考MTJ阵列可操作地相关联的控制器。控制器被配置为接收与外部磁场强度相关的参考MTJ阵列的总电阻，基于接收到的参考MTJ阵列的总电阻和预定阈值确定外部磁场是否致命，并且如果确定MRAM器件周围的外部磁场是致命的，则提供指示储存在主MTJ阵列中的存储器数据不可信的通知。的通知。的通知。

【技术实现步骤摘要】
MRAM器件及确定其外部磁场和影响的方法


[0001]本专利技术的实施例涉及MRAM器件及确定其外部磁场和影响的方法。

技术介绍

[0002]许多现代电子设备包括电子存储器。电子存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器(NVM)。非易失性存储器能够在没有电源的情况下储存数据，而易失性存储器则不能。磁阻随机存取存储器(MRAM)是下一代非易失性存储器技术的有希望的候选者，因为它具有相对简单和紧凑的结构以及与互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑制造工艺的兼容性。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术的实施例的一个方面，提供了一种由控制器实施的确定与控制器可操作地相关联的磁阻随机存取存储器(MRAM)器件外部磁场影响的方法，方法包括：从MRAM器件读取存储器数据和与存储器数据对应的纠错冗余；通过基于存储器数据和纠错冗余执行纠错码(ECC)校验来确定位错误率，位错误率指示MRAM器件的保留失败率；将保留失败率与预先确定的失败率阈值进行比较；以及如果保留失败率大于失败率阈值，则提供指示保留失败存储器数据不可信的通知信号。
[0004]根据本专利技术的实施例的一个方面，提供了一种磁阻随机存取存储器(MRAM)器件，包括：主磁隧道结(MTJ)阵列，包括配置为储存存储器数据的多个存储器单元；参考MTJ阵列，包括具有MTJ结构的多个参考单元；以及控制器，与主MTJ阵列和参考MTJ阵列可操作地相关联，其中，控制器被配置为：接收与外部磁场强度相关的参考MTJ阵列的总电阻；基于接收的参考MTJ阵列的总电阻和预定阈值确定外部磁场是否是致命的；和如果确定MRAM器件周围的外部磁场是致命的，则提供通知，通知指示储存在主MTJ阵列中的存储器数据是不可信的。
[0005]根据本专利技术的实施例的一个方面，提供了一种由控制器实施的确定与控制器可操作地关联的磁阻随机存取存储器(MRAM)器件周围的外部磁场的方法，MRAM器件包括磁隧道结(MTJ)阵列，MTJ阵列包括多个存储器单元和参考MTJ阵列，参考MTJ阵列包括多个参考单元，方法包括：读取或写入储存在MTJ阵列中的存储器数据；检测来自参考MTJ阵列的参考MTJ阵列信号；将参考MTJ阵列信号与预定阈值进行比较；以及如果参考MTJ阵列信号超过预定阈值，则提供指示存储器数据不可信的通知信号。
附图说明
[0006]当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0007]图1图示了示出根据一些实施例的被配置为通过处理从MTJ阵列读取的数据来检测外部磁场的MRAM器件的框图。
[0008]图2图示了示出根据一些实施例的通过处理从MTJ阵列读取的数据来检测MRAM器件的外部磁场的方法的流程图。
[0009]图3图示了示出根据一些附加实施例的被配置为通过处理从参考MTJ阵列读取的数据来检测外部磁场的MRAM器件的框图。
[0010]图4图示了示出根据一些附加实施例的通过处理从参考MTJ阵列读取的数据来检测MRAM器件的外部磁场的方法的流程图。
[0011]图5A图示了示出根据一些附加实施例的被配置为通过处理来自参考MTJ阵列的数据来检测外部磁场的MRAM器件的框图。
[0012]图5B图示了根据一些实施例的响应于MRAM器件周围的外部磁场强度的参考MTJ阵列的电阻的示例图。
[0013]图5C图示了根据一些实施例的响应于MRAM器件周围的外部磁场强度的主MTJ阵列的保留失败率和参考MTJ阵列308的状态翻转率的示例图。
[0014]图6图示了示出根据一些实施例的被配置为通过处理从参考MTJ阵列读取的数据来检测外部磁场的MRAM器件的截面图。
[0015]图7图示了示出被配置为通过处理从参考MTJ阵列读取的数据来检测外部磁场的MRAM器件的俯视图。
[0016]图8图示了根据一些附加实施例的用于MRAM器件的一些附加器件结构示例。
[0017]图9示出了根据另外一些附加实施例的用于MRAM器件的一些附加器件结构示例。
具体实施方式
[0018]以下公开内容提供了许多用于实现本专利技术的不同特征不同的实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实施例或实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例而不旨在限制。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可以在各个示例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0019]此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在
…
下方”、“在
…
下面”、“下部”、“在
…
以上”、“上部”等的间隔关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，间隔关系术语旨在包括器件在使用或操作工艺中的不同方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其它方位)，并且在本文中使用的间隔关系描述符可以同样地作相应地解释。
[0020]磁阻随机存取存储器(MRAM)器件由于相对简单和紧凑的结构及其与互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑制造工艺的兼容性而成为下一代非易失性存储器技术的有希望的候选者。然而，MRAM器件的一个缺点是储存在MRAM器件中的数据状态可能会受到强大的外部磁场的影响。外部磁场不仅会影响MRAM器件的保留和写入窗口，还会引起储存的数字数据发生不希望的状态翻转，从而导致数据丢失或被篡改。当前检测和/或解决外部磁场对MRAM器件的影响的一种方法是使用传感器，诸如霍尔传感器，来检测MRAM器件附近的外部磁场强度。然而，需要很大的额外空间来容纳霍尔传感器或类似物。与MRAM器件分开放置的
霍尔传感器占用面积大，难以集成到MRAM器件中。
[0021]鉴于上述情况，本公开涉及对MRAM器件和相关器件执行外部磁场检测和数据保护的方法。在一些实施例中，MRAM器件周围的外部磁场的强度通过处理MRAM器件的测量数据来确定，而不涉及外部磁场的单独直接测量。在一些实施例中，控制器的现有功能，诸如从MRAM器件读取的存储器数据的纠错码(ECC)处理，用于导出外部磁场的强度。例如，存储器数据对应的纠错冗余(冗余位)是通过ECC处理得到的，并且表示数据保留的失败率，数据保留的失败率与MRAM器件周围的外磁场强度成正相关，从而表示MRAM器件周围的外磁场强度。在一些实施例中，将失败率与预定失败率阈值进行比较。然后基于比较结果确定通知信号，并提供通知信号以指示外部磁场的强度。
[0022]在一些进一步的实施例中，除了用于写入、储存和读取存储器器件的存储器数据的主MTJ阵列之外，参考磁隧道结(MTJ)阵列被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由控制器实施的确定与所述控制器可操作地相关联的MRAM器件的外部磁场影响的方法，所述方法包括：从所述MRAM器件读取存储器数据和与所述存储器数据对应的纠错冗余；通过基于所述存储器数据和所述纠错冗余执行纠错码校验来确定位错误率，所述位错误率指示所述MRAM器件的保留失败率；将所述保留失败率与预先确定的失败率阈值进行比较；以及如果所述保留失败率大于所述失败率阈值，则提供指示存储器数据不可信的通知信号。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：如果所述保留失败率小于所述失败率阈值，则执行纠错操作并且用所述存储器数据的经纠正位重写所述MRAM器件。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：如果储存在所述MRAM器件中的所述存储器数据不可信，则提供销毁命令以保护安全数据。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述失败率阈值是通过从存储器获得预储存值来确定的。5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过执行测试过程来确定所述失败率阈值，所述测试过程提供具有对所述MRAM器件产生致命影响的阈值强度的外部磁场。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述失败率阈值被确定为所述MRAM器件的纠错码块的覆盖率的60％到80％。7.一种MRAM器件，包括：主磁隧道结阵列，包括被配置为储存存储器数据的多个存储器单元；参考磁隧道结阵列，包括具有磁隧道结结构的多个参考...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄学理，李元仁，江典蔚，史毅骏，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：